Effiziente Kalibrierung von Parallelkinematiken einfacher Bauart mit dem Double-Ball-Bar

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Knut Großmann (†)
• Subject Area: Production Systems, Operations Management, Quality Management and Factory Planning
• Term: from 2004 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5437056

Im Forschungsprojekt "Analyse, Simulation und Korrektur fertigungsrelevanter Eigenschaften an Parallelkinematiken einfacher Bauart" im DFG-Schwerpunktprogranim 1099 wurde am IWM Dresden ein altematives Genauigkeitskonzept entwickelt und erfolgreich am Einfach-Hexapod FELIX erprobt. Es beinhaltet die modellbasierte Korrektur geometrischkinematischer, elastischer und therrnischer Bewegungsfehler in der NC-Steuerung. Damit wurde die Bewegungsgenauigkeit praktisch nachweisbar verbessert. Auf dieser Basis ist die wirksame Kalibrierung des kinematischen Modells möglich. Gegenstand des Vorhabens ist ein automatisierbares Kalibrierkonzept mit dem Double-Ball-Bar als Meßmittel. Die Meßdaten werden durch modellbasierte Korrekturen um elastische und thermische Fehleranteile bereinigt. Die Identifikation der kinematischen Parameter erfolgt durch nichtlineare Optimierung mit genetischen Algorithmen. Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung der Grundlagen für das automatisierbare Kalibrierverfahren, das eine effiziente, d.h. schnelle, wirksame, preiswerte und damit wirtschaftliche Kalibrierung von Parallelkinematiken, insbesondere einfacher Bauart, ermöglicht. Voraussetzung dafür sind kinematikspezifisch optimale Meßbahnen, die repräsentativ sind für den gesamten Bewegungsraum und in denen die zu identifizierenden Parameter ausreichende Sensitivität und Orthogonalität aufweisen. Hinsichtlich Stabilität und Konvergenz sind die genetischen Algorithmen an das Kalibrierproblem anzupassen. Die prinzipielle Funktionsfähigkeit dieses Konzeptes wurde bereits im Rahmen von Vorarbeiten verifiziert. Inhaltlich ergeben sich vier Arbeitsschwerpunkte: Systematische Untersuchungen zur kinematikspezifischen Generierung optimaler Meßbahnen, automatisierte Meßabläufe mit dem Double-Ball-Bar, Parameteridentifikation mit angepaßten genetischen Algorithmen sowie der exemplarische Nachweis an verschiedenen Parallelkinematiken. Abschließend erfolgt die Dokumentation der Ergebnisse.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1099: Production Machines with Parallel Kinematics