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49,80 €ISBN 978-3-8440-5627-3Softcover240 pages61 figures462 g21 x 14,8 cmGermanThesis
December 2017
Benjamin Johnen
Bahnreferenzierung mittels Dynamic Time Warping zur Bewegungsanalyse von Industrierobotern
Für die Automatisierung von industriellen Fertigungsprozessen mit Hilfe von Industrierobotern sind Erkenntnisse über das Bewegungsverhalten der Roboter notwendig. Nationale und internationale Normen definieren Leistungskenngrößen für Industrieroboter und Methoden diese zu ermitteln. Diese allgemeinen Kenngrößen sind allerdings in der Praxis vielfach nicht ausreichend. In diesen Fällen müssen individuelle Versuche durchgeführt werden, bei denen die Bewegung des Roboters für prozessspezifische Bahnen gemessen und analysiert wird.
In dieser Dissertation werden das Vorgehen und die notwendigen Methoden für eine solche Bewegungsanalyse vorgestellt. Der Schwerpunkt der Arbeit widmet sich der Auswertung von gemessenen Bahnen in Bezug zu Referenzbahnen. Mittels einer Bahnreferenzierung wird ein Bezug zwischen den Bahnpunkten hergestellt, mit dem Ziel die Abweichungen von Positionen, Orientierungen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen des Werkzeugkoordinatensystems des Roboters für jeden Punkt der Bahnen bestimmen zu können.
Aufgrund von sowohl zeitlichen als auch örtlichen Abweichungen gemessener und geplanter Bewegungsbahnen, ist die Bahnreferenzierung kein triviales Problem. Es wird gezeigt, dass einfache Ansätze zur Bahnreferenzierung in Punktzuordnungen resultieren, die eine Fehlinterpretation des Bewegungsverhaltens zur Folge haben können. Das sogenannte Dynamic Time Warping ermöglicht eine Bahnreferenzierung, die sowohl die zeitlichen als auch örtlichen Abweichungen berücksichtigt. Für eine Adaption auf die Bewegungsanalyse von Industrierobotern, wird eine neue Verfahrensvariante entwickelt, welche die selektive Zuordnung von interpolierten Bahnpunkten ermöglicht, die Abstände der zugeordneten Punkte minimiert und die korrekte Bewegungsabfolge der Bahnen beibehält.
In dieser Dissertation werden das Vorgehen und die notwendigen Methoden für eine solche Bewegungsanalyse vorgestellt. Der Schwerpunkt der Arbeit widmet sich der Auswertung von gemessenen Bahnen in Bezug zu Referenzbahnen. Mittels einer Bahnreferenzierung wird ein Bezug zwischen den Bahnpunkten hergestellt, mit dem Ziel die Abweichungen von Positionen, Orientierungen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen des Werkzeugkoordinatensystems des Roboters für jeden Punkt der Bahnen bestimmen zu können.
Aufgrund von sowohl zeitlichen als auch örtlichen Abweichungen gemessener und geplanter Bewegungsbahnen, ist die Bahnreferenzierung kein triviales Problem. Es wird gezeigt, dass einfache Ansätze zur Bahnreferenzierung in Punktzuordnungen resultieren, die eine Fehlinterpretation des Bewegungsverhaltens zur Folge haben können. Das sogenannte Dynamic Time Warping ermöglicht eine Bahnreferenzierung, die sowohl die zeitlichen als auch örtlichen Abweichungen berücksichtigt. Für eine Adaption auf die Bewegungsanalyse von Industrierobotern, wird eine neue Verfahrensvariante entwickelt, welche die selektive Zuordnung von interpolierten Bahnpunkten ermöglicht, die Abstände der zugeordneten Punkte minimiert und die korrekte Bewegungsabfolge der Bahnen beibehält.
Keywords: Dynamic Time Warping; Bewegungsanalyse; Industrieroboter
Schriftenreihe des Lehrstuhls für Produktionssysteme
Edited by Prof. Dr.-Ing. Horst Meier and Prof. Dr.-Ing. Bernd Kuhlenkötter, Bochum
Volume 2017,4
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