Vorrichtungsfreie räumliche Anordnung von Fügepartnern auf Basis von Bauteilmarkierungen

Aufgrund der hohen Varianz von Kleinserienfahrzeugen und zur Steigerung von deren Energieeffizienz werden häufig leichte Rahmenstrukturen auf Basis von Aluminiumstrangpressprofilen für den Karosserieaufbau verwendet. Die Herstellung und insbesondere die Montage solcher Rahmenstrukturen sind bis heute jedoch durch einen hohen manuellen Arbeitsanteil sowie den Einsatz starrer und teurer Vorrichtungen geprägt. Vor diesem Hintergrund ist das Ziel dieser Arbeit die Entwicklung einer Lösung zur automatisierten, vorrichtungsfreien Anordnung der Fügepartner bei der Montage von Rahmenstrukturen. Zu Beginn dieser Arbeit erfolgt eine Beschreibung und Bewertung des Stands der Forschung und Technik. Darauf aufbauend wird die Zielstellung abgeleitet, ein Lösungskonzept erstellt und systematisch ausgearbeitet. Die Basis der Lösung bilden auf die Oberfläche der Bauteile aufgelaserte Markierungen. Bei der Anordnung der Bauteile während der Montage werden diese Markierungen mit einem Stereokamerasystem erfasst und über ihre räumliche Lage und Orientierung die Istanordnung der zu fügenden Bauteile sowie die Abweichungen von deren Sollanordnungen berechnet. Anschließend werden diese Abweichungen mit den zur Handhabung der Bauteile eingesetzten Industrierobotern schrittweise ausgeglichen. Zur Regelung dieser Ausgleichsbewegung wird nach jedem Korrekturschritt die Bauteilanordnung erneut ermittelt und die Korrekturbewegung angepasst. Nach der theoretischen Ausarbeitung wird die prototypische Umsetzung und Validierung der Lösung beschrieben. Die Validierung erfolgte in drei Schritten. Zunächst wurden die bei der Detektion der Bauteilmarkierungen erreichbaren Genauigkeiten ermittelt, anschließend erfolgte die statistische Validierung der Anordnung der Fügepartner unter weitgehend realen Produktionsbedingungen und abschließend die Validierung des Ansatzes anhand von vier Anwendungsbeispielen. In allen drei Schritten wurden dabei die gestellten Anforderungen erfüllt und die Eignung der Lösung konnte nachgewiesen werden.