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Sechs-Achs-Roboter - Immer wieder zum Messpunkt

Basisseminar RWTH AachenSo läuft's zwischen Mensch und Maschine

RWTH Aachen Basisseminar

Im Basisseminar „Mensch-Roboter-Kollaboration“ des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen sollen Grundlagen im Bereich Mensch-Roboter-Kollaboration vermittelt werden, außerdem wird analysiert, welcher Roboter zu welchem Anwendungsfall passt.

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Sechs-Achs-RoboterImmer wieder zum Messpunkt

Roboter beschleunigt Testapplikation. Für mehr Präzision hat Comprion in Paderborn eine automatisierte Lösung zum Testen von Mobiltelefonen entwickelt – mit einem Roboter von Kawasaki. Für einen vollständigen Testdurchlauf fährt er 3.500 Positionen an.

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Testanordnung mit Roboter

Für die einwandfreie Funktionstüchtigkeit von Smartphone, Tablet-PC, EC-Karte oder internetfähigem Flachbildfernseher garantieren die jeweiligen Hersteller. Dafür treiben sie – unter Einbindung ihrer Zulieferer und Ausrüster – einen hohen Aufwand, damit vom scheinbar unbedeutenden Zukaufteil bis zur aktuellen Software-Version alles den Ansprüchen der Kunden genügt. Dazu gehören auch umfangreiche Tests, um beispielsweise das fehler- und störungsfreie Zusammenwirken von SIM-Karten und Mobiltelefonen zu untersuchen und sicherzustellen. Denn das ist die Voraussetzung für den korrekten Datentransfer verschiedener Kommunikationsstandards und Telekommunikationstechnologien und damit für die benötigten Zertifikate, um mobile Kommunikationsgeräte in den Handel zu bringen. Einer der technologisch führenden Hersteller von zertifizierten Testsystemen, Simulatoren und Prüfsoftware für die mobile Kommunikation ist Comprion. Das 2002 gegründete Unternehmen beliefert und berät die Entwicklungsabteilungen international führender Mobiltelefon- und Chipkarten-Anbieter sowie Netzbetreiber und zertifizierte Testlabore weltweit. Es unterstützt die Arbeit wegweisender Standardisierungs- und Zertifizierungsgremien.

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In jedem Mobiltelefon gibt es verschiedene Komponenten, die über Schnittstellen miteinander interagieren. Beispiele hierfür sind etwa die SIM-Karte oder der NFC-Controller. NFC – Near Field Communication – ist der bedeutendste Standard für kontaktlose Datenübertragung, der vor allem bei mobilen Bezahlsystemen zum Einsatz kommt. Die ordnungsgemäße Funktion der einzelnen Bestandteile ist ebenso unverzichtbar wie das reibungslose Zusammenspiel insgesamt, um mobiles Bezahlen oder Ticketservices zuverlässig anbieten zu können. Für den Nachweis, dass alle Elemente und deren Schnittstellen tatsächlich kompatibel sind und sicher und störungsfrei miteinander funktionieren, sind teilweise umfangreiche Tests erforderlich; nur dann gibt es die Marktzulassung für diese Smartphones.

Sechsachs-Roboter

Roboter bewegt Antenne zu definierten Messpunkten
Der Testaufbau, in dem der Kawasaki-Roboter zum Einsatz kommt, ist eher unspektakulär: Über das zu testende Mobiltelefon hinweg wird eine Antenne zu einigen Dutzend exakt definierten Messpunkten bewegt; sowohl in X- und Y-Richtung als auch auf der Z-Achse. Dies geschieht mit einer Genauigkeit von plus/minus 0,05 Millimeter. Jeder dabei gewonnene Messwert wird für die Dokumentation aufgezeichnet und mit einem entsprechenden Soll-Wert verglichen. Die Toleranzen sind eng und müssen für die Zertifizierung eingehalten werden, denn die ist schließlich alles; speziell für Comprion-Kunden: Wenn sie Testverfahren und Geräte des Unternehmens anwenden, wollen sie so schnell wie möglich verifizierbare und reproduzierbare Ergebnisse haben. Allerdings benötigt jedes Positionieren der Antenne Zeit: Da bis zu sechs Antennen zum Einsatz kommen, müssen für einen vollständigen Testdurchlauf zirka dreitausendfünfhundert Positionen angefahren werden.

Angesichts der geforderten Präzision und der hohen Anzahl an Messpunkten ist das manuelle Handhaben der Antennen nicht praktikabel. Daher lag die Entscheidung für einen Industrieroboter auf der Hand. Kawasaki Robotics hat sich dieser Aufgabenstellung angenommen. Wichtig war für Comprion auch die Möglichkeit, dass einige Mitarbeiter Schulungen zum Einrichten und Programmieren von Robotern bei Kawasaki in Neuss absolvieren konnten und dadurch nun ihrerseits Unternehmenskunden in der Roboterbedienung unterweisen können. Zudem war Kawasaki behilflich beim Finden eines Partners, der Sicherheitseinrichtungen für unterschiedlichste Anwendungen konzipiert und realisiert.

Comprion hat sich für den kompakten Sechsachs-Roboter vom Typ RS003N mit drei Kilogramm Traglast, 620 Millimeter horizontaler Reichweite und plus/minus 0,05 Millimeter Positionier- und Wiederholgenauigkeit entschieden. Damit liegt dieser Robotertyp um den Faktor Zehn unter den vom NFC Forum geforderten Toleranzen, und selbst wenn diese jemals enger definiert werden sollten, sieht sich Comprion mit dem RS003N immer noch auf der sicheren Seite. Ähnlich viel Potenzial gibt es auch bei der maximalen Verfahrgeschwindigkeit. Comprion nutzt dies aus Gründen der Sicherheit zwar nur zu zehn Prozent aus und ist nach eigenen Angaben vergleichbaren Systemen dennoch deutlich überlegen. Mit einem Kawasaki-Roboter dauert ein vollständiger Testdurchlauf immer noch bis zu sieben Stunden. Doch vergleichbare Lösungen benötigen teilweise das Zwanzigfache für einzelne Messpunkte und insgesamt drei bis viermal so viel Zeit. Ein weiterer Pluspunkt sei die komfortable Programmierung und Bedienung des Roboters. pb

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