Autonome Produktionszellen

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1 Tilo Pfeifer Robert Schmitt (Hrsg.) Autonome Produktionszellen Komplexe Produktionsprozesse flexibel automatisieren Mit 257 Abbildungen Springer

2 Autorenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis VII XI XVII 1 Autonome Produktionszellen: Eine Vision für die Produktion im 21. Jahrhundert Definition: Autonomie, Autonome Produktionszelle Autonome Produktion: Ein Weg zur Emanzipation der Produktion Subactum der Produktion Emanzipation der Produktion Autonome Funktionen in der Fertigung Integrations- und Umsetzungskonzepte Arbeitsorganisation und Benutzerunterstützung 17 Literatur 21 2 Autonomie in der prozessübergreifenden Planung Zentrale und dezentrale Planung Prozessübergreifende Planung durch Multiagentensysteme Aufbau von Multiagentensystemen Die APZ-Multiagentenplattform Nachrichten und Verhandlungen im APZ-Netzwerk APZ-Agententypen Autonomie in der dezentralen Auftragssteuerung Anforderungen an die dezentrale Auftragssteuerung Ebenenmodell der Autonomen Produktionszelle Einteilung der Aufgaben in Module Detaillierung der relevanten Module zur dezentralen Auftrags Steuerung Prüfplanung Eingliederung der Prüf- und Messplanung in den Zellenkontext Durchgängige Bereitstellung von Maß- und Toleranzdaten 47 Literatur 52

3 VIII 3 Steuerungsstrukturen für autonome Produktionssysteme Offenes Steuerungssystem für die Autonome Produktionszelle Einleitung OSACA Plattform Steuerung der Autonomen Produktionszelle Benutzungsschnittstelle der Steuerung Perspektiven offener Steuerungsplattformen Feature-orientierte Programmierung APZ Interpreter Feature-orientierte Programmierschnittstelle STEP-NC-ISO Werkstattorientiertes Programmiersystem (WOP-Tool) Entwicklung von skalierbaren Logik- und Datenstrukturen für den APZ-Interpreter Prozessabhängige, laufzeitparallele Bahnplanung in der Steuerung Bewertung feature-orientierter Programmierkonzepte Agentenbasierte Fertigungsleittechnik Einleitung Referenzobjektmodell für die Fertigungsleittechnik Projektierbare, agentenbasierte Plattform für die Leittechnik Sensor/Aktor-Netzwerk Einleitung Umfangreiche Integrationsaufgaben-Anforderungen an das Steuerungssystem Struktur-offene Steuerung in Hard-und Software SAM als skalierbare und einheitliche Feldbusschnittstelle Zusammenfassung 83 Literatur 83 4 Autonomes Frässystem Einleitung Technologieplanung, Modellbildung und Optimierung Modellbildung für das Fertigungsverfahren Fräsen Prozessoptimierung Flexible Spann- und Greifsysteme Flexible Spannsysteme für den Fräsprozess Spannen mit niedrigschmelzenden Metallen Flexible Greifsysteme für den Fräsprozess Maschinenintegrierte Werkstückmessung Motivation der integrierten Überwachung Bildverarbeitungsgestützter Überwachungs- und Steuerungsansatz Aufbau der BV-Kette CAD-Abgleich zur Lageerkennung Antastwegüberwachung Automatisierung mit Bildverarbeitung - Fazit Störungsmanagement 157

4 IX Bearbeitungsrandbedingungen Prozessstörungen Sensorik, Signalverarbeitung und -auswertung Prozess- und Störungsidentifikationsmodule Simulierte Ermittlung von Werkzeugbelastungsgrenzen Erweiterte Maschinenfunktionalität Kompensation thermischer Fehler Kompensation statischer Strukturverformung Vermeidung und Dämpfung dynamischer Instabilitäten Automatisierte Werkzeugverschleißmessung Potenzial einer automatisierten Verschleißmessung Messgrößen Aufbau einer automatisierten Messzelle Bildverarbeitungssoftware - ToolSpy Einsatzszenarien - Fazit 226 Literatur Autonomes Laserschweißsystem Einleitung Autonome Produktionszelle für das Schweißen mit Laserstrahlung Laserstrahlschweißen Autonome Produktionszelle Planung und Simulation Prozessüberwachung Prozessregelung Technologieplanung Motivation Feature Modell Prozessplanung Technologiemodul Technologiemodul als Planungs-Kernel Applikation 1: CAMLas - Offline Planungssystem Applikation 2: CORBA Planungsserver Benutzerzentrierte Mensch-Maschine-Interaktion beim Laserstrahlschweißen Analyse und Modellierung der Aufgaben Benutzerzentrierte Simulation Modellbasierte Gestaltung der Benutzungsschnittstelle Intelligente Benutzungsunterstützung Flexible Spann- und Greifsysteme Flexible Spannsysteme für den Laserstrahlschweißprozess Flexible Greifsysteme für den Laserstrahlschweißprozess Sensorik und Aktorik in der Produktion Definitionen Autonomiefunktionen durch erweiterte Sensorik und Aktorik Phasen in der Produktion 305

5 X Arbeitsvorbereitung: Leistungskontrolle und Strahldiagnose Arbeitsvorbereitung und Bearbeitungsphase: Anbindung von peripheren Komponenten des Produktionsumfeldes Bearbeitungsphase: Prozessüberwachung während der Materialbearbeitung Prozessüberwachung im Vorlauf Prozessüberwachung in der Wechselwirkungszone Prozessüberwachung im Nachlauf APZ-Bearbeitungskopf zur gleichzeitigen Beobachtung der drei Zonen mit einer Kamera Sensor-Aktor-Vernetzung Prozess- und Nahtfolgeregelung Problemstellung Prozessregelung Nahtfolgeregelung 352 Literatur Fazit 365 Sachverzeichnis 369