Trajektorienplanung und -optimierung für die automatisierte Reparaturanwendung durch robotergeführtes Kaltgasspritzen

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dtec.bw-Beiträge der Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg : Forschungsaktivitäten im Zentrum für Digitalisierungs- und Technologieforschung der Bundeswehr dtec.bw : Band 2 – 2024
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dtec.bw
Kaltgasspritzen
Reparatur
Robotik
Trajektorie
Optimierung
Abstract
Das Kaltgasspritzen entwickelt sich zu einem Verfahren mit großem Potenzial für die Reparatur metallischer Bauteile, insbesondere für das Aufbringen von hitze- und oxidationsempfindlichen Materialien. In diesem Zusammenhang ermöglicht der Einsatz von Automatisierung und Robotik eine flexible Steuerung des Reparaturprozesses. Um einen optimalen Reparaturprozess zu gewährleisten, müssen die verschiedenen Anforderungen des robotergeführten Kaltgasspritzens bereits in der simulativen Planungsphase berücksichtigt werden. Herkömmliche Trajektorien zum Materialauftrag berücksichtigen jedoch oft nicht die bei Reparaturen zu beachtenden geometrischen Randbedingungen des Materialaufbaus, den effizienten Materialeinsatz und die zugrundeliegenden Einschränkungen der Roboterkinematik. In dieser Arbeit wird daher ein Konzept zur automatisierten Trajektorienplanung und anschließenden Trajektorienoptimierung zur Reparatur durch robotergeführtes Kaltgasspritzen beschrieben. Das Ziel ist es, eine optimierte Trajektorie zu erzeugen, die die Anforderungen des Kaltgasspritzens und der Roboterkinematik berücksichtigt, um eine qualitativ hochwertige Reparatur und einen effizienten Materialeinsatz zu gewährleisten. Dazu gehören die Minimierung des überschüssigen Materials und die Minimierung des Rucks bei der Roboterbewegung. Die Ergebnisse zeigen die erfolgreiche Anwendung der initialen Trajektorienplanung und der anschließenden Trajektorienoptimierung für die Bauteilreparatur durch Kaltgasspritzen.
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