Waar ben ik? Net als mensen, robots moeten die vraag ook beantwoorden, terwijl ze onvermoeibaar lijmen, las of breng afdichtingen aan op werkstukken. Ten slotte, de productie van precisieproducten is afhankelijk van robotbesturingssystemen die te allen tijde de locatie van de lijmkop of laskop tot op de millimeter nauwkeurig kennen. Dit betekent dat de robot een soort oog nodig heeft. In de auto-industrie en vele andere sectoren, gespecialiseerde sensoren voeren deze functie uit, waarvan de meeste werken volgens het principe van lasertriangulatie. Een laserdiode projecteert een lijn rood licht op het werkstuk, van waaruit het licht onder een bepaalde hoek wordt gereflecteerd voordat het door een camera wordt gedetecteerd. Vanuit de positie van het licht dat op de camerachip valt, de positie en afstand van de sensor ten opzichte van het werkstuk binnen het coördinatensysteem kan worden berekend.

Echter, er is een probleem met dergelijke systemen:"Schaduwwerking beperkt de flexibiliteit van bestaande sensoren. Ze beperken ook de bewegingsvrijheid van de robotsystemen en het integreren ervan is zeer arbeidsintensief, " zegt Mauritz Möller, hoofd van de afdeling Additive Manufacturing Systems van de Fraunhofer Research Institution for Additive Manufacturing Technologies IAPT in Hamburg. De enige manier om hoogte te meten met conventionele sensoren is om ze langs de verwerkingsrichting te monteren. Met deze sensoren echter, de robot is blind wanneer hij van bewegingsrichting verandert. Het vooraf definiëren van de verwerkingsrichting beperkt de flexibiliteit van de handlingsystemen aanzienlijk. De enige alternatieven zijn het gebruik van meerdere sensoren of extra assen - die beide, gezien de modernste technologie van vandaag, kan soms meer kosten dan de robot zelf.

Gepatenteerde meettechniek

Mauritz Möller en zijn collega's Malte Buhr, Vishnuu Jothi Prakash en Julian Weber hebben een innovatieve oplossing ontwikkeld, SensePRO genaamd. Dit compacte sensorsysteem heeft een diameter van 15 centimeter en is uitgerust met speciaal ontwikkelde beeldverwerkingsalgoritmen, waardoor een schaduwvrij gezichtsveld wordt verkregen, en het genereren van een 360° meetveld, biedt volledige flexibiliteit met betrekking tot de meetrichting. Waar de robot ook beweegt, er is altijd minimaal één laserlijn optimaal gepositioneerd, leveren van nauwkeurige positie-informatie aan de camera.

Deze benadering lost ook een ander probleem op:schaduwen van het laserlicht door componenten met complexe vormen. De onderzoekers hebben de techniek nu gepatenteerd. Er is geen extra programmering nodig om het nieuwe sensorsysteem in bestaande robotsystemen te integreren. Het is volledig flexibel inzetbaar en bovenal, betrouwbaar in alle lijmverbindingen en lasprocessen. De techniek vereenvoudigt de procescontrole en kwaliteitsborging aanzienlijk – met slechts één sensor.

Intelligent thermisch beheer

Om gedurende lange perioden in ruwe productieomgevingen te werken, de sensor bevat een koelmodule, die gebruik maakt van water of lucht. Om de koeling te verbeteren, de optische bank waarop de laserdiodes en camera's zijn gemonteerd, heeft een interne koelstructuur. Door zijn zeer complexe vorm, de enige manier om het te produceren is door 3D-printen. Dit intelligente thermomanagementsysteem verlengt de levensduur van de sensor. De sensor is ontworpen voor robots van alle toonaangevende fabrikanten, van Kuka tot Fanuc, en is zeer geschikt voor alle denkbare toepassingsscenario's. Als resultaat, het kan eenvoudig worden geïntegreerd in bestaande productiesystemen.

SensePRO zal naar verwachting in 2021 klaar zijn voor volledige productie. Aangezien er momenteel geen concurrerende systemen beschikbaar zijn, SensePRO heeft een goede kans om zich succesvol te vestigen in de snelgroeiende markt voor industriële robots. In Duitsland, rond 1, Jaarlijks worden 300 nieuwe robots verkocht voor las- of lijmtoepassingen die een dergelijke sensor nodig hebben.

Voor Mauritz Möller en zijn collega's Malte Buhr, Vishnuu Prakash en Julian Weber, het doel van het project is om te beoordelen hoe SensePRO commercieel kan worden geëxploiteerd, bijvoorbeeld in een spin-off.