Auf dieser Seite zeigen wir Ihnen eine Auswahl an Arbeitsergebnissen, die im Lehrgebiet Automatisierungstechnik und Systemtechnik in den letzten Semestern im Automatisierungstechnik-Labor und Robotik-Labor entstanden sind.

Didaktiksystem für die Prozessautomation

Didaktiksystem für die Prozessautomation

In der Prozessautomation gibt es zahlreiche unterschiedliche Prozesse. Fluidische Prozesse, also verfahrenstechnische Abläufe bei denen Flüssigkeiten als Primär- oder Sekundärmedien eingesetzt werden, sind dabei sehr häufig vertreten. In der Praxis sind derartige Anlagen im Vergleich zu den Laboren in einer Hochschule relativ groß. Für den Einsatz in der akademischen Ausbildung werden daher Didaktiksysteme angeboten, die ein oder mehrere Teilprozesse in kompakten Aufbauten kombinieren. In den Lehrgebieten Regelungstechnik sowie Automatisierungstechnik und Systemtechnik wird ein solches kompaktes Didaktiksystem für unterschiedliche Aufgaben eingesetzt.

Das Video zeigt ein Beispiel, bei dem die wesentlichen Regelungsprozesse (Temperatur-, Durchfluss, Füllstandsregelung) im Rahmen eines Praktikums im Bachelorstudiengang Elektrotechnik und Informationstechnik in der Vertiefung Automation und Robotik auf einem Motion-Controller implementiert wurden. Der Motion-Controller besitzt eine integrierte Steuerungssoftware mit Sprachen nach IEC-61131-3, mit der die Applikation realisiert wurde. Bewegungssteuerungen sind in diesem Fall selbstverständlich nicht erforderlich.

6-Achs Roboter mit Vision System

6-Achs Roboter mit Vision System

Industrieroboter werden in der Produktion oftmals mit Bildverarbeitungssystemen (engl.: Vision Sytem) kombiniert, um produktabhängige Bewegungsaufgaben durchzuführen. Im Video werden Arbeitsergebnisse eines Projektes im Masterstudiengang MPA vorgestellt.

Das Projekt wurde im Labor für Automatisierungstechnik durchgeführt und zeigt die dort verfügbare Industriekamera und einen der 6-Achs-Roboter. Derartige Bewegungsvorgänge werden als Pick-and-Place bezeichnet und sind häufig in Anlagen der Verpackungstechnik zu finden.

6-Achs-Roboter mit Zeichenwerkzeug

6-Achs-Roboter mit Zeichenwerkzeug

Gelenkarmroboter werden in großer Zahl im Karosserierohbau in Kombination mit Schweißwerkzeugen eingesetzt. Werkstücke werden dabei beispielsweise mit Punktschweiß- oder Bahnschweißverfahren gefügt. Im Rahmen einer Fallstudie im Bachelorstudiengang Elektrotechnik mit Vertiefung Automation & Robotik wurde ein 3D-gedrucktes Zeichenwerkzeug entwickelt und eine Applikation für einen 6-Achs-Gelenkarmroboter implementiert, welche die grundsätzlichen Bewegungen beim Punktschweißen nachvollzieht.

Im Video werden mit Hilfe dieses Werkzeugs mehrfarbige Punkt zu einer Matrix zusammengefügt, so dass ein Bild entsteht. Die Berechnung der Bewegungskoordinaten für den Roboter werden hier dynamisch anhand eines Rasterbildes in einer Rapid-Control-Prototyping Software berechnet und über ein Netzwerk an die Robotersteuerung gesendet. Sehr schön zu erkennen ist das Umorientieren des Werkzeugs beim Farbwechsel. Dies entspricht im Wesentlichen den Orientierungsbewegungen einer Punktschweißzange, bei der die Schweißkappen ebenfalls zur Werkstückoberfläche ausgerichtet werden müssen.

3D-Druck mit 6-Achs-Gelenkarmroboter

3D-Druck mit 6-Achs-Gelenkarmroboter

Die überwiegende Mehrheit handelsüblicher 3D-Drucker besitzt eine kartesische Kinematik. Das bedeutet, dass drei Positionierachsen senkrecht zu einander angeordnet sind und die Steuerung des 3D-Druckers mit vergleichsweise einfachen Berechnungen den Druckkopf positionieren kann. Für additive Fertigungsverfahren sehr typisch ist das Aufbringen von Material in ebenen, horizontalen Flächen. Ebene Bewegungen lassen sich mit zwei orthogonalen Achsen leicht realisieren. Den vertikalen Aufbau übernimmt dann eine dritte nur schrittweise verfahrende dazu orthogonale Achse.

Im Video wird beispielhaft gezeigt, dass auch mit einem 6-Achs-Gelenkarmroboter 3D-Druck-Werkstücke nach dem Fused-Layer-Modelling Verfahren hergestellt werden können. Dazu wurden im Rahmen einer Abschlussarbeit im Masterstudiengang Produktionsautomatisierung verschiedene Soft- und Hardwarekomponenten entwickelt, die das handelsübliche Robotersystem erheblich erweitern.

Mensch-Roboter-Kooperation

Mensch-Roboter-Kooperation

Ein Teil der akademischen Ausbildung im Studiengang Bachelor Elektrotechnik mit der Vertiefungsrichtung Automation & Robotik ist die Durchführung einer Fallstudie. Für Studierende, die sich im Besonderen für die Industrierobotik interessieren, stehen mehrere Roboter zur Verfügung.

Das Video zeigt das sehr gute Ergebnis einer Fallstudie in der zwei Studierende in Anlehnung an das bekannte Gesellschaftsspiel Mühle (engl: Nine Men’s Morris) die Mechanik, Elektronik und Software für eine Roboterapplikation realisiert haben. Im Projekt wurde eine Anlagenarchitektur entworfen, die auf Basis einer SPS-Applikation und entsprechender Sensoren die Spielsituation erfasst und in Abhängigkeit dieser die Bewegung des Roboters dynamisch zu steuern.

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Elmar Engels

Prof. Dr.-Ing.

Elmar Engels

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