Inspektionsroboter

Problemstellung
Die Firma Röchling Leripa Papertech GesmbH & Co KG bietet als Service für ihre Kunden die Wartung von Papiermaschinen, insbesondere die Wartung der keramischen Entwässerungselemente, an.
Für das Serviceteam (ROBAServ) ist es zurzeit aus Platzgründen nicht möglich, an einigen Stellen der Papiermaschinen, die Entwässerungselemente zu inspizieren. Daher wurden wir bzw. die HTL Neufelden beauftragt, für diese Problemstellung eine geeignete Lösung zu finden, sodass ein Service in diesen Bereichen möglich ist.

Zielsetzung
Um die unzugänglichen Abschnitte zu erreichen, soll ein Inspektionsroboter entwickelt werden, der mögliche Schäden von Keramikleisten mit Hilfe einer Kamera erfassen kann. Die Auswertung der Bilder  soll online per Laptop erfolgen, welcher die Informationen via WLAN erhält.

Im Speziellen wurden folgende Ziele vereinbart:

• Der Roboter soll per WLAN gesteuert werden und ohne Kabel in die Anlage einfahren können.
(eigene Stromversorgung)
• Schutz gegen Spritzwasser ist unabdingbar.
• Der Wagen soll über eine eigene Lichtquelle verfügen.
• Die Höhe des Fahrzeugs darf höchstens 200 mm betragen.
• Die Elemente können bis zu 30° schräg montiert sein; auch bei dieser Neigung muss der Wagen gegen Abrutschen gesichert sein.
• Die Steuerungssoftware soll möglichst einfach und mit konventionellen Notebooks kompatibel sein.
• Um den Wagen nicht für jede Inspektion  neu positionieren zu müssen, muss der Wagen über eine selbsttätige Verstellmöglichkeit der Kamera verfügen.

Projektablauf
• Ermittlung verschiedener Konzepte für  den Antrieb/Führung.
• Bau von Prototyp I: Tests zum Fahrverhalten
• 3D Konstruktion von Prototyp II mit Solid Edge
• Zeitgleich: Programmieren des Anwenderprogramms, Mikrocontrollersteuerung, Kommunikation zwischen Mikrocontroller und Laptop.
• Arbeitsvorbereitung und mechanische Fertigung durch die schuleigene Werkstatt.
• Spezielle Kunststoffbearbeitungen  wurden von der Firma Röchling Leripa durchgeführt.
• Zusammenbau Prototyp II und Elektroinstallation
• Optimierung der Steuerung
• Dokumentation des gesamten Projekts

Ergebnis
Für diese Aufgabenstellung wurde der Inspektionsroboter ROBASpy entwickelt, dieser kann über WLAN und auch manuell gesteuert werden. Er nimmt mittels einer Kamera die Schäden an den Keramikleisten auf und schickt diese an den Laptop.

Verwertbarkeit
Der Inspektionsroboter wurde für die Firma Röchling Leripa gebaut und wird zur Inspektion von keramischen Entwässerungselementen in Papiermaschinen verwendet.

Systembeschreibung
Für den Einsatz in der Papiermaschine muss zunächst die entsprechende Führungseinrichtung montiert und ggf. eingestellt werden. Der Wagen wird dann auf dem zu untersuchenden Bauteil platziert.

Die Steuerung des weiteren Vorgangs erfolgt  über den Laptop.
Der Servicetechniker sieht am PC das Bild, welches von der Kamera aufgenommen und real-time übertragen wird. Im Falle einer Beschädigung hält er die Schadstelle als Fehlerbild fest.

Am Bild werden automatisch die vom Laser gemessene Einfahrposition in die Papiermaschine, sowie andere wichtige Daten abgebildet, wie z.B.: Prüfer, Kunde, Land etc. So kann später bei der Analyse der Bilder die Position des Fehlers lokalisiert werden.

Sollte die Verbindung von Inspektionswagen und Laptop unterbrochen werden, versucht der Mikrocontroller, die Verbindung wiederherzustellen. Gelingt dies nicht, fährt der  Wagen automatisch aus der Papiermaschine in die Startposition zurück.
Der Ladezustand des Akkus und der maximale Einfahrweg in die Papiermaschine werden ebenfalls automatisch überprüft.

Ist die Inspektion einer Keramikleiste abgeschlossen, so kann mittels der Zahnriemenachse die Position der Kameraeinheit so verändert werden, dass beim Herausfahren eine weitere Keramikleiste inspiziert werden kann.