Session 7: Projektvorstellung Transferprojekt itsowl-tt-roquad 18. August 2015, Gütersloh.

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Lothar Beck
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1 Session 7: Projektvorstellung Transferprojekt itsowl-tt-roquad 18. August 2015, Gütersloh

2 Agenda Abschlusspräsentation itsowl-tt-roquad Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

3 Einführung HANNING ELEKTRO-WERKE GmbH & Co.KG Familienunternehmen, gegr Hauptsitz in Oerlinghausen (Entwicklung und Produktion) 5 Produktionsstandorte weltweit Hohe Fertigungstiefe Umsatz > 130 Mio. Exportanteil > 55% Mitarbeiter weltweit: rd Geschäftsbereiche / Produkte: Antriebstechnik: Kundenspezifische industrielle Antriebssysteme aus Motor, Elektronik & Software bis 7,5kW Gerätetechnik: Kundenspezifische Pumpen-, Motoren- und Elektroniklösungen Verstelltechnik: Kundenspezifische Antriebssysteme aus Linearantrieben, Bedienelementen, Elektronik und Software it s OWL Clustermanagement GmbH

Exportanteil > 55% Mitarbeiter weltweit: rd. 1.

Mensch-Maschine Interaktion (MMI) Maschinelles Lernen Intelligente (Robotik-) Systeme Mitarbeiter: > 280 Wissenschaftler Arbeitsgruppe

4 Einführung Universität Bielefeld Expertise für Interaktive Intelligente Systeme Institut für Kognition und Robotik Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie Zwei 2007 gegründete zentrale wissenschaftliche Einrichtungen der Universität Bielefeld mit Fokus auf Mensch-Maschine Interaktion (MMI) Maschinelles Lernen Intelligente (Robotik-) Systeme Mitarbeiter: > 280 Wissenschaftler Arbeitsgruppe Prof. Steil Kognitive Robotik und Lernen Mensch-Maschine Interaktion Robotik Maschinelles Lernen it s OWL Clustermanagement GmbH

5 Einführung Motivation / Ausgangssituation für das Transferprojekt Im Aluminiumdruckguss kommt es typischerweise zur Bildung von Gefügeinhomogenitäten Lunker unter der Oberfläche treten oft erst nach der spanenden Bearbeitung zu Tage Ausschuss Fehlerfreie Oberfläche von Lagerschilden aus optischen und / oder funktionstechnischen Gründen nötig Durch die hohe Variabilität der Teile bei HANNING, ist eine automatische Detektion bisher nicht mit akzeptablem Kosten- und Zeitaufwand möglich Ideal: 100% Kontrolle, Mind. Stichproben um Prozessstabilität zu prüfen Voruntersuchungen: Prinzipiell sind Ultraschall-Prüfverfahren geeignet it s OWL Clustermanagement GmbH

Gründen nötig Durch die hohe Variabilität der Teile bei HANNING, ist eine automatische Detektion bisher nicht mit akzeptablem Kosten- und Zeitaufwand möglich Ideal:

6 Agenda Abschlusspräsentation itsowl-tt-roquad Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

7 Zielsetzung Robotergestützte Qualitätskontrolle von Druckgussteilen - RoQuaD Zielsetzung Entwicklung eines Prozesses, der die Ausschusskosten der Druckgussfertigung bei HANNING reduziert, sowie die zerstörungsfreie Prüfung sicherheitsrelevanter Teile ermöglicht Realisierung eines Prototyps eines teilautomatischen Prüfsystems (Demonstrator) Wenige Minuten Prüfzeit für die Datenaufnahme Hohe Konfigurierbarkeit des Systems Bestandteile: Low-Cost-Roboterarm und eine Ultraschallprüfeinrichtung Roboterarm soll mittels antrainierter Bahnen die komplexen Geometrien mehrerer Aluminium- Lagerschilder automatisiert und selbstoptimierend abfahren (Werker benötigt keine Programmierkenntnisse!) it s OWL Clustermanagement GmbH

Prüfzeit für die Datenaufnahme Hohe Konfigurierbarkeit des Systems Bestandteile: Low-Cost-Roboterarm und eine Ultraschallprüfeinrichtung Roboterarm soll mittels antrainierter Bahnen

8 Vorgehensweise Phase / Meilensteine Aufgaben / Methoden Resultate AP1 Anforderungsanalyse 1 Anforderungen aus Anwendersicht Aus Sicht der Nutzerinteraktion Aus Sicht der Merkmalserkennung und Musterklassifikation Expertenwissen liegt vor AP2 AP3 AP4 Aufbau + Implementierung SW-Schnittstellen 2 Roboterprogrammierung und Bahnplanung 3 Aufbau Referenzdatenbank 4 Schnittstellen und Protokolle zur Regelung und Kommunikation Integration und Inbetriebnahme des Roboterarms und des US-Prüfkopfes Strukturierung Ablaufprogramm Implementierung der Interaktion mit dem Prüfsystem und der Kommunikation mit einer Datenbank Fertigstellung des Demonstrationssystems Aufbau einer Datenbank mit i.o. und n.i.o. Bauteilen Komponenten sind funktionsfähig Interaktiv programmierbarer Prototyp Bilddatenbank für USprüfbilder / Abschluss it s OWL Clustermanagement GmbH

zur Regelung und Kommunikation Integration und Inbetriebnahme des Roboterarms und des US-Prüfkopfes Strukturierung Ablaufprogramm Implementierung der Interaktion mit dem Prüfsystem und der

9 Agenda Abschlusspräsentation itsowl-tt-roquad Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

10 Anforderungsanalyse Ergebnisse Auffinden von Lunkern unter der Oberfläche: Fehler ab Ø 1mm müssen sicher erkannt werden (Wunsch: Ø 0,5mm) Prüfverfahren und Geschwindigkeit Roboterarm Prüfung normal zur Oberfläche Kollisionsuntersuchung zwischen Prüfkopf und Bauteil erforderlich Anwender (HANNING) Prüfzeit < 5 Minuten Teaching: Möglichst schnell und durch einen Werker möglich Relativ raue Umgebung: bis 50 C, Staubige / Rußhaltige Luft Kosten Gesamtsystem < Nutzerinteraktion (CoR-Lab) Merkmalserkennung (CoR-Lab) it s OWL Clustermanagement GmbH

Anwender (HANNING) Prüfzeit < 5 Minuten Teaching: Möglichst schnell und durch einen Werker möglich Relativ raue Umgebung: bis 50 C, Staubige

11 Ultraschall (US) - Prüfsystem Ergebnisse Prinzipielle Machbarkeit wurde vor Projektbeginn festgestellt Vergleiche mit Referenzteilen, die im CT untersucht wurden zeigen jedoch, dass insbesondere oberflächennahe Lunker nicht detektiert werden Zerstörende Prüfungen zeigen die Richtigkeit der CT-Untersuchung Grund: Reflektionen an der Oberfläche des Aluminiums auch bei hohen Frequenzen zu stark it s OWL Clustermanagement GmbH

Lunker nicht detektiert werden Zerstörende Prüfungen zeigen die Richtigkeit der CT-Untersuchung Grund:

12 Roboterarm Aufbau und Implementierung der SW-Schnittstellen Ergebnisse Roboter arm: KUKA Light weight robot (LWR4) Redundanter Roboter (7DOF) Kraft Sensorik in jedem Gelenk Sensor: Webcam (Dummy-Prüfkopf) Zeitlich synchronisierte Datenaufnahme Datenverarbeitung (abhängig vom Sensor): Feature Extraktion (Bildverarbeitung) Klassifikation von Bohrungen it s OWL Clustermanagement GmbH

(Dummy-Prüfkopf) Zeitlich synchronisierte Datenaufnahme Datenverarbeitung (abhängig vom Sensor):

13 Roboterprogrammierung und Bahnplanung Ergebnisse Vorwissen Bahnplanung für konzentrische Objekte Konstante Geschwindigkeit Werkstück MMI Parameter: Mittelpunkt (ermittelt durch MMI) Außenbahnpunkt (ermittelt durch MMI) Sensorbreite (vorkonfiguriert) Bahnplanung (blau) Ausmaße werden durch Interaktion mit dem Roboter bestimmt. Dies erlaubt eine einfache und schnelle Konfiguration des Systems. it s OWL Clustermanagement GmbH

MMI) Sensorbreite (vorkonfiguriert) Bahnplanung (blau) Ausmaße werden durch Interaktion mit dem Roboter

14 Demonstrator it s OWL Clustermanagement GmbH

15 Demonstrator it s OWL Clustermanagement GmbH

16 Agenda Abschlusspräsentation itsowl-tt-roquad Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

17 Resümee und Ausblick Resümee Kein Low-Cost Prüfverfahren ist zur Detektion oberflächen-naher Gefügefehler in Al-Druckgussteilen geeignet Das eigentliche Projektziel wurde erreicht: Ein Demonstrator aus Roboterarm und Dummy-Prüfkopf fährt mittels antrainierter Bahnen die komplexen Geometrien mehrerer Alu-Lagerschilder automatisiert und selbstoptimierend ab Ausblick Basierend auf dem Transferprojekt sind bereits weitere gemeinsame Projekte zwischen CoR-Lab und HANNING geplant Die im Transferprojekt gesammelten Erkenntnisse können zu diesen Projekten beitragen Ein gefördertes EU-Projekt wurde gemeinsam beantragt it s OWL Clustermanagement GmbH

automatisiert und selbstoptimierend ab Ausblick Basierend auf dem Transferprojekt sind bereits weitere gemeinsame Projekte zwischen CoR-Lab und HANNING geplant Die

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