Nguyen, Tran Trung
[Verfasser:in]
;
Ament, Christoph
[Sonstige Person, Familie und Körperschaft];
Hausotte, Tino
[Sonstige Person, Familie und Körperschaft];
Wachten, Christian
[Sonstige Person, Familie und Körperschaft]
Entwicklung eines optischen Multi-Lasertracker-Systems zur berührungslosen Positionsbestimmung in kinematischen Systemen
Anmerkungen:
Parallel als Druckausg. erschienen
Systemvoraussetzungen: Acrobat reader
Beschreibung:
Die vorliegende Arbeit stellt ein neues Konzept eines global übergeordneten Multi-Lasertracker-Systems zur berührungslosen 3-D-Positionsmessung mehrerer Kinematiken für Anwendungen in Automatisierungsprozessen vor. Dabei ist das Ziel, ein Messsystem zu entwickeln, welches als 3-D-Positionssensor in einem geschlossenen Regelkreis eingesetzt werden kann. Das Gesamtsystem ist modular aufgebaut und besteht aus vier Trackermodulen mit den zugehörigen Versorgungs- und Auswerteeinheiten. Jedes Trackermodul besteht aus einem hochauflösenden Interferometer sowie einem hochdynamischen Strahlablenksystem. Ein solches Trackermodul ist in der Lage, ein Messobjekt im Raum zu verfolgen und dessen 3-D-Koordinaten aus den Winkel- sowie Längenmessungen zu berechnen. Für einen experimentellen Aufbau wurden in dieser Arbeit alle notwendigen Algorithmen entworfen. Hierzu zählen die automatisierte Lokalisierung des Messobjektes, die Kommunikation zwischen den Trackermodulen, die modellbasierte Regelung der Strahlnachführung für ein Trackermodul sowie die Berechnung der 3-D-Koordinaten des Messobjektes sowohl mit dem Messverfahren der Triangulation als auch der Multilateration. Neben dem Entwurf der benötigten Algorithmen lag der Fokus der Arbeit auf der Entwicklung von Kalibrieralgorithmen. Die Berechnung der 3-D-Koordinaten eines Messobjektes mit Hilfe der Multilateration erfordert eine genauere Kenntnis der drei Initiallängen, der 48 System- sowie der 18 Transformationsparameter des Multi-Lasertracker-Systems. Da nicht jeder Parameter direkt durch experimentelle Analysen ermittelt werden kann, wird der unbekannte Parametersatz durch ein zweistufiges Kalibrierverfahren identifiziert. Hierbei werden zunächst die Systemparameter jedes einzelnen Trackermoduls mithilfe eines 3-D-Messgerätes vorkalibriert und anschließend zusammen mit den Initiallängen sowie den Transformationsparametern in einem weiteren Kalibriervorgang identifiziert. Die experimentellen Vergleichsmessungen zeigten, dass die Messabweichungen des Multi-Lasertracker-Systems trotz der hohen Anzahl der Parameter im einstelligen [my]m-Bereich liegen.