Regelung
Neben modellierbaren Abweichungen kommt es in der Lasermaterialbearbeitung (engl. Laser Material Processing; LMP) zu stochastischen Abweichungen. Diese Abweichungen gilt es, unter dem Hintergrund einer möglichst genauen Bearbeitung von Bauteilen, zu erfassen und auszugleichen. Ein signifikanter Vorteil des Lasers als Werkzeug ist, dass es sich um ein massefreies Werkzeug handelt. Somit ist nur das System zur Ablenkung des Laserstrahls massebehaftet. Das ermöglicht theoretisch wiederum eine sehr schnelle Regelung des Prozesses.
Problem
Um das Potenzial eines masselosen Werkzeugs - dem Laserstrahl - zu nutzen, wird eine prototypische Strahlmanipulationskinematik verwendet. Diese Kinematik ähnelt Galvanometerscannern mit einem Spiegel, d.h. der Laserstrahl wird durch einen Spiegel abgelenkt. Dieser Spiegel wird gedreht, sodass der Laserstrahl in eine Richtung manipuliert werden kann. Prototypen, die im Rahmen des Projekts Robotersysteme entwickelt wurden, werden verwendet, um den Entwurf von Regelkreisen mit geringer Komplexität zu erleichtern. Die drei wichtigsten Regelgrößen sind:
- Gemessene Prozessgröße: Bahnabweichung,
- Gewünschter Sollwert: Null,
- Stellgröße: Winkel der Spiegeldrehung
Die Abweichung der erreichten Bahn von der Sollbahn ist die gemessene Prozessgröße. Sie wird von der Kamera gemessen, wobei die im Enabler Sensors untersuchten Sensoren verwendet werden. Der gewünschte Sollwert ist Null, d.h. die Bahnabweichung Null ist der Sollzustand. Die Stellgröße ist der Winkel der Spiegeldrehung. Der geschlossene Regelkreis beinhaltet eine PID-Motorsteuerung, die direkt mit dem Spiegeldrehwinkel korreliert.
Forschungsschwerpunkt
In ersten Experimenten wurde nachgewiesen, dass die bei robotergestützten LMP auftretenden Abweichungen (Frequenz 5 - 20 Hz, Amplitude +-2mm) geregelt werden können (vgl. Bild 1). Wir wollen daher die Forschung zum Thema Regelung ausbauen.
Bitte wenden Sie sich an Dr. Christian Hinke oder Thomas Kaster, wenn Sie Interesse an der Mitarbeit in der Gruppe Digitale Photonische Produktion haben!
Forschungsaspekte könnten sein:
- Entwurf von Steuerungssystemen für LMP in enger Zusammenarbeit mit anderen Gruppenmitgliedern zur Unterstützung bei Kinematik und Sensorik
- Simulation des vorgeschlagenen Systems in enger Zusammenarbeit mit anderen Gruppenmitgliedern zur Unterstützung bei der Modellierung
- Experimentelle Validierung des vorgeschlagenen Systems in enger Zusammenarbeit mit anderen Gruppenmitgliedern