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antriebstechnik 7/2021

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antriebstechnik 7/2021

FORSCHUNG UND

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG 03 Gültige Lösungen des Minimierungsproblems; a) physikalisch sinnvolle Lösung; b) physikalisch nicht sinnvolle Lösung 04 Blockdiagramm des simulationsbasierten Beobachters zur Erkennung von Lage und Form biegeschlaffer Bauteile Über die Transformationen 0 T i lassen sich beliebige Referenzpunkte auf dem Objekt definieren. Die kartesischen Koordinaten 0 x ref dieser Punkte können dann direkt aus der Konfiguration C t (q) berechnet werden. Die Berechnung erfolgt analog der Positionsberechnung einer Roboterkinematik und basiert lediglich auf Berechnungsvorschriften welche in handelsüblichen Robotersteuerungen bereits allgemein verwendet werden. Die Referenzpunkte 0 x ref können so beispielsweise genutzt werden, um geeignete Griffpunkte auf dem Objekt während des Prozesses zu lokalisieren und diese zur Laufzeit ins Roboterkoordinatensystem zu transformieren. Die Robotersteuerung kann dann die Lage der Greifpunkte in Abhängigkeit der aktuellen Deformation des Objektes berechnen. BESTIMMUNG DER KONFIGURATION ZUR PROZESSLAUFZEIT AUS BILDDATEN Zur Bestimmung der aktuellen Konfiguration des Objektes wird ein 3D Stereokamerasystem verwendet. Stereokameras erfahren aufgrund ihrer Vielseitigkeit, guten Verfügbarkeit und zunehmenden Kosteneffizienz in den letzten Jahren eine weite Verbreitung in der Industrie. Das ISW setzt für seinen Ansatz auf das Stereokamerasystem SceneScan Pro der Firma Nerian Vision GmbH. Die Sensorik liefert eine Punktewolke P t mit 3D Punktedaten der Szene. Diese wird gefiltert, um die zum manipulierten Objekt zugehörigen Punkte von dem nicht relevanten Hintergrund zu segmentieren. Die von der Kamera beobachtete Konfiguration lässt sich nun bestimmen, indem das kinematische Modell die Punktewolke bestmöglich approximiert. Formal lässt sich das Problem beschreiben als: Finde diejenige Konfiguration welche die Differenz zwischen der Konfiguration der kinematischen Kette und der aktuell beobachteten Punktewolke minimiert. Damit kann die gesuchte Konfiguration mittels Optimierung über ein Kostenfunktional J aus einer initialen Schätzung oder der zuletzt bekannten Konfiguration C 0 bestimmt werden: Hierbei ist d(P,C) ein Abstandsmaß welches die Differenz zwischen den beobachteten Messpunkten der Punktewolke und ei- 40 antriebstechnik 2021/07 www.antriebstechnik.de

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG 05 Experimentelle Beobachtung eines biegeschlaffen Objekts mit Punktewolkedaten P t . a) Initialisierung mit Anfangskonfiguration C 0 b) Impedanzregler minimiert den Abstand zur Punktewolke c) Konvergierte Lösung ner Konfiguration des Objektes misst. sind die geschätzten Gelenkwinkel zu der jeweils gefunden Konfiguration. Allerdings kann das Ergebnis dieser Minimierung zu physikalisch unplausiblen Ergebnissen führen, da die Formulierung auf einem rein kinematischen Modell basiert. So sind beispielsweise Lösungen nach denen das Objekt unrealistisch stark geknickt oder gestaucht wird auch theoretisch gültige Lösungen (Bild 03). Daher wird die Lösung in einem weiteren Schritt zusätzlich auf physikalisch sinnvolle Konfigurationen beschränkt. SICHERSTELLEN PHYSIKALISCH GÜLTIGER LÖSUNGEN DURCH DYNAMISCHES SIMULATIONSMODELL Da die Bestimmung der Konfiguration aus den Bilddaten in der Optimierung lediglich auf kinematischen Betrachtungen beruht, werden physikalische Randbedingungen wie ISW AUF YOUTUBE Mehr zu diesem Projekt, den erzielten Ergebnissen sowie weiteren Projekten des ISW der Universität Stuttgart aus dem Gebiet der Antriebs- und Maschinentechnik ist im ISW- YouTube-Kanal zu finden: IMPRESSUM erscheint 2021 im 60. Jahrgang, ISSN 0722-8546 / ISSN E-Paper: 2747-7991 REDAKTION Redakteure: Miles Meier (mm), Tel.: 06131/992-208, E-Mail: m.meier@vfmz.de (verantwortlich i.S.d. § 18 Abs. 2 MStV) Ivo Greuloch (Vol.) (ig), Tel.: 06131/992-353, E-Mail: i.greuloch@vfmz.de Vanessa Weingärtner (Vol.) (wv), Tel.: 06131/992-352, E-Mail: v.weingaertner@vfmz.de Redaktionsassistenz: Melanie Lerch, Tel.: 06131/992-261, Petra Weidt, Tel.: 06131/992-371, Ulla Winter, Tel.: 06131/992-347, E-Mail: redaktionsassistenz_vfv@vfmz.de, (Redaktionsadresse siehe Verlag) GESTALTUNG Anette Fröder, Sonja Daniel, Conny Grothe SALES Oliver Jennen, Tel.: 06131/992-262, E-Mail: o.jennen@vfmz.de Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206, E-Mail: a.zepig@vfmz.de Anzeigendisposition: Heike Rauschkolb, Tel.: 06131/992-241, E-Mail: h.rauschkolb@vfmz.de Anzeigenpreisliste Nr. 57: gültig ab 1. Oktober 2020 LESERSERVICE vertriebsunion meynen GmbH & Co. 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