RoboWrap - IMK Engineering – Ingenieurbüro für Mechatronik und Kybernetik Dr. Bruns

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Dieses Projekt ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie kleine und mittlere Unternehmen (KMU) von neuen Technologien und aktuellen Forschungsergebnissen profitieren können. Die Motivation für das Projekt ergab sich aus dem Umstand, dass bei konventionellen Maschinen, die im Rahmen der Ummantelung von Kunststoffprofilen eingesetzt werden, der Rüstprozess für die Umstellung auf ein neues Profil manuell durchgeführt werden muss. Diese manuelle Umstellung ist relativ aufwändig und dauert im Schnitt ca. 2 Stunden. Ziel des Projekts war die Automatisierung des Rüstprozesses durch den Einsatz einer Vielzahl von verhältnismäßig kleinen Knickarmrobotern. Als Ergebnis entstand ein über Ethernet (TCP/IP) vernetztes Robotersystem („RoboWrap“), das aufgrund seines modularen Aufbaus äußerst flexibel und beliebig erweiterbar ist. „RoboWrap“ ist in der Lage, den Rüstprozess eigenständig innerhalb weniger Minuten durchzuführen. Das Projekt bzw. das Projekt-Team wurde 2012 für diese Leistung mit dem „Transferpreis OWL“ ausgezeichnet.

Video: RoboWrap - Gewinner des "Transferpreis OWL 2012" (Disclaimer)
Das Projekt-Team setzte sich aus Mitarbeitern der „düspohl Maschinenbau GmbH“, des CITEC (Universität Bielefeld) und des Heinz Nixdorf Instituts (HNI, Universität Paderborn) zusammen. Für das HNI waren Dirk Bielawny und Dr. Torsten Bruns (IMK) tätig. Ihre Aufgaben bestanden im Wesentlichen darin, die zugekauften Gelenk- bzw. Knickarmroboter (MITSUBISHI MELFA Industrieroboter) in Betrieb zu nehmen, 3 Kettenmagazine über CAN zu steuern und alles unter einer globalen Maschinensteuerung via TCP/IP so zu vernetzen, dass der Rüstvorgang automatisiert durchgeführt werden konnte. Weiterhin musste eine Anbindung an die Benutzerschnittstelle (GUI für End-User), die vom CITEC entwickelt wurde, geschaffen werden. Das CITEC war weiterhin noch für die Anbindung eines Laserscanners zuständig. Für sämtliche konstruktiven Aufgaben, also für die Bereitstellung des „mechanischen Grundsystems“, war die Firma düspohl zuständig.
[1]Bielawny, Dirk; Bruns, Torsten et al.: Multi-Robot Approach for Automation of an Industrial Profile Lamination Process. In: International Symposium on Robotics and Intelligent Sensors 2012 (IRIS 2012), Elsevier Ltd., 2012


  Publikation (PDF) öffnen
[2]Lückel, Joachim; Honekamp, Uwe et al.: Structuring Approach for Complex Mechatronic Systems. 30th International Symposium on Automotive Technology & Automation – Mechatronics/Automotive Electronics, Florence, Italy, 1997
Weiterführende Informationen zu den Arbeiten von Dirk Bielawny und Dr. Torsten Bruns, insbesondere im Hinblick auf die Architektur des vernetzten Robotersystems und die globale Maschinensteuerung, wurden gemäß [1] veröffentlicht. Der Entwurfsprozess der Steuerung basiert auf den Grundideen des „Funktionsorientierten Entwurfs mechatronischer Systeme“ (FEMS), die in den 1990er Jahren am Lehrstuhl von Prof. Dr.-Ing. Joachim LÜCKEL entwickelt wurden (vgl. bspw. [2]). Der FEMS bildet auch die grundlegende Methodik für den Entwurfsprozess am IMK.

Software
Die Maschinensteuerung mit der Client-Server-Architektur, wie sie in der folgenden Abbildung dargestellt ist, wurde von Dr. Bruns konzipiert und implementiert (Qt, C/C++). Echtzeitanforderungen, wie sie im Rahmen einer kontinuierlichen Regelung vorliegen, mussten hier nicht erfüllt werden. Deshalb konnte für die Kommunikation auch TCP/IP und CAN verwendet werden. Die gesamte Maschinensteuerung basiert auf hierarchisch organisierten Software-Modulen mit zum Teil voneinander unabhängigen Zustandsautomaten für die automatisierte Ablaufsteuerung des Rüstprozesses (s. a. Software) .



Verleihung des "Transferpreis OWL 2012"; 2. von links:
Dr.-Ing. Torsten Bruns (IMK, seinerzeit noch HNI)



Kommunikationsstruktur bzw. -architektur des Multi-Robotorsystems „RoboWrap“

 
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