Author(s) :
Berend Denkena
,
Volker Mehrmann
,
Gero Günther
,
Andreas Steinbrecher
,
Hans-Christian Möhring
Preprint series of the Institute of Mathematics, Technische Universität Berlin
Preprint 02-2008
MSC 2000
- 65L05 Initial value problems
-
65K10 Optimization and variational techniques
Abstract :
Der Einsatz parallel- oder hybridkinematischer Maschinen in der Fertigung hat gegenüber dem Einsatz serieller Maschinen Vorteile. So können Roboter mit Parallelkinematik wegen ihre höheren Steifigkeit bei geringerer Gesamtmasse eine bessere Wiederholgenauigkeit erreichen und größere Kräfte aufbringen als konventionelle
Knickarmroboter. Jedoch herrscht nach wie vor Zurückhaltung hinsichtlich ihres industriellen Einsatzes. Bisher mangelt es im Bereich der parallel- und hybridkinematischen Strukturen insbesondere an universell einsetzbaren, standardisierten Verfahren, mit denen eine Kalibrierung durchgeführt werden kann.
In diesem Artikel werden Methoden zur parametrischen Kalibrierung hybrider Parallelkinematiken vorgestellt. Grundlage jeder parametrischen Kalibrierung solcher
Kinematiken bildet ein kinematisches Modell der zu kalibrierenden Maschine, welches alle einwirkenden Fehlereinflüsse berücksichtigen soll. Diesbezüglich wird eine allgemeine Vorgehensweise zur kinematischen Modellbildung entwickelt. Das Verfahren stützt sich auf homogene Transformationen und die Denavit-Hartenberg-Konvention, die entsprechend den Anforderungen für die Modellbildung hybrider Parallelkinematiken erweitert wird. Basierend auf dem entwickelten kinematischen Modell wird das Identifikationsproblem der Fehlereinflüssse formuliert. Aufgrund der parallelen Strukturen sind einige Fehlereinflüsse redundant zueinander oder haben gar keinen Einfluss auf die Endeffektorpose und sind somit nicht
identifizierbar. Mittels einer Sensitivitätsanalyse wird das entwickelte Modell reduziert wodurch gerade solche
Fehlereinflüsse aus dem Modell eliminiert werden. Grundlage der Identifikation der Fehlereinflüsse sind Messungen der Endeffektorpose. In der vorliegenden Arbeit kommt ein Einfreiheitsgrad-Messgerät zum Einsatz. Der Aufwand der Trilateration zur Bestimmung der vollen Position ist jedoch sehr hoch, so dass in den vorliegenden Untersuchungen die Pose des Endeffektors nur teilweise
bestimmt wird. Dabei ist die Wahl der optimalen Messorte
hinsichtlich der Effizienz des Kalibrierungsprozesses von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund werden Methoden zur Optimierung der Messstrategie entwickelt und diskutiert. Abschliessend werden die entwickelten Methoden und gewonnenen Erkenntnisse an
Beispielen verschiedener Kinematiken angewandt und diskutiert.
Keywords :
Kalibrierung, Parallelkinematik, Identifikation, Fehlerminimierung