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Goniophotometer mit Robotern realisieren

Special Robotik in der industriellen Fertigung

LichtprüfungRoboter im rechten Licht

Goniophotometer messen die Lichtstärkeverteilung von Leuchten, was beispielsweise für Autoscheinwerfer substantiell ist. Für den Prüfvorgang lassen sich Roboter ideal nutzen.

Kuka Roboter bei Opsira

Das multifunktionale Lichtmessgerät „Robogonio“: Damit ist Opsira aus Weingarten seit rund drei Jahren am Markt. Robogonio – eine Verschmelzung der Wörter Roboter und Goniophotometer – misst die winkelabhängige Lichtstärkeverteilung einer Lichtquelle oder Leuchte und verbindet dabei Vorteile aus Industrierobotik und modernster Lichtmesstechnik. Seit 1999 versteht sich Opsira als Fullservice-Anbieter für die Optik- und Leuchtenindustrie und beschäftigt mittlerweile 16 Mitarbeiter. Mit dem „Robogonio“ verstärkt das Unternehmen den Geschäftsbereich der Messsysteme. Dabei setzt der Hersteller von Lichtmesssystemen auf den Einsatz verschiedener Kuka-Roboter in allen Größen. So können kleinste LED-Leuchten, Autoscheinwerfer, Signale für den Straßenverkehr wie Ampel- oder Bahnübergangsignale bis hin zu Leuchtsignalen der Start-/Landebahnbefeuerung auf Flughäfen exakt vermessen werden.

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Goniophotometer gelten als grundlegende Messmethode in der Lichttechnik und werden mittlerweile seit mehr als 100 Jahren eingesetzt.

Eins für verschiedene Messarten

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Die herkömmliche Bauweise umfasst den mechanischen Goniometeraufbau mit einer horizontalen und vertikalen Achse zur Drehung des Prüflings (zum Beispiel ein Automobilfrontscheinwerfer) sowie einem Photometer, mit dem die Lichtstärke gemessen wird. In den vergangenen Jahren sind die Anforderungen an Goniophotometer aufgrund komplexerer und kompakterer lichttechnischer Systeme aber auch aufgrund leistungsfähigerer Optikdesigntools gestiegen. Während herkömmliche Goniophotometer sehr limitiert in ihrer Anwendung sind und für die Messung im Nah- und Fernfeld unterschiedliche Maschinen und Prüfverfahren benötigt werden, vereint das „Robogonio“ Vorteile verschiedener konventioneller Goniometertypen. Die sechs Achsen des Roboters nutzt es sowohl zur Positionierung des Prüflings als auch zur Winkelmanipulation mit hoher Präzision und Zuverlässigkeit. Die hohe Zahl mechanischer Freiheitsgrade ermöglicht die Messung in den traditionellen A-, B- oder auch C-Ebenen mit einem Messsystem und vereint somit die Goniometertypen 1.1, 1.2 und 1.3 nach DIN EN 13032-1 in einem Gerät. Je nach Konfiguration sind auch die Goniometertypen 2.x, 3 und 4 realisierbar. Konkret kann das „Robogonio“ so Lichtstärke- und Strahlstärkeverteilungen (Eulumdat, IES etc.), Farbverteilungen aber auch Leuchtdichteverteilungen (Blendung) vermessen.

Goniophotometer

Mit der Kombination verschiedener Messverfahren können zuverlässige Daten von Lichtquellen als Grundlage des Optikdesignprozesses gewonnen und alle Messungen an den resultierenden Produkten wie Leuchten, Schweinwerfern oder Signalleuchten durchgeführt werden. „Mit der Verbindung aus klassischem Goniophotometer und Industrieroboter sind wir deutlich flexibler und auch deutlich robuster. Hinzu kommt eine beachtliche Verbesserung in punkto Genauigkeit“, erklärt Jürgen P. Weißhaar, Geschäftsführer bei Opsira, die Vorzüge des „Robogonio“. Die hohe Wiederholgenauigkeit sowie die Exaktheit des Roboters sind für die genaue Winkelpositionierung des Geräts essenziell. Diese innovative Lösung wurde TÜV-zertifiziert und der Wert von 0,005 Grad Winkelwiederholgenauigkeit offiziell bestätigt. „Damit sind wir am Top-End“, fügt Weißhaar hinzu.

Hohe Skalierbarkeit

Mit der Entscheidung für die Kuka-Roboter kann Opsira seinen Kunden das gesamte Produktportfolio anbieten. Die Skalierbarkeit reicht dabei von Lösungen mit der Kleinroboter-Serie KR Agilus über den Einsatz der Robotertypen KR 6 und KR 30 bis hin zum mittleren Traglastbereich der KR Quantec Serie. Denkbar sind auch Lösungen mit den Produktfamilien KR Fortec oder KR 1000 Titan, die in der Schwerlastklasse angesiedelt sind. Dadurch ist das „Robogonio“ in seiner Größe sehr flexibel, reicht von sechs Kilogramm Traglast mit 700 Millimeter Reichweite bis hin zu 1.300 Kilogramm Traglast mit 3.000 Millimeter Reichweite und kann so auf die individuellen Bedürfnisse des Kunden angepasst werden. Mit Traglasten von sechs Kilogramm oder zehn Kilogramm stellt das „Robogonio“ sowohl für die Vermessung von kleinen Lichtquellen wie LEDs bis hin zur Vermessung schwerer Leuchten die ideale Lösung dar. In der Automobilindustrie kommen Geräte mit 90 Kilogramm oder sogar 120 Kilogramm zum Einsatz, wenn komplexe Frontscheinwerfersysteme vermessen werden müssen. Jedes „Robogonio“ überzeugt mit einer hervorragenden Winkelwiederholgenauigkeit bei gleichzeitig sehr hoher Messgeschwindigkeit.

Der Lösungsansatz des roboterbasiertes Lichtmesssystems wurde gemeinsam mit Kuka realisiert und bietet gegenüber konventionellen Goniophotometern klare Vorteile. „Unsere Kunden schätzen die große Auswahl verschiedener Goniophotometergrößen sowie den flexiblen Einsatz für unterschiedlichste Anwendungen sowohl in der Nahfeld- als auch in der Fernfeldgoniophotometrie. Somit deckt eine Investition alle für die Lichttechnik notwendigen Messungen, von der Lichtquelle bis zur fertigen Leuchte, ab“, berichtet Weißhaar von seinen Erfahrungen aus dem Markt. Neben der hohen Anzahl mechanischer Freiheitsgrade und dem damit verbundenen Abtasten auf verschiedenen Ebenen lässt sich auch das Warmlaufen des Prüflings in Gebrauchslage mit dem „Robogonio“ realisieren.

Hierzu hält das Lichtmesssystem den Prüfling zunächst in seiner typischen Gebrauchslage, zum Beispiel in waagerechter Position zum Boden. Zum Start der Messung wird der Prüfling anschließend automatisch in die Messrichtung gedreht und in die erste Winkelposition gebracht. Somit eignet sich das Gerät auch, um die neue Lichtmessnorm EN13032-4 zu erfüllen. Auch das Prüfverfahren zur Messung der immer populärer werdenden LED-Linienleuchten, im Automobilinnenbereich zur Ambient- oder Türbeleuchtung, wirdmit dem Messgerät durchgeführt.

Flexibel anpassbar

So kann es sich schnell aktuellen Markttrends anpassen und sie flexibel mitgestalten. Ebenso flexibel ist der Einsatz des „Robogonios“ innerhalb eines Raumes, eines Labors oder einer Produktionshalle: Sein Drehpunkt ist im Raum frei wählbar, kann sowohl horizontal als auch vertikal installiert werden. „Das „Robogonio“ ist unser Produkt der Zukunft. Mit dieser innovativen Technologie können wir uns problemlos aktuellen Markttrends stellen, sind preislich absolut konkurrenzfähig und können Lichtquellen- und Leuchtenherstellern das Mehr an Flexibilität und Genauigkeit anbieten“, blickt Weißhaar in die Zukunft. 

Schweizer Concept-Car: Der Roboter sitzt am Steuer

Die Vision des autonomen Fahrens soll schon bald zur Realität werden und die Beziehung des Menschen zum Automobil grundlegend verwandeln. Vordenker wie die Schweizer Ideenfabrik Rinspeed sind bereits dabei, sich konkrete Gedanken zu machen, wie der automatisierte Individualverkehr das Auto und das System Mensch-Maschine verändern wird. Bauten bislang Roboter in den Fabriken dieser Welt Autos lediglich zusammen, so reicht im neuen Concept-Car „Budii“ des Schweizer Auto-Visionärs Frank M. Rinderknecht die Maschine dem Menschen nun im wahrsten Sinne des Wortes die Hand: Wollen die Insassen im selbstfahrenden Elektromobil auf einer kurvenreichen Landstraße oder im Gelände einfach Spaß haben, dann übergibt ein Roboterarm ganz nach Wunsch dem Fahrer oder dem Beifahrer das Lenkrad und damit das Kommando. Die sensitive Sieben-Achs-Einheit von Kuka dient aber nicht nur als Lenksäule. Sie ermöglicht theoretisch unendlich viele Einstellmöglichkeiten: Beim automatisierten Fahren im täglichen Pendler-Verkehr verstaut sie beispielsweise das Volant raumsparend in der Mitte, oder sie dient als Ablagetisch oder zuvorkommender Butler. Möglich macht dies die einzigartige und multiredundante „Steer-by-Wire“-Technologie von Paravan. Im Rinspeed-Budii reicht der Mensch dem Roboter im wahrsten Sinne des Wortes die Hand. Und zeigt so, wie die Mensch-Roboter-Kollaboration im täglichen Leben zum Einsatz kommt. Das Konzeptfahrzeug konnte live auf dem Genfer Automobilsalon erlebt werden. bw

HMI, Halle 17, Stand G17

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