Steigerung der Prozesssicherheit durch Diagnose und Kompensation von Störungen bei Mikromontageprozessen
Final Report Abstract
Ausgehend von dem Stand der Technik und am Lehrstuhl für Produktionsautomatisierung realisierten automatisierten Mikromontageprozessen wurde ein Schema für den Ablauf von Mikromontageprozessen abgeleitet, welches verschiedene aufeinander aufbauende Prozessschritte definiert, die ihrerseits wiederum aus mehreren Montagefunktionen bestehen. Jede Montagefunktion und somit auch jeder Prozessschritt ändert den Zustand des gesamten Montagesystems in definierter Art und Weise. Dabei werden Informationen benötigt, die z.B. als Positionsinformation, Mengen, Anzahlen oder auch als Parameter der Messverfahren in die Prozesse einfließen. Ein Mikromontageprozess lässt sich als Abfolge von Systemzuständen beschreiben, woraus eine Liste von Störungen resultiert, die abweichende Zustände und Zustandsänderungen beschreiben. Reaktionen auf gestörte Montagefunktionen stellen den geforderten Systemzustand wieder her. Aus den untersuchten Wirkzusammenhängen wurde eine Reihe abstrakt definierter Reaktionen abgeleitet. Die Erkennung der identifizierten Störungen basiert auf den Auswirkungen, die eine Störung auf den Prozess ausübt. Dies stellt eine flexible Methode dar und hat den Vorteil, dass die Auslöser der jeweiligen Störung nicht im Voraus bekannt sein müssen. Zur Realisierung der Diagnosefunktion wurden Attribute definiert und Methoden zur messtechnischen Realisierung aufgezeigt. Darunter fällt die statische Auswertung von Sensoren und die Fusion verschiedener Sensordaten, was einer Momentaufnahme gleich kommt. Die Auswertung von Sensordatenverläufen auf Basis von Mustererkennungsverfahren, welche die Änderung von Systemzuständen über die Zeit verfolgt, repräsentieren die dynamische Auswertung. Die erstellte Vorgehensweise zur Gestaltung störungskompensierender Mikromontageprozesse sieht mehrere, teilweise aufeinander aufbauende Schritte vor. Aus der montagegerechten Gestaltung des zu montierenden Systems und der konstruktiven Anpassung der Handhabungswerkzeuge werden, basierend auf der Abschätzung der zu erreichenden Positioniergenauigkeiten, sensorbasierte Verfahren vorgesehen. Die entwickelten Diagnoseund Korrekturmechanismen nutzen diese Grundlage. Die Anwendung der Vorgehensweise wurde am Beispiel der Montage von Flanschen auf Lichtwellenleiter und der Planetengetriebemontage demonstriert. Die beschriebenen Montageprozesse wurde prototypisch realisiert. Die durchgeführte experimentelle Untersuchung hatte zum Ziel, die Auswirkung der entwickelten Verfahren zur Diagnose und Korrektur zu überprüfen. Das Ergebnis zeigt, dass diese Mechanismen zu einer deutlichen Reduktion der Ausfallquote führen.
Publications
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Automatische Störungsdiagnose in der Mikromontage: Sicherheit automatisierter Mikromontageprozesse durch Überwachen der Bauteillage steigern. In: wt Werkstattstechnik online 94 (2004)
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A New Concept for Programming Intelligent Microassembly Processes. In: Proceedings of the 36th International Symposium on Robotics (ISR), Tokyo (Japan), 2005
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Improvement of Microassembly Processes by Adding Fault Tolerance. In: In: MST News. Teltow: VDI/VDE-IT, 2005
Schlick, J.; Seckner, M.; Ehrmann, M.; Zuehlke, D.
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Ein Ansatz zur nutzergerechten Programmierung von Industrierobotern. In: atp – Automatisierungstechnische Praxis. Ausgabe 4/2006
Ehrmann, M.; Seckner, M.
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Ein nutzerzentriertes Programmierungs- und Steuerungssystem für Mikromontageprozesse – Einsatz von aufgabenorientierter Programmierung bei der Montage von Mikrosystemen. In: wt Werkstattstechnik online, Heft 9, 2006
Seckner, M.; Ehrmann, M.
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Simplified programming of robot assembly cells by using motion oriented elements. In: Proceedings of the 37th International Symposium on Robotics (ISR), München 2006
Ehrmann, M.; Seckner, M.; Zuehlke, D.
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Micro and Nano Technologies in Intelligent Manufacturing Environments, In: MST News, 2/2007. Berlin: VDI/VDE- IT, 2007
Zühlke, D.; Flörchinger, F.; Stephan, P.; Bödcher, A.
