Modeling for the sensor based gripping and separation of textile semi-finished products with vacuum grippers
Final Report Abstract
Die automatisierte Handhabung technischer Textilien stellt die Fertigungstechnik für Faserverbunde vor enorme Herausforderungen. Eine dieser Herausforderungen ist beispielsweise die Vereinzelung von Einzelschichten von einem Vorratsstapel. Der in diesem Projekt untersuchte Ansatz zur Vereinzelung luftdurchlässiger Textile mit Hilfe eines Niederdruckflächensaugers baut auf einer Vorarbeit auf, welche eine Leitfähigkeit im Textil benötigt. Um diesen Ansatz zu verallgemeinern wurde in dem vorliegenden Vorhaben lediglich auf den im Greifer entstehenden Innendruck zurückgegriffen, um Prozessgrößen regelbar zu machen. Zunächst wurden dazu die Teilsysteme Vakkuumerzeugung, Saugplatte, Textil und Leckage/ Lastfall untersucht. Während eine isolierte Betrachtung und Beschreibung der Einflüsse dieser Teilbereiche erfolgreich vorgenommen werden konnte, erzeugten die Kombinationen der Einzelsysteme Interaktionen, welche sich nicht über einfache Übergangsbedingungen abbilden ließen. Diese Komplexitätssteigerung bei der Gesamtmodellbildung führte dazu, dass ein Gesamtmodell nicht als Kombination von Einzelmodellen aufgebaut werden konnte, sondern, dass das Gesamtmodell durch Datenstützpunkte auf einem vollfaktoriellen Versuchsplan aufgespannt wurde. Eine analytische Modellierung dieses Gesamtsystems zeigte aufgrund starker Nichtlinearitäten nur eine unzureichende Korrelation zur Realität. Die genannten Herausforderungen ließen entsprechend auch keine Extrapolation der Versuchsdaten zur Vorhersage der Eigenschaften bisher nicht explorierter Anwendungsfälle zu. Ein Design neuer Saugflächen auf Grundlage der oben beschriebenen Modellierung wurde daher nicht umgesetzt. Stattdessen wurde ein Tool entwickelt, welches die manuelle Exploration des aufgespannten Versuchsdatensatzes ermöglicht. Über eine inverse Distanzwichtung der 푛 nächsten Nachbarn zu dem zu untersuchenden Datenpunkt kann eine einfache Interpolation vorgenommen werden. Die Ergebnisse dieser Saugflächenauswahl/ Prädiktion zeigen eine qualitative Ähnlichkeit zu realen Messungen, während allerdings eine empirische Untersuchung des vorliegenden Anwendungsfalls unumgänglich bleibt. Zur praxisnahen Untersuchung des Vereinzelungs- und Handhabungsprozesses wurde ein Versuchsstand aufgebaut bei dem ein kollaborativer Roboter mit einem Handhabungswerkzeug ausgerüstet wurde, welches mit vier regelbaren Sauggreifern ausgestattet ist. Der Versuchsstand wurde mit einer Explorationsroutine ausgestattet, die es ermöglicht die Vereinzelungscharakteristika bei neuen Materialien oder Greiferkonfigurationen automatisiert zu ermitteln. Diese ermittelten Vereinzelungscharakteristika erlauben dem Versuchsstand in einer Vereinzelungsroutine automatisch einen Vorrat abzustapeln und an andere Stelle wieder aufzustapeln. Dieser Vorgang kann entsprechend wiederholt werden, um den Ausgangszustand wiederherzustellen. Durch die zuvor durchgeführte Exploration ist es beispielsweise auch möglich etwaige Fehler in der Vereinzelung (keine oder zwei Lagen gegriffen) festzustellen und zu korrigieren. Damit konnte das ursprüngliche Ziel der prozesssicheren Vereinzelung luftdurchlässiger Textilien mit Sauggreifern erfolgreich demonstriert werden.
Publications
- (2020), „Disturbance Force Estimation for a Low Pressure Suction Gripper Based on Differential Pressure Analysis“. Annals of Scientific Society for Assembly, Handling and Industrial Robotics, Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg, S. 263-273
Wirth, B.; Coutandin, S. & Fleischer, J.
(See online at https://doi.org/10.1007/978-3-662-61755-7_24)
