Herstellung und Kalibrierung nichtlinearer Kraftmesszellen; Simulation und Modellierung von preiswerten, temperatur- und alterungsrobusten Sensoren zur Messung von Kräften und Momenten im Einsatzgebiet der Robotik

Kraftsensoren, Kraftmesszellen, Transfer Learning, Sensorik, nichtlinear, Temperatureinflüsse, Alterung, Kalibrierverfahren, FEM, DMS, Robotik, 6D-Kraft- und Momentenmesszelle, Machine Learning, Datenlogger, Analoges Frontend, Open Source, FreeCAD, Calculix, Digitaler Zwilling

Fachhochschule Bielefeld
Fachbereich Campus Minden
Artilleriestr. 9
32427 Minden

Projektbeteiligung

who Ingenieurgesellschaft mbH, Lübeck
Universität zu Lübeck, Institut für Robotik und kognitive Systeme

Laufzeit
01.09.2019 – 31.12.2021

Projektförderung

Kurzbeschreibung

Die Universität zu Lübeck hat ein nichtlineares Kalibrierverfahren für Kraft-/Momenten-Sensoren entworfen, welches im Marktvergleich die Herstellung deutlich günstigerer Messhardware bei gleichzeitiger Genauigkeitssteigerung erlaubt.

Das ZIM-Projekt „Herstellung und Kalibrierung nichtlinearer Kraftmesszellen“ befasst sich mit angewandter Forschung zur Weiterentwicklung des Entwurfs. Ausgehend von einer günstig gefertigten Alu-Messzelle und einer full-custom Messelektronik wurde die Systemeignung (Kalibrierdauer, Kalibrierfehler, Stabilität, Temperaturdrift) für die industrielle Massenproduktion evaluiert. Anschließend wurde die mechanische Messzelle optimiert.

Dazu wurde eine Software-Toolchain entwickelt, die durch Kombination von Finite Elemente Simulation (FEM) und ML-Algorithmen eine nichtlineare Kalibrierung der mechanischen Messzellen erlaubt. Des Weiteren wurde ein neuartiger 6D-Kalibrieraufbau (Mechanik, Elektronik, Software) entworfen und umgesetzt, der eine Optimierung von Messzellen auf verschiedene Anwendungsszenarien erst ermöglicht.