Dynamische Referenzierung von Koordinatenmess- und Bearbeitungsmaschinen

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Osten; Professor Dr.-Ing. Oliver Sawodny
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243209925

Im Rahmen der hier beantragten Projektverlängerung sollen die in der ersten Projektphase erfolgreich durchgeführten Untersuchungen zur Steigerung der Dynamik von Mess- und Bearbeitungsmaschinen unter Beibehaltung der hohen Präzision durch die Kombination holographischer Messprinzipien und modellbasierter Reglerentwurfsverfahren fortgeführt und erweitert werden.Das implementierte und getestete Kamerasystem soll erweitert werden, um zeitgleich auf einem Sensor zwei selbstleuchtende Punktmarken im Raum verfolgen zu können. Dabei sollen bis zu 500 Bildaufnahmen pro Sekunde und eine Positionsauflösung von bis zu 1 um erreicht werden, wobei hierfür die bewährte Multipunktprojektion mit computergenerierten Hologrammen zum Einsatz kommt. Diese Mehrpunktaufnahme erlaubt erstmalig eine präzise und direkte Erfassung der für Mess- und Bearbeitungsmaschinen relevanten Relativposition zwischen dem Werkzeug oder Sensor und dem Werkstück / Prüfling. Um die hohe Auflösung im Raum zu gewährleisten, werden ultragenaue Kalibriermethoden erforscht, die ebenfalls die Vorteile der holographischen Multipunktprojektionen zur Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses ausnutzen.Im Hinblick auf die Identifikation und Regelung des Positioniervorgangs stellt diese Methode zwar eine direkte Messung der Zielgröße, der Relativposition zwischen Werkzeug und Werkstück, zur Verfügung, jedoch ist die zeitliche und räumliche Auflösung der üblicherweise verwendeten Encoder der Antriebsachsen weiterhin besser. Mit diesen lässt sich die Zielgröße jedoch nur indirekt und mit höherer Unsicherheit erfassen, da nur an den Antriebsachsen gemessen wird. In der Projektfortsetzung soll daher eine Fusion der Messsignale des Kamerasystems mit denen der Achsencoder erforscht werden, durch die erstmalig eine Schätzung der Relativposition Werkzeug Werkstück mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung gewonnen werden kann. Diese wird dann genutzt um eine hochgenaue Bahnregelung zu realisieren. Im Zuge dessen werden zudem Methoden zur Genauigkeitssteigerung durch redundante Antriebsachsen untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen