Modellierung, Identifikation und experimentelle Validierung einer Makro-Mikro-Kinematik zur Mikrobea
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Beschreibung
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine kombinierte Makro-Mikro-Kinematik entwickelt, die die Vorteile der Makro-Kinematik (großes Volumen) mit denen der Mikro-Kinematik (hohe Genauigkeit) vereint. Der Kernpunkt liegt dabei im Aufbau eines Handhabungssystems, mit dem hochgenaue Positionierungen hinsichtlich eines absoluten Koordinatensystems in einem großen Arbeitsbereich vorgenommen werden können. Die Funktion der Makro-Positionierung und damit das Verfahren des Endeffektors in einem großen Arbeitsraum werden von einem µKRoS316-Roboter übernommen. Um die Genauigkeit des Roboters noch weiter zu erhöhen, wird dessen Positionsabweichung durch einen mit Piezoaktoren angetriebenen XYZ-Stelltisch ausgeglichen. Da die Genauigkeit des gesamten Systems von den jeweiligen Komponenten abhängig ist, werden sie zuerst einzeln optimiert. Die Positionsabweichungen des Roboters wurden durch folgende Maßnahmen minimiert: . Ausstattung des direktangetriebenen Roboters µKRoS316 mit einer neuen Steuerung (kleinere Abtastzeit und verbesserte Erfassung des Messsignals), . Modellierung und Identifikation des Roboters zur besseren Regelung der Gelenkwinkel, . Anpassung der Regelparameter an das reale System. Im mikro-kinematischen Bereich wurden ebenfalls Optimierungen unternommen, indem eine Modellierung und Reglerauslegung des Piezotischs durchgeführt wird. Um das Gesamtsystem in Betrieb zu nehmen, muss die Position des Roboters über ein externes Messsystem gemessen werden. Dazu wird eine Kamera mit einem telezentrischen Objektiv eingesetzt, die die Position des Roboterendeffektors an Hand von Markern bestimmt und die aktuelle Sollposition dem Piezotisches über eine DA-Karte übermittelt. Zur Mikrobearbeitung wird weiterhin ein Werkzeug und ein Adapter zur Verbindung von Roboter und Piezotisch entworfen. Abschließend wird das Gesamtsystem bei offener und geschlossener kinematischer Kette getestet und gezeigt, dass in beiden Fällen die Genauigkeit des Roboters verbessert wird.
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