NL8700725A

NL8700725A - METHOD AND SYSTEM FOR USING AN OBJECT, IN PARTICULAR A PROCESSING MACHINE, TO FOLLOW A SPATICALLY GIVEN TARGET USING AN EXPOSURE FUNCTION IN CONNECTION WITH THE ARTICLE.

Info

Publication number: NL8700725A
Application number: NL8700725A
Authority: NL
Original assignee: Optische Ind De Oude Delft Nv
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1987-03-27
Publication date: 1988-10-17
Also published as: WO1988007709A1; AU1571488A

Description

-1- * VO 9103-1- * VO 9103

Werkwijze en stelsel dienende om een voorwerp, meer in het bijzonder een bewerkingsorgaan, een ruimtelijk gegeven doelbaan te laten volgen onder gebruikmaking van een met betrekking tot het voorwerp voorlopende waarnemingsfunctie,A method and system serving to cause an object, more particularly a processing member, to follow a spatially given target trajectory using an observer function with respect to the object,

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en stelsel dienende om een voorwerp, meer in het bijzonder een bewerkingsorgaan, een ruimtelijk gegeven doelbaan te laten volgen door interactieve samenwerking tussen een 5 waarnemingsfunctie en een besturingsfunctie waarbij; het voorwerp en de waarnemingsfunctie in tandemverband worden voortbewogen volgens een voorafbepaald baantraject; de waarnemingsfunctie wordt vervuld in een vlak dat zich in de voortbewegingsrichting beschouwd op een 10 vaste afstand L voor het voorwerp bevindt; door de waarnemingsfunctie meetgegevens betreffende afwijkingen tussen een meetreferentiepositie en de doelbaan worden vergaard; de vergaarde meetgegevens worden geregistreerd; 15 geregistreerde meetgegevens worden gecorrigeerd op basis van positieveranderingen die het voorwerp ten opzichte van de doelbaan heeft ondergaan; en gecorrigeerde meetgegevens worden gebruikt om positieveranderingen van het voorwerp die met betrekking tot het 20 vooraf bepaalde baantraject transversaal zijn gericht, te veroorzaken.The invention relates to a method and system serving to cause an object, more particularly a processing member, to follow a spatially given target path by interactive cooperation between an observation function and a control function, in which; the object and tandem observation function are advanced along a predetermined orbit; the observation function is performed in a plane which, viewed in the direction of travel, is a fixed distance L from the object; measurement data concerning deviations between a measuring reference position and the target runway are collected by the observation function; the collected measurement data are recorded; 15 recorded measurement data is corrected based on changes in position that the object has undergone relative to the target track; and corrected measurement data is used to cause object position changes transversely directed with respect to the predetermined orbit path.

Een werkwijze en stelsel van bovenomschreven soort zijn bekend uit een artikel "Control Strategy for an arcwelding robot under sensory guidance" van W.J.P.A. Verbeek e.a., 25 en gepubliceerd in Proceedings of the 5th InternationalA method and system of the type described above are known from an article "Control Strategy for an arcwelding robot under sensory guidance" by W.J.P.A. Verbeek et al., 25 and published in Proceedings of the 5th International

Conference on Robot Vision and Sensory Controls, IFS (Publication) Ltd.Conference on Robot Vision and Sensory Controls, IFS (Publication) Ltd.

Dit artikel geeft een globale beschrijving van 4 u -2- concepties voor doelbaan-volgtechnieken. Daarbij wordt o.m. verwezen naar een baanvolgstrategie van de als "delayed shift" methode aangeduide soort. Daarbij is uitgegaan van het vereiste dat een te volgen doelbaan steeds binnen het 5 gezichtsveld van de voor het vervullen van de waarnemings-functie dienende sensor blijft. Zonder verdere voorzieningen is het aldus mogelijk dat de beoogde baanvolgwerking wordt verstoord en niet verder is te handhaven, wanneer de desbetreffende doelbaan zodanig verloopt dat deze buiten het . 10 gezichtsveld van de sensor geraakt.This article provides a global description of 4 h -2 conceptions for target trajectory tracking techniques. Reference is made, among other things, to a tracking strategy of the type referred to as the "delayed shift" method. This is based on the requirement that a target track to be followed always remains within the field of view of the sensor serving to perform the observation function. Without further provisions, it is thus possible that the intended track-following action is disrupted and cannot be further maintained if the target track in question runs such that it is outside the. 10 touched the sensor's field of view.

Met de uitvinding is in het algemeen beoogd om van de conceptueel in bovenvermeld artikel beschreven "delayed shift" methode, een voor de praktijk bruikbare en efficiënte implementatie beschikbaar te stellen. Meer in het bijzonder 15 is het een doel van de uitvinding om een oplossing te bieden voor het probleem dat ontstaat wanneer voor het volgen van een doelbaan dwarsverschuivingen van het voorwerp worden vereist die groter zijn dan een waarde die door het gezichtsveld van de sensor is begrensd.The general object of the invention is to provide a practical and efficient implementation of the concept of the delayed shift method described in the above-mentioned article. More specifically, it is an object of the invention to solve the problem that arises when tracking a target path requires transverse shifts of the object greater than a value limited by the field of view of the sensor .

20 Een werkwijze volgens de uitvinding is daardoor gekenmerkt dat de verbindingslijn tussen voorwerp en waarnemings-functie op voorafbepaalde wijze in rotatie wordt gebracht; gecorrigeerde meetgegevens met een correctiewaarde 25 die volgens een voorafbepaalde functie afhangt van de afstand L en gegevens die representatief zijn voor een gegeven baantraject met kromtestraal R, alsook van de tijd verlopen sinds de desbetreffende meetgegevens werden gecorrigeerd, worden gecombineerd tot kromtestraal-R gerelateerde gegevens; 30 kromtestraal-R-gerelateerde gegevens met tijdstap- pen Δ t worden uitgelezen, en aldus uitgelezen gegevens worden gebruikt voor het vormen van correctie-instructies voor de besturingsfunctie, alsook voor het corrigeren van na uitlezing nog geregis-35 treerde gegevens.A method according to the invention characterized in that the connecting line between object and observation function is rotated in a predetermined manner; corrected measurement data with a correction value 25 which, according to a predetermined function, depends on the distance L and data representative of a given trajectory path with radius of curvature R, as well as the time elapsed since the relevant measurement data were corrected, are combined into radius of curvature R-related data; 30 radius of curvature R-related data with time steps Δt are read out, and data thus read out is used to form correction instructions for the control function, as well as to correct data still recorded after reading.

Hierbij is gehandhaafd het technische voordeel 070-725 Λ *» -3- dat zulk een baanvolgmethode efficient kan worden geïmplementeerd onder gebruikmaking van bestaande robotbesturingssyste-men. De uitwisseling van gegevens tussen een voor het vervullen van de waarnemingsfunctie dienende sensor en de robot 5 blijft nl. tot een minimum beperkt.This maintains the technical advantage of 070-725 dat * »-3- that such a tracking method can be efficiently implemented using existing robot control systems. Namely, the exchange of data between a sensor serving to perform the observation function and the robot 5 is kept to a minimum.

Er van uitgaande dat bij het doorlopen van een cirkelboogvormig baantraject met kromtestraal R, de voorloop-vector met lengte L, en welke voorloopvector het voorwerp en het meetreferentiepunt van de waarnemingsfunctie met 10 elkaar verbindt, tangentieel ten opzichte van zulk een baantraject blijft gericht, is de werkwijze volgens een verder aspect van de uitvinding daardoor gekenmerkt dat gecorrigeerde meetgegevens op basis van de tijd-ver-lopen sinds de desbetreffende meetgegevens werden geregis-15 treerd, alsook op basis van een correctiewaarde Z * L . - — i +\j [ι-α/ϋ>*3 worden verminderd, waarbij de aldus verkregen verschilwaarden de kromtestraal R gerelateerde gegevens vormen.Assuming that a circular arc-shaped track section with radius of curvature R, the leading vector of length L, and which leading vector connects the object and the measuring reference point of the observation function, remains tangentially oriented with respect to such a track section, the method according to a further aspect of the invention characterized in that corrected measurement data are based on the time-lapse since the respective measurement data were recorded, as well as on the basis of a correction value Z * L. I + \ j [ι-α / ϋ> * 3 are reduced, the difference values thus obtained forming the radius of curvature R related.

Bij een overgang van een rechtlijnig naar een eirkel-20 boogvormig baantraject resp. een overgang van een cirkelboogvormig naar een rechtlijnig baantraject, dienen geregistreerde meetgegevens verkregen uit waarnemingen verricht voorafgaande aan de desbetreffende overgang in afhankelijkheid van het moment waarop zij werden geregistreerd te worden gecorrigeerd.At a transition from a rectilinear to an Eirkel-20 arcuate track section resp. a transition from a circular arc to a rectilinear trajectory, recorded measurement data obtained from observations made prior to the relevant transition should be corrected depending on when they were registered.

25 Daartoe is de werkwijze volgens de uitvinding verder daardoor gekenmerkt dat ten tijde j geregistreerde gegevens tot aan een tijdsinterval met index m en in welk interval een ten tijde j gemeten afwijking ten opzichte van de doelbaan moet zijn 30 gecorrigeerd, stapsgewijs worden gecorrigeerd volgens een voorafbepaalde functie die afhankelijk is van het aantal tijdstappen At dat tot aan m moet worden gemaakt, genoemde lengte L en de desbetreffende gegevens die representatief zijn voor een gegeven baantraject met kromtestraal R, welke ^ *v / - ' ^For this purpose, the method according to the invention is further characterized in that data recorded at time j up to a time interval with index m and in which interval a deviation with respect to the target track measured at time j must be corrected are stepwise corrected according to a predetermined function that depends on the number of time steps At to be made up to m, said length L and the relevant data representative of a given trajectory with radius of curvature R, which ^ * v / - '^

'C . : · : VC. : ·: V

Aa

u -4- correcties worden ingevoerd wanneer ten tijde j een overgang van een rechtlijnig naar een cirkelboogvormig baantraject of omgekeerd moet plaatsvinden.u -4- corrections are entered when a transition from a rectilinear to a circular arc path or vice versa has to take place at time j.

Rekening houdend met responsievertraging in de 5 besturingsfunctie, is een werkwijze volgens de uitvinding verder daardoor gekenmerkt dat een ten tijde i door de waarnemingsfunctie gemeten afwijking Ai tussen doelbaan en een ten tijde i voorafbepaald baantraject, in een aantal tijdstappen ^ t wordt gecorrigeerd 10 volgens m-d-l y vVs At i-d waarin m de index is van het tijdsinterval Λ t waarin de afwijking Af moet zijn gecompenseerd, d het aantal tijdstappen Δ t overeenkomende met een responsievertraging van 15 de besturingsfunctie en Vyj de correctiesnelheid in een tijdsinterval met index j tussen (i-d) en m-d-1 voorstelt.Taking into account the response delay in the control function, a method according to the invention is further characterized in that a deviation Ai measured at the time i by the observation function between the target track and a track section predetermined at the time i is corrected in a number of time steps according to mdl. y vVs At id where m is the index of the time interval Λ t in which the deviation Af must be compensated, d the number of time steps Δ t corresponding to a response delay of the control function and Vyj the correction speed in a time interval with index j between (id) and md-1.

Volgens een verder kenmerk van de uitvinding kan een keuze of een rechtlijnig danwel een cirkelboogvormig baantraject moet worden gevolgd, worden gemaakt volgens 20 een algorithme zoals weergegeven in fig. 4.According to a further feature of the invention, a choice whether to follow a rectilinear or a circular arc-shaped path can be made according to an algorithm as shown in Fig. 4.

Een stelsel voor het toepassen van een werkwijze volgens de uitvinding, van welk stelsel deel uitmaken een sensor, een besturingsgedeelte voor het besturen van het voorwerp en een geheugen voor het registreren van meetgegevens 25 die door de sensor zijn vergaard, en waarbij de sensor in tandemverband op een vaste afstand L voor het voorwerp is geplaatst, is volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt dat het geheugen interactief is gekoppeld met een coördi-30 natie-substelsel dat tussen de sensor en het besturingsgedeelte is gekoppeld; het coördinatie-substelsel is voorzien van een correctie-eenheid welke uit meetgegevens die zijn uitgelezen uit het geheugen, correcties berekent, waarbij de aldus "" λ r- -·; " * % -5- berekende correcties worden aangebracht op meetgegevens die op dat moment in het geheugen zijn geregistreerd, alsook worden gebruikt voor het vormen van correctie-instructies voor het besturingsgedeelte.A system for applying a method according to the invention, of which system comprises a sensor, a control part for controlling the object and a memory for recording measurement data collected by the sensor, and wherein the sensor is provided in tandem context According to the invention, a fixed distance L in front of the object is characterized in that the memory is interactively coupled to a coordination subsystem coupled between the sensor and the control section; the coordination subsystem is provided with a correction unit which calculates corrections from measurement data read from the memory, the "" λ r- - ·; "*% -5- calculated corrections are made to measurement data currently in memory, and are used to form correction instructions for the control section.

5 Het kan voor een desbetreffend bewerkingsproces nodig zijn om de baansnelheid waarmee de sensor en het voorwerp zich in een voorgeschreven richting voortbewegen, te kunnen aanpassen aan veranderingen die zich tijdens de voortgang van het proces voordoen. B.v. kan bij een 10 lasproces de lasnaad plaatselijk zijn verbreed, zodat aldaar meer lasmateriaal dan voordien moet worden aangebracht.5 It may be necessary for an appropriate machining process to be able to adapt the web speed at which the sensor and object move in a prescribed direction to changes that occur as the process progresses. E.g. in a welding process, the welding seam may be locally widened, so that more welding material must be applied there than before.

Daartoe dient de lassnelheid dienovereenkomstig te worden verminderd. Een stelsel is volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt dat 15 van het besturingsgedeelte deel uitmaakt een proces- gegevens-correctie-eenheid 2.3 die in responsie op gegevens die uit het geheugen zijn uitgelezen, de baansnelheid Vgj waarmee de sensor en het voorwerp zich voortbewegen in de richting zoals voorgeschreven door een voorafbepaald 20 baantraject, kan aanpassenj en het coördinatie-substelsel een rekeneenheid 3.2 omvat die in responsie op een door de correctie-eenheid 2.3 veroorzaakt correctiesignaal de baansnelheid Vgj dienovereenkomstig aanpast.To this end, the welding speed should be reduced accordingly. A system according to the invention is characterized in that the control part forms part of a process data correction unit 2.3 which, in response to data read from the memory, the web speed Vgj at which the sensor and the object move in the direction as prescribed by a predetermined track range, adaptation and the coordination subsystem may comprise a computing unit 3.2 which, in response to a correction signal caused by the correcting unit 2.3, adjusts the track speed Vgj accordingly.

jr ; * - » * «t -6-jr; * - »*« t -6-

De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekening, waarin: fig. 1 een schema weergeeft met verwijzing waarnaar de werking van een stelsel waarop de uitvinding betrekking 5 heeft zal worden beschreven; fig. 2 een algemeen blokschema weergeeft van een mogelijke implementatie van een stelsel volgens de uitvinding; fign. 3a, b, c, d diagrammen zijn met behulp waarvan een in het kader van de uitvinding voorgestelde strategie 10 voor het met een voorwerp (bewerkingsorgaan) kunnen volgen van een gebogen doelbaan, zal worden toegelicht; en fig. 4 een schema weergeeft van een in het kader van de uitvinding voorgesteld algorithme waardoor het mogelijk is een bewerkingsfunctie resp. werktuig naar keuze 15 rechtlijnige of gebogen doelbaantrajecten te laten volgen.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing, in which: Fig. 1 shows a diagram with reference to which the operation of a system to which the invention relates will be described; Fig. 2 shows a general block diagram of a possible implementation of a system according to the invention; Figs. 3a, b, c, d are diagrams by means of which a strategy 10 proposed within the scope of the invention for following a curved target path with an object (processing member) will be explained; and Fig. 4 shows a diagram of an algorithm proposed in the context of the invention, which makes it possible to perform an editing function resp. choice of tool to follow 15 straight or curved target path paths.

De uitvinding zal, zonder daartoe te zijn beperkt, in het onderstaande worden beschreven met verwijzing naar een bewerkingsautomaat, zoals een robot. In het algemeen is een dergelijke robot voorzien van een besturingsfunctiege-20 deelte waardoor een met de robot gekoppeld orgaan voor het vervullen van een bepaalde bewerkingsfunctie, langs een gewenst baantraject kan worden geleid. Daartoe is aan het besturingsfunctiegedeelte een waarnemingsfunctie toegevoegd die wordt vervuld door een opto-elektrisrche sensor 25 van de soort zoals b.v. bekend is uit een artikel "Elektroop-tischer Sensor flir die Automatisierung des Lichtbogenschweis-sens" van L.H.J.F. Beckmann, gepubliceerd in Technisches Messen 51, blz. 259-263 (1984).The invention will be described below, without being limited thereto, with reference to a machine tool, such as a robot. In general, such a robot is provided with a control function section, through which a member coupled to the robot for performing a specific processing function, can be guided along a desired track path. To this end, an observation function has been added to the control function section which is performed by an optoelectric sensor 25 of the kind such as e.g. is known from an article "Elektroop-tischer Sensor flir die Automatisierung des Lichtbogenschweis-sens" by L.H.J.F. Beckmann, published in Technisches Messen 51, pp. 259-263 (1984).

Zoals in bovenvermeld artikel van Verbeek e.a. is 30 vermeld is het gebruikelijk om een een dergelijke waarnemingsfunctie vervullende sensor in ruimte beschouwd voorafgaande aan en in vaste relatie met het voor het vervullen van de bewerkingsfunctie dienend werktuig te plaatsen. Zulks in verband met de onvermijdelijke vertragingen die 35 inherent zijn aan het in zijn totaliteit beschouwde stelsel van sensor en robot; de grootte van een dergelijke "voorloop" 8) 0 Γ72 5 4kAs stated in the aforementioned article by Verbeek et al., It is customary to place such a sensor fulfilling such an observation function in space before and in a fixed relationship with the tool serving to perform the processing function. This in connection with the inevitable delays inherent in the overall system of sensor and robot; the size of such a "lead" 8) 0 Γ72 5 4k

VV

-7- wordt echter in de praktijk door totaal andere vereisten bepaald, zoals b.v. de toegankelijkheid en meetbaarheid in de direkte omgeving van de plaats waar een desbetreffend werkstuk moet worden bewerkt. Een vaste relatie tussen 5 sensorvoorloop en baansnelheid resp. vertragingstijden is in het algemeen niet gegeven en de feitelijke voorloop is in het bijzonder bij robot bestuurde processen met geringe bewerkingssnelheid, zoals als regel het geval is bij lasprocessen die volgens een bepaalde baan moeten worden 10 uitgevoerd, veelal aanzienlijk groter dan voor het compenseren van de geldende vertragingstijden minimaal is vereist. Een dergelijke situatie is aan te duiden als een systeem met een “ver" voorlopende sensor. In het onderstaande is impliciet aangenomen dat een dergelijke situatie 15 bestaat.-7-, however, is in practice determined by completely different requirements, such as e.g. the accessibility and measurability in the immediate vicinity of the place where a workpiece is to be machined. A fixed relationship between 5 sensor advance and web speed, respectively. delay times are generally not given, and the actual lead-time is, in particular, robot-controlled processes with a low machining speed, as is generally the case with welding processes to be carried out in a given path, often considerably greater than to compensate for the applicable delay times are required as a minimum. Such a situation can be referred to as a system with a "far" leading sensor. In the following it is implicitly assumed that such a situation exists.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een techniek die het mogelijk moet maken om een in tijd en ruimte beschouwd, op afstand geprojecteerde doelbaan te volgen waarbij ter compensatie van vertragingen tussen 20 moment van waarnemen en uitvoering van corrigerende operaties, een zeker baantraject in tijd en ruimte beschouwd voorlopend wordt waargenomen waarbij de daaruit verkregen informatie in geschikte en op de juiste tijd werkzame stuurbewegingen wordt omgezet.The invention generally relates to a technique which must make it possible to follow a remotely projected target trajectory viewed in time and space, in which a certain trajectory trajectory in time is compensated for delays between the moment of observation and the execution of corrective operations. and space is considered preliminary, whereby the information obtained therefrom is converted into suitable control movements effective at the correct time.

25 Voor het beschrijven van de in het kader van de uitvinding voorgestelde strategie voor het volgen van een doelbaan wordt er in eerste aanleg van uitgegaan dat alhoewel een te volgen baan in een desbetreffende robot nominaal als rechtlijnig traject geprogrammeerd beschikbaar is, 30 de in feite langs een werkstuk te volgen baan (doelbaan) zowel wat richting als plaats betreft afwijkt van de geprogrammeerde baan. Een sensor van bovenvermelde bekende soort is in staat om een zgn. hoogteprofiel te meten van een desbetreffend werkstuk in een vlak dat loodrecht staat 35 op de voortbewegingsrichting van een desbetreffende robot.In describing the strategy for tracking a target track proposed in the context of the invention, it is assumed at first instance that although a track to be tracked in a robot concerned is nominally programmed as a linear trajectory, the basically along a work piece to be followed (target track) deviates from the programmed path in both direction and location. A sensor of the above-mentioned known type is able to measure a so-called height profile of a relevant workpiece in a plane perpendicular to the direction of travel of a robot concerned.

Op basis van een dergelijk hoogteprofiel is zulk een sensor + n A - ‘ ! * > -8- in staat de positie te bepalen waar de bewerkingsfunctie door het met de robot gekoppelde werktuig moet plaatsvinden; illustratief is b.v. een lasproces waarbij een lastoorts op een gewenste positie ten opzichte van een lasnaad moet 5 worden gebracht. Het meetvlak van de sensor bevindt zich in de voortbewegingsrichting van de robot beschouwd voor de positie waar het werktuig, b.v. een lastoorts, zich bevindt. De ruimtelijke vector die zich vanaf de positie van het werktuig naar het sensornulpunt (meetreferentieposi-10 tie) in het meetvlak uitstrekt en loodrecht op dat meetvlak staat, wordt in het algemeen aangeduid als voorloopvector.Based on such a height profile, such a sensor is + n A - "! *> -8- able to determine the position where the editing function is to be performed by the implement coupled to the robot; illustrative is e.g. a welding process in which a welding torch must be brought to a desired position relative to a welding seam. The measuring plane of the sensor is in the direction of travel of the robot when viewed for the position where the tool, e.g. a welding torch. The spatial vector that extends from the position of the tool to the sensor zero point (measuring reference position) in the measuring plane and is perpendicular to that measuring plane is generally referred to as a lead vector.

Een dergelijke vector bezit een vaste en bekende lengte en de richting van deze vector in de ruimte is voor een gegeven baantraject constant. Eenvoudigheidshalve is in 15 eerste aanleg aangenomen dat een dergelijke richting gelijk is aan die van een geprogrammeerde baan. Daarna zal een meer algemene mogelijkheid worden beschreven.Such a vector has a fixed and known length and the direction of this vector in space is constant for a given trajectory. For the sake of simplicity, it was assumed in the first instance that such a direction is equal to that of a programmed path. Then a more general possibility will be described.

Volledigheidshalve wordt opgemerkt dat vanzelfsprekend een te volgen doelbaan in het waarnemingsveld van de sensor 20 dient te blijven althans zolang via de waarnemingsfunctie van zulk een sensor de besturing van de robot moet kunnen worden bijgeregeld om de doelbaan te blijven volgen.For the sake of completeness, it is noted that a target track to be followed must of course remain in the field of observation of the sensor 20, at least as long as the control of the robot must be able to be adjusted via the detection function of such a sensor in order to continue to follow the target track.

Het in fig. 1 weergegeven schema is illustratief voor de geometrische samenhang van de in het voorafgaande 25 beschreven componenten. In fig. 1 zijn weergegeven een aantal telkens over een tijdsinterval A t ten opzichte van elkaar verschoven meetvlakken van de sensor, beginnend met het tijdstip i en waarbij j de tijdindex voorstelt die tevens het volgordenummer is van de meetvlakken. De 30 voorloopvector heeft een lengte L. Op het tijdstip i bevindt zich het werktuig TC zich op de plaats TCf. Ten tijde i wordt door de sensor in het meetvlak i een afwijking Aj gemeten tussen een punt van de doelbaan die langs een desbetreffend werkstuk moet worden gevolgd en een meetreferentie-35 punt pi· De strategie voor het volgen van de doelbaan is er op gericht te bewerkstelligen .dat het werktuig TC naar i~. f. e·; f:.The schematic shown in Figure 1 is illustrative of the geometric relationship of the components described above. Fig. 1 shows a number of measuring surfaces of the sensor which are shifted relative to each other over a time interval A t, starting with time i and wherein j represents the time index which is also the sequence number of the measuring surfaces. The lead vector has a length L. At time i, the tool TC is located at the location TCf. At time i, the sensor in the measuring plane i measures a deviation Aj between a point on the target track to be followed along a workpiece in question and a measuring reference -35 point pi · The strategy for tracking the target track is aimed at ensure that the tool TC to i ~. f. e·; f :.

K * \i V i Lm *$ -9- het eindpunt van de vector Af zal toebewegen in plaats van een beweging te volgen zoals gegeven door het in eerste aanleg geprogrammeerde baantraject dat op het punt p* is gericht.K * \ i V i Lm * $ -9- the end point of the vector Af will move instead of following a motion as given by the orbital path programmed at point p *.

5 Teneinde de voor het bereiken van dit doel benodigde stappen te kunnen aangeven wordt eerst beschouwd de situatie zoals geldend op een later tijdstip k. Beschouwd over het tijdsinterval begrensd door de tijdstippen i en k heeft de robot bewerkstelligd dat het werktuig TC een opeenvolging 10 van verplaatsingen dwars op de geprogrammeerde richting van de voorloopvector heeft uitgevoerd zodat op het tijdstip k het werktuig de positie TC^ heeft bereikt, waarbij de voorloopvector dan op het punt p'^ is gericht. M.a.w. de voorloopvector heeft zich evenwijdig aan zichzelf verplaatst 15 zodanig dat het begin vanuit de positie TCf de positie TCfc heeft bereikt. Hierbij is aangenomen dat telkens na een tijdsinterval At een correctie dwars op de richting van de voorloopvector heeft plaatsgevonden.5 In order to be able to indicate the steps required to achieve this goal, the situation as applicable at a later date is considered first. Considering the time interval bounded by times i and k, the robot has caused the tool TC to perform a sequence of displacements transverse to the programmed direction of the leading vector so that at time k the tool has reached the position TC ^. lead vector then is directed to point p '^. In other words the leading vector has moved parallel to itself such that the beginning from position TCf has reached position TCfc. It is assumed here that each time after a time interval Δt a correction has been made transverse to the direction of the leading vector.

Het punt waar de aldus verplaatste voorloopvector 20 het meetvlak i doorboort, geeft een aanduiding omtrent een restafwijking die ten tijde k nog bestaat tussen het meetreferentiepunt en het punt van de doelbaan waar het werktuig uiteindelijk terecht moet komen.The point where the thus displaced leading vector 20 pierces the measuring plane i gives an indication of a residual deviation that still exists at the time k between the measuring reference point and the point of the target track where the tool must eventually end up.

Een dergelijke restafwijking kan rekening houdend 25 met verplaatsingen van het werktuig dwars op de geprogrammeerde baan als volgt worden geschreven: £Such a residual deviation can be written as follows taking into account the displacements of the tool across the programmed path: £

Ajj 88 Af - .ƒ VAj dt 5-1 waarbij VAj de ten tijde j in dwarsrichting (beschouwd ten opzichte van de richting van de voorloopvector) werkzame 30 snelheidscomponent voorstelt. Aangezien de snelheidsverande-ringen telkens na discrete tijdsintervallen At plaatsvinden kan de uitdrukking^5-l worden geschreven in de vorm:Ajj 88 Af - .ƒ VAj dt 5-1 where VAj represents the velocity component active in the transverse direction (viewed relative to the direction of the leading vector). Since the rate changes occur after discrete time intervals Δt, the expression 5 5 5-l l worden worden worden worden worden worden worden worden worden worden worden worden worden

Ak - Ai - c VAj 5-2 iAk - Ai - c VAj 5-2 i

De restafwijking dient tot de waarde nul te zijn 35 gereduceerd wanneer het werktuig TC de positie van het meetvlak i heeft bereikt. De sensor bevidndt zich dan reeds in het meetvlak m. M.a.w. geldt dat: ?* .The residual deviation must be reduced to the value zero when the tool TC has reached the position of the measuring plane i. The sensor is then already in the measuring plane m. does that count: ?* .

% -10- ιη-1% -10- ιη-1

Am = Ai - & vAj At = 0Am = Ai - & vAj At = 0

De in dwarsrichting werkzame snelheidscomponenten v^j veroorzaken dienovereenkomstige verplaatsingen in richtingen dwars op die van het desbetreffende geprogrammeerde baantraject.The transversely acting speed components v ^ j cause corresponding displacements in directions transverse to that of the respective programmed path range.

5 Voor het teweegbrengen van dergelijke verplaatsingen reageert het besturingsfunctiegedeelte van de robot op externe correc-tie-instructies. De robot reageert op dergelijke instructies Vy met een zekere vertraging overeenkomende met een aantal van d tijdsintervallen^At zodat geldt: 10 Ajjj = Aj - ¢5 Vvi At = 0 5-3To effect such displacements, the control function section of the robot responds to external correction instructions. The robot responds to such instructions Vy with a certain delay corresponding to a number of d time intervals ^ At so that: 10 Ajjj = Aj - ¢ 5 Vvi At = 0 5-3

ι-d Jι-d J

Deze vergelijking 5-3 kan tevens worden beschouwd als een berekeningsvoorschrift voor het vaststellen van de laatste correctie-instructie (indicatief voor een dwars-snelheidscomponent) waardoor wordt bereikt dat het werktuig 15 op de uiteindelijk gewenste doelbaanpositie terecht is gekomen:This equation 5-3 can also be considered as a calculation rule for determining the last correction instruction (indicative of a transverse speed component) which ensures that the implement 15 has reached the desired final track position:

Vv(m-d-l) - Ai - f VVj At - 0 5-4Vv (m-d-l) - Ai - f VVj At - 0 5-4

Blijkens fig. 1 is het aantal van de tijdsintervallen Δ t overeenkomende met het tijdsinterval waarin de voorloop-20 vector zich over zijn eigen lengte L heeft verplaatst gelijk aan m-i-1. Wanneer de door de robot teweeggebrachte baansnel- heid wordt aangeduid door Vg(t) geldt dat: m-1 V VBj At = L 5-5As shown in FIG. 1, the number of the time intervals Δt corresponding to the time interval in which the leading-20 vector has moved its own length L is equal to m-i-1. When the web speed generated by the robot is indicated by Vg (t), the following applies: m-1 V VBj At = L 5-5

Deze baansnelheid is in het algemeen niet constant en Vgj 25 stelt de baansnelheid voor ten tijde j.This web speed is generally not constant and Vgj 25 represents the web speed at time j.

Op basis van deze vergelijkingen 5-4 en 5-5 is het mogelijk de correctie-instructies (indicatief voor dwars op een desbetreffend geprogrammeerd baantraject gerichte snelheden) te berekenen die in het besturingsfunctiegedeelte 30 van de robot moeten worden ingevoerd om te bereiken dat het met deze robot gekoppelde werktuig een door de sensor waargenomen doelbaan langs het werkstuk zal volgen. In dit verband wordt opgemerkt dat een en ander geldt voor het stationaire geval waarbij tot aan het tijdstip m-d-2 35 alle gebeurtenissen beschouwd vanaf het tijdstip i-d bekend zijn en op geschikte wijze in een geheugen zijn opgeborgen. Volledigheidshalve wordt hierbij opgemerkt dat een ten ' v- V- C ».** -11- tijde i gemeten afwijking Af pas ten tijde m-d-1 voor het berekenen van een actuele correctie nodig is. Hieruit volgt dat een maximaal toelaatbare vertraging s tussen het moment van een desbetreffende meting (tijdstip i) en het moment 5 waarop het meetresultaat (volledig berekend) beschikbaar is (tijdstip m-d-1) is gegeven door s = m-i-d-1, zodat uit de vergelijking 5-5 volgt dat: (s+d)VB At v< L 5-6Based on these equations 5-4 and 5-5, it is possible to calculate the correction instructions (indicative of speeds transverse to a corresponding programmed lane path) that must be entered in the control function section 30 of the robot to ensure that it is this robot coupled tool will follow a target path sensed by the sensor along the workpiece. In this connection it is noted that this applies to the stationary case in which up to time m-d-2 all events considered from time i-d are known and are suitably stored in a memory. For the sake of completeness it is hereby noted that a deviation Af measured at time v-C ». ** -11 is only required at time m-d-1 to calculate a current correction. It follows that a maximum allowable delay s between the moment of a relevant measurement (time i) and the moment 5 when the measurement result (fully calculated) is available (time md-1) is given by s = mid-1, so that from the equation 5-5 follows that: (s + d) VB At v <L 5-6

Deze vergelijking 5-6 geeft een voorwaarde voor de maximaal 10 toelaatbare baansnelheid of voor de minimaal benodigde lengte van de voorloopvector.This equation 5-6 gives a condition for the maximum permissible web speed or for the minimum required length of the leading vector.

Fig. 2 geeft een algemeen blokschema van een uitvoe-ringsvoorbeeld van een stelsel als implementatie van een op de in het voorafgaande gegeven vergelijkingen 5-4 en 15 5-5 gebaseerde strategie voor het volgen van een doelbaan.Fig. 2 is a general block diagram of an exemplary embodiment of a system implementing an objective track strategy based on equations 5-4 and 5-5 given previously.

Meer in het bijzonder zijn in fig. 2 de functionele componenten en hun onderlinge samenhang weergegeven. Het blok 1 geeft aan de componenten die tezamen de sensorfunctie (waar-nemingsfunctie) vervullen; het blok 2 geeft aan de componen-20 ten die tezamen de besturingsfunctie vervullen; en het blok 3 geeft aan de componenten die tezamen een coördinatiefunctie vervullen. Meer in het bijzonder omvat het blok 1 een sensor 1.1 b.v. van de in het voorafgaande vermelde bekende soort; een verwerker 1.2 voor het verwerken van 25 meetgegevens van de sensor; een geheugen 1.3 b.v. van de als FIFO aangeduide soort voor het registreren van meetgegevens; en een corrector 1.4 voor het corrigeren van geregistreerde meetgegevens. De besturingsfunctie 2 omvat de volgende componenten: een robotprogramma 2.1; een eenheid 2.2 voor 30 de baansnelheid; een corrector 2.3 voor het corrigeren van procesgegevens; en een corrector 2.4 voor het corrigeren van baanposities. Bij de coördinatiefunctie 3 zijn betrokken de volgende componenten: een desbetreffend werkstuk en proces 3.1;een rekeneenheid 3.2 voor het berekenen van 35 de voorlooptijd (m); een uitleeseenheid 3.3 voor het uitlezen en doorgeven van gegevens afkomstig van het geheugen 1.3; en een rekeneenheid 3.4 voor het berekenen van baancorrecties. De door de sensor 1.1 gemeten baangegevens (twee coördinaten) • f: · - λ pr .More particularly, in Fig. 2 the functional components and their interrelationships are shown. Block 1 indicates the components that together fulfill the sensor function (observation function); block 2 indicates components 20 which together fulfill the control function; and block 3 indicates the components which together fulfill a coordination function. More specifically, block 1 includes a sensor 1.1, e.g. of the foregoing known type; a processor 1.2 for processing measurement data from the sensor; a memory 1.3 e.g. of the type designated FIFO for recording measurement data; and a corrector 1.4 for correcting recorded measurement data. The control function 2 comprises the following components: a robot program 2.1; a unit 2.2 for the web speed; a corrector 2.3 for correcting process data; and a corrector 2.4 for correcting runway positions. The following components are involved in coordination function 3: a relevant workpiece and process 3.1; a calculation unit 3.2 for calculating the lead time (m); a reading unit 3.3 for reading and transmitting data from the memory 1.3; and a calculation unit 3.4 for calculating runway corrections. The track data (two coordinates) measured by the sensor 1.1 • f: · - λ pr.

**·' - .. ‘ - X.· v -12- worden via de verwerker 1.2 ingevoerd in schuifregisters die het geheugen 1.3 vormen. Via het door de componenten 1.4, 3.3 en 3.4 gevormde circuit worden bij elke tijdstap Δ t uit het geheugen 1.3 uitgelezen gegevens volgens de 5 vergelijking 5-4 gecorrigeerd. De bij een desbetreffend tijdstip (m-d-1) behorende eindwaarde wordt ter berekening van een baancorrectie uitgelezen waarbij een aldus berekende correctie wordt gebruikt enerzijds voor correctie van de nog in het geheugen aanwezige gegevens en welke aldus gecor-10 rigeerde gegevens bij een volgende tijdstap worden gebruikt, anderzijds voor het invoeren van een correctie-instructie voor de besturingsfunctie in het bijzonder voor de rekeneenheid 3.4.** · '- .. "" X. · v -12- are entered via processor 1.2 into shift registers that form memory 1.3. Via the circuit formed by components 1.4, 3.3 and 3.4, data read out from the memory 1.3 at each time step Δ t is corrected according to the equation 5-4. The final value associated with a relevant point in time (md-1) is read out for calculating a track correction, whereby a correction thus calculated is used on the one hand for correction of the data still in the memory and which data are thus corrected at a next time step. used, on the other hand, to enter a correction instruction for the control function, in particular for the computer 3.4.

Opgemerkt wordt dat de bovenbeschreven gegevensverwer-15 king uitsluitend op gegevens zoals vergaard door de sensor is gebaseerd. Slechts de baansnelheid Vgj dient ter berekening van de voorlooptijd m (voortdurend) vanuit de snelheids-gever 2.2 te worden aangeboden aan de rekeneenheid 3.2.It is noted that the data processing described above is based only on data collected by the sensor. Only the web speed Vgj must be presented to the calculation unit 3.2 to calculate the lead time m (continuous) from the speed transmitter 2.2.

Zoals reeds werd opgemerkt wordt een door de rekeneenheid 20 3.4 berekend resultaat ook als correctie-instructie ingevoerd in de corrector 2.4. Een dergelijke correctie-instructie is indicatief voor een bepaalde snelheid als gevolg waarvan een dwarsbeweging ontstaat. De aan het gegevensverkeer tussen de coördinatiefunctie en de robotbesturingsfunctie 25 te stellen vereisten zijn minimaal.As already noted, a result calculated by the calculator 3.4 is also entered as a correction instruction in the corrector 2.4. Such a correction instruction is indicative of a certain speed as a result of which a transverse movement occurs. The requirements for the data traffic between the coordination function and the robot control function 25 are minimal.

In het bijzondere geval dat de volgstrategie volgens de uitvinding wordt toegepast om een lasnaad te volgen onder gebruikmaking van een profielsensor van de bovenvermelde bekende soort, wordt behalve de positie van de lasnaad 30 op het werkstuk, bovendien de dwarsdoorsnede daarvan gemeten. Hiermee is beoogd om de lasprocesparameters inclusief de baansnelheid, zodanig in te stellen dat uiteindelijk de lasnaad optimaal is gevuld met lasmateriaal. Voor correctie van de baansnelheid dienende correctiesignalen kunnen op 35 eenvoudige wijze worden verkregen wanneer de meetgegevens betreffende de lasnaaddoorsnede eveneens in een schuifregister *";· r- -13- ofwel een register van de als FIFO aangeduide soort tijdelijk worden opgeslagen en na verstrijken van de voorlooptijd (m) aan het robotbesturingsfunctiegedeelte 2 worden toegevoerd in de vorm van berekende correctiesignalen voor de baansnel-5 heid. In fig. 2 is deze mogelijkheid schematisch aangegeven door het circuit met de blokken 1.3, 3.3, 2.3 en 2.2. De van de robotbesturingsfunctie uitgaande melding omtrent de baansnelheid is dan in principe niet meer nodig.In the particular case where the tracking strategy according to the invention is applied to follow a weld seam using a profile sensor of the above-mentioned known type, in addition to the position of the weld seam 30 on the workpiece, the cross section thereof is also measured. The aim is to set the welding process parameters, including the web speed, so that the weld seam is ultimately optimally filled with welding material. Correction signals for correction of the web speed can be obtained in a simple manner if the weld seam cross-section measurement data are also temporarily stored in a shift register * "; r--13- or a register of the type designated as FIFO and after expiry of the Lead time (m) is applied to the robot control function section 2 in the form of calculated track speed correction signals In Fig. 2, this possibility is schematically indicated by the circuit with blocks 1.3, 3.3, 2.3 and 2.2. outgoing notification of the web speed is then in principle no longer necessary.

In het voorafgaande is aangenomen dat de richting 10 van de voorloopvector en de richting van een desbetreffend in de robot voorgeprogrammeerd baantraject gelijk zijn waarbij impliciet is uitgegaan van een rechtlijnig baantraject.In the foregoing, it has been assumed that the direction of the leading vector and the direction of a corresponding path section pre-programmed in the robot are the same, implicitly assuming a rectilinear path section.

Volgens de uitvinding wordt een techniek voorgesteld 15 waardoor de aan een dergelijke benadering verbonden beperkingen worden opgeheven.According to the invention, a technique is proposed whereby the limitations associated with such an approach are removed.

Uit nadere analyse van.de in het voorafgaande beschreven strategie blijkt dat een sensor uitsluitend wanneer tussen een actuele langs een werkstuk gevolgde baan en 20 een geprogrammeerd baantraject,een afwijking bestaat een afwijksignaal teweegbrengt, m.a.w. deze sensor geeft geen afwijksignaal wanneer de actuele baan overeenkomt met een geprogrammerd baantraject. Voor de onderhavige uitvinding is gesteund op de overweging dat zulks eveneens geldt wanneer 25 bij het volgen van een cirkelboogvormige baan de voorloopvector zoals in de fign. 3a en 3b is geïllustreerd ofwel met begin- en eindpunt op de desbetreffende cirkelboogvormige baan is gelegen, ofwel een raaklijn vormt aan de desbetreffende cirkelboogvormige baan. Blijkens fig. 3a is de voorloop-30 vector L een koorde van een cirkelboogvormige baan met kromtestraal R,waarbij deze vector L een hoek met deze kromtestraal insluit. Hierbij is cos & ^L/IR, Bij de situatie volgens fig. 3b is de voorloopvector L met betrekking tot de cirkelboogvormige baan met kromtestraal R,tangentiaal 35 gericht waarbij van het sensorsignaal een vaste waarde Z wordt afgetrokken. Hierbij geldt dat; « · f. -r Λ. V»A further analysis of the strategy described above shows that a sensor only generates a deviation signal when there is a deviation between a current path followed by a workpiece and a programmed path trajectory, in other words this sensor does not give a deviation signal when the current path corresponds to a programmed job trajectory. The present invention is based on the consideration that this also applies if, when following a circular arcuate path, the leading vector as shown in Figs. 3a and 3b are illustrated either with the start and end points on the respective circular arcuate path, or forming a tangent line to the respective circular arcuate path. As can be seen from Fig. 3a, the leading vector L is a chord of a circular arcuate path with radius of curvature R, this vector L enclosing an angle with this radius of curvature. In this case cos & L / IR. In the situation according to Fig. 3b, the lead vector L is tangentially directed with respect to the circular arcuate path with radius of curvature R, whereby a fixed value Z is subtracted from the sensor signal. This applies that; «· F. -r Λ. V »

\ . K\. K

t. . i.t. . i.

-14- L L/R_-14- L L / R_

1 + \/ D.-(L/R) O1 + \ / D .- (L / R) O

In dit verband wordt opgemerkt dat de correctiegroot-heid z dient te worden aangepast ten aanzien van geregistreerde meetgegevens die zijn verkregen uit waarnemingen (metingen) 5 voorafgaande aan een laatst beschouwde waarneming. M.a.w. de correctiegrootheid z is tevens afhankelijk van de tijd die is verlopen sinds de desbetreffende meetgegevens werden gecorrigeerd.In this regard, it is noted that the correction magnitude z should be adjusted with respect to recorded measurement data obtained from observations (measurements) 5 prior to a last observation considered. In other words the correction variable z also depends on the time that has elapsed since the relevant measurement data were corrected.

In vergelijking met de in het voorafgaande beschre-10 ven baanvolgstrategie is in wezen niets veranderd. Ook bij het volgen van een kromlijnige baan worden afwijkingen van de geprogrammeerde baan, door dwarsverplaatsingen gecompenseerd welke dwarsverplaatsingen eveneens met de in het voorafgaande aangegeven vergelijkingen kunnen worden berekend. 15 De beperkende voorwaarde nl. dat de voorgeprogrammeerde baan volgens een rechte lijn in de ruimte moet verlopen is echter komen te vervallen. M.a.w. het coördinatenstelsel waarin baanafwijkingen worden vastgesteld en correcties worden berekend en ten uitvoer worden gebracht, roteert 20 met een bekende snelheid om een bekend punt in de ruimte. Hierdoor is de diversiteit van werkstukken die onder toepassing van de onderhavige uitvinding kunnen worden bewerkt, aanmerkelijk uitgebreid. In het bijzonder kunnen ook werkstukken met een boogvormige contour worden behandeld. Het exacte 25 verloop van de lasnaad is daarbij niet kritisch aangezien een nauwkeurig volgen van de lasnaad door de dwarsverschui-vingen is gewaarborgd. Als enige voorwaarde geldt dat de naad binnen het blikveld van de sensor moet blijven.Compared to the trajectory tracking strategy described above, essentially nothing has changed. Also when following a curvilinear path, deviations from the programmed path are compensated by transverse displacements, which transverse displacements can also be calculated with the equations indicated above. 15 However, the limiting condition that the preprogrammed orbit must run in a straight line in space has been removed. In other words the coordinate system in which orbital deviations and corrections are calculated and executed, rotates at a known speed around a known point in space. As a result, the diversity of workpieces that can be processed using the present invention has been considerably expanded. In particular, workpieces with an arcuate contour can also be treated. The exact course of the welding seam is not critical here, since an accurate tracking of the welding seam by the transverse shifts is ensured. The only condition is that the seam must remain within the field of view of the sensor.

Tevens zijn de aan de robotbesturingsfunctie te 30 stellen vereisten niet verzwaard; als enig vereiste geldt hierbij slechts dat de baan van de robot voor dezelfde kromtestraal is geprogrammeerd als waarvoor de sensor is "gecompenseerd". Hiertoe is slechts een eenmalige instelling nodig.Also, the requirements to be imposed on the robot control function are not increased; the only requirement is that the trajectory of the robot is programmed for the same radius of curvature as for which the sensor is "compensated". This only requires a one-off setting.

35 Uitgaande van de in het voorafgaande beschreven voorstellen rest slechts een kleine stap om te komen tot 1. _ , . -.i- v r i, ·*·;· V* -15- een vrijwel universeel toepasbare volgstrategie. Een willekeurig verlopende doelbaan is samen te stellen uit een opeenvolging van rechtlijnige en gebogen baantrajecten met een telkens voorafbepaalde kromtestraal; daarbij kunnen de 5 in het voorafgaande beschreven correcties met een hoge graad van nauwkeurigheid door dwarsverplaatsingen worden gerealiseerd. Als vereiste geldt daarbij steeds dat een te volgen doelbaan zoals een lasnaad, binnen het waarnemingsveld van de sensor blijft; daarmee is tevens een begrenzing 10 gegeven voor de hoek tussen de voorloopveetor en die van de actuele doelbaan.On the basis of the proposals described above, only a small step remains to arrive at 1.. -.i- v r i, · * ·; · V * -15- an almost universally applicable tracking strategy. A randomly extending target track can be composed of a succession of rectilinear and curved track sections with a predetermined radius of curvature; the corrections described above can be realized with a high degree of accuracy by transverse displacements. The requirement is always that a target path to be followed, such as a welding seam, remains within the sensor's field of view; this also gives a boundary 10 for the angle between the leading stock and that of the current target track.

Hierbij is in het bijzonder van belang dat ten eerste de sensor en het robotbesturingsgedeelte via de exacte tijd waarop een overgang tussen opeenvolgende baantra-15 jecten plaatsvindt, met elkaar dienen te communiceren; en ten tweede dat de in het geheugen geregistreerde meetgegevens ten aanzien van de gewijzigde baankromtestraal moeten worden gecorrigeerd. Volledigheidshalve wordt in dit verband opgemerkt dat een rechtlijnig baantraject is te beschouwen 20 als een traject waarvan de kromtestraal R oneindig groot is, terwijl voor een cirkelboogvormig baantraject de kromtestraal een eindige waarde bezit. De vergelijkingen voor een dergelijke eenmalige correctie van zich in het geheugen bevindende meetgegevens zijn af te leiden uit de schematische 25 voorstellingen volgens de fign. 3c en 3d. Fig. 3c is illustratief voor het geval waarin ten tijde j van een rechtlijnig baantraject wordt overgegaan naar een cirkelboogvormig baantraject met kromtestraal R. Fig. 3d is illustratief voor het geval waarin van een cirkelboogvormig baantraject 30 met kromtestraal R ten tijde j wordt overgegaan naar een rechtlijnig baantraject. In fig. 3c gelden de volgende betrekkingen: a.L/R = sinA; (R-x)/R = cos fi ; 35 L/R s h; en a.h b.It is particularly important here that first of all, the sensor and the robot control part must communicate with each other via the exact time at which a transition between successive track sections takes place; and second, that the measurement data recorded in the memory with respect to the changed track radius of curvature must be corrected. For the sake of completeness, it is noted in this connection that a rectilinear trajectory path can be regarded as a trajectory of which the radius of curvature R is infinitely large, while for a circular arcuate trajectory path the radius of curvature has a finite value. The equations for such a one-off correction of in-memory measurement data can be derived from the schematic representations according to Figs. 3c and 3d. Fig. 3c is illustrative of the case where, at a time j, a rectilinear track is switched to a circular arc-shaped track with radius of curvature R. FIG. 3d is illustrative of the case where a circular arcuate track section 30 with radius of curvature R at time j is transitioned to a rectilinear track section. In Fig. 3c the following relations apply: a.L / R = sinA; (R-x) / R = cos fi; 35 L / R s h; and a.h b.

3 -16-3 -16-

Voor fig. 3d gelden de volgende betrekkingen: a.L/R = sin γ; (R-e)/R = cos Y*; d/(1-a).L = tan ^; 5 L/R = h; en a.h = b.For Fig. 3d the following relations apply: a.L / R = sin γ; (R-e) / R = cos Y *; d / (1-a) .L = tan ^; 5 L / R = h; and a.h = b.

Uit fig. 3c volgt de correctie X(j) die op de in het geheugen geregistreerde gegevens moet worden uitgevoerd wanneer een overgang vanaf een rechtlijnig baantraject 10 naar een cirkelboogvormig baantraject plaatsvindt uit de volgende uitdrukking . v a2h X(3) = L . - ------ 8-2 1 + \f l-a2h2From Fig. 3c, the correction X (j) is to be performed on the data recorded in the memory when a transition from a rectilinear path 10 to a circular arc path takes place from the following expression. v a2h X (3) = L. - ------ 8-2 1 + \ f l-a2h2

Hierin geldt dat a = j/m.Here it holds that a = y / m.

Voor h ^ 0,5 kan de uitdrukking 8-2 worden vervangen 15 door de benadering X(j) = L.g.(l+g2)a2 8-4 met g - h/2 - L/2R 8-5For h ^ 0.5, the expression 8-2 can be replaced by the approximation X (j) = Lg. (L + g2) a2 8-4 with g - h / 2 - L / 2R 8-5

Voor h ^ 0,3 kan de sterk vereenvoudigde uitdrukking volgens 20 X(j) = L.g.a2 8-6 worden gebruikt.For h ^ 0.3 the highly simplified expression according to 20 X (j) = Lg.a2 8-6 can be used.

Volgens de correctietechniek zoals in het voorafgaande is beschreven in verband met fig. 3b worden de meetgegevens althans wanneer een cirkelboogvormige baan wordt gevolgd, 25 met de constante waarde Z volgens formule 8-1 verminderd.According to the correction technique as described above in connection with Fig. 3b, at least when a circular arcuate path is followed, the measurement data is reduced by the constant value Z according to formula 8-1.

Bij overgang vanaf een cirkelboogvormig baantraject naar een rechtlijnig baantraject dienen dan tussentijds in het geheugen opgeslagen gegevens overeenkomstig het schema volgens fig. 3d worden gecorrigeerd met het bedrag C(j) 30 waarvoor de uitdrukking geldt: „,_.v _ T Γ h (l-b)bh b2h 7 q_7 C(j) L . ---— ” . r----- “ j — I 8-7When changing from a circular arc-shaped track to a rectilinear track, data stored in the memory in the interim must be corrected in accordance with the scheme according to Fig. 3d by the amount C (j) 30 for which the expression applies: ", _. V _ T Γ h ( lb) bh b2h 7 q_7 C (j) L. ---— ”. r ----- “j - I 8-7

LI + V 1-h2 V l-b2h2 1+ V l-b2h2 JLI + V 1-h2 V l-b2h2 1+ V l-b2h2 J

waarin H = L/R; b = £sin [(1-a).arcsin h ^ ^ /h Θ-8 a = j/m.where H = L / R; b = £ sin [(1-a) .arcsin h ^ ^ / h Θ-8 a = j / m.

, ir :T> 9 ' ;* ; ; - '1- V >' -- «* -17-, ir: T> 9 '; *; ; - '1- V>' - «* -17-

Uit nadere analyse blijkt dat de uitdrukking 8-7 voor h 0,5 kan worden vervangen door de benadering C(j) - L.g(a+g2)a 8-9 waarin g = h/2.Further analysis shows that the expression 8-7 for h 0.5 can be replaced by the approximation C (j) - L.g (a + g2) a 8-9 where g = h / 2.

5 Voor h 0,3 kan de sterk vereenvoudigde benadering volgens C(j) = L.g.a* 8-10 worden gebruikt. Uit de in het voorafgaande gegeven vergelijkingen 8-6 en 8-10 blijkt dat voor een relatief geringe verhouding L/R, (h ^ 0,3) de in te voeren correcties voor 10 beide soorten van overgangen gelijk zijn.For h 0.3 the highly simplified approximation according to C (j) = L.g.a * 8-10 can be used. From the above equations 8-6 and 8-10 it appears that for a relatively small ratio L / R, (h ^ 0.3) the corrections to be introduced are the same for both types of transitions.

Tenslotte dient een oplossing te worden gevonden voor het deelprobleem om vast te stellen hoe het initiatief moet worden genomen om te bereiken dat ofwel vanuit een rechtlijnig naar een boogvormig, ofwel vanuit een boogvormig 15 naar een rechtlijnig baantraject wordt overgegaan. In het kader van de uitvinding wordt daartoe gesteund op de overweging dat het toekomstige baanverloop in wezen door de waarne-mingsfunctie (sensor en daaraan toegevoegde hulpfaciliteiten) wordt bepaald, waarbij de daarvoor benodigde gegevens telkens 20 gedurende een tijd overeenkomende met de "voorlooplengte" L als geregistreerde gegevens beschikbaar zijn en aldus kan worden volstaan met een geschikt gekozen logica door middel waarvan wordt vastgesteld of op een zekere tijd en daarna door de sensor gemeten afwijkingen van een doelbaan, wel 25 dan niet via tussenkomst van baankrommingscorrecties zoals in het voorafgaande beschreven in verband met de fign. 3a-d, verder moeten worden gecorrigeerd zoals in het voorafgaande is beschreven in verband met fig. 1.Finally, a solution must be found to the partial problem of determining how to take the initiative to achieve either transition from rectilinear to arcuate, or from arcuate to rectilinear trajectory. Within the scope of the invention it is based on the consideration that the future course of the course is essentially determined by the observation function (sensor and auxiliary facilities added thereto), the data required for this each time corresponding for a time to the "lead length" L if recorded data is available and thus an appropriately chosen logic is sufficient by which it is determined whether deviations from a target trajectory measured at a certain time and then by the sensor, whether or not through the intervention of track curvature corrections as described above in connection with Figs. 3a-d, should be further corrected as previously described in connection with Fig. 1.

Een voor bovenbedoelde oplossing illustratief algo-30 rithme is schematisch en in vereenvoudigde vorm weergegeven in fig. 4. Daardoor wordt de essentie van de voor bovenvermeld doel voorgestelde doelbaan-volg-strategie aangegeven. Via een dergelijk algorithme worden de relevante beslissingen in feite genomen door het in fig. 1 door 1 aangeduide gedeelte 35 voor het vervullen van de waarnemingsfunctie en wel op basis van voorafbepaalde drempelwaarden die bepalen welke afwijkingen met betrekking tot de actuele baan toelaatbaar Γ "ï r “ - r-An algorithm illustrative of the above-mentioned solution is shown schematically and in simplified form in Fig. 4. This indicates the essence of the target track tracking strategy proposed for the above purpose. Via such an algorithm, the relevant decisions are in fact taken by the portion 35 indicated by 1 in fig. 1 for the fulfillment of the observation function, on the basis of predetermined threshold values which determine which deviations with regard to the current trajectory are permissible. "- r-

b ;; , : r Vb ;; ,: r V

-18- zijn. In dit verband dient het voor het vervullen van de robotbesturingsfunctie dienend gedeelte zoals 2 in fig. 2 in staat te zijn om in responsie op externe commandos vast ingeprogrammeerde baankrommingen uit te kiezen. Wanneer 5 een dergelijke faciliteit niet aan de robotbesturingsfunctie is toegevoegd dienen de desbetreffende overgangen te zijn vastgelegd in het programma van de robot (2.1 in fig. 2) om van daaruit naar de elektronica die aan de sensor is toegevoegd te worden overgedragen. In beide gevallen is 10 een in grove benadering gegeven baanprogramma toereikend aangezien de van de sensor uit geïnitieerde corrigerende dwarsbewegingen bewerkstelligen dat de gewenste doelbaan nauwkeurig wordt gevolgd. In een dergelijk baanprogramma kunnen tevens gegevens omtrent de gewenste oriëntatie van 15 een lastoorts (wanneer het een lasproces betreft) zijn opgenomen.-18-. In this regard, the portion such as 2 in Figure 2 serving to perform the robot control function should be able to select fixed programmed path curves in response to external commands. When such a facility is not added to the robot control function, the appropriate transitions must be recorded in the program of the robot (2.1 in Fig. 2) to be transferred from there to the electronics added to the sensor. In both cases, a rough approximation path program is sufficient since the corrective transverse movements initiated from the sensor cause the desired target path to be accurately tracked. In such a track program, data regarding the desired orientation of a welding torch (when it concerns a welding process) can also be included.

8 / U V „ k. 08 / U V „k. 0

Claims

A method serving to cause an object, more particularly a processing member, to follow a spatially given target path by interactive cooperation between an observation function and a control function 5 wherein: the object and the observation function are advanced in tandem according to a predetermined orbit trajectory. ject; the observation function is performed in a plane which, viewed in the direction of travel, is a fixed distance L from the object; measurement data concerning deviations between a measuring reference position and the target runway are collected by the observation function; the collected measurement data are recorded; 15 recorded measurement data is corrected based on changes in position that the object has undergone relative to the target track; and corrected measurement data is used to cause object position changes transversely oriented with respect to the predetermined trajectory path, characterized in that the connection line between object and sensing function is rotated in a predetermined manner; corrected measurement data with a correction value 25 which, according to a predetermined function, depends on the distance L and data representative of a given trajectory path with radius of curvature R, as well as the time elapsed since the relevant measurement data were corrected, are combined into radius of curvature R-related data; Curvature R-related data with time steps Δt are read out, and data thus read out is used to form correction instructions for the control function, as well as to correct data still recorded after reading.

Method according to claim 1, characterized in that corrected measurement data are based on the time-elapsed since the respective measurement data were recorded, and also on the basis of a correction value Z = L. -Jy / 3 - 1 + \ / [1- (L / R) 0 are reduced, the difference values thus obtained forming the radius of curvature R-related.

Method according to claims 1 or 2, characterized in that data recorded at time j up to a time interval with index m and in which interval a deviation with respect to the target track measured at time j must be corrected are stepwise corrected according to a predetermined function which depends on the number of time steps Δt to be made up to m, said length L and the relevant data representative of a given trajectory path with radius of curvature R, which corrections are entered when, at time j, a transition of a straight line to a circular arc-shaped path or vice versa must take place.

4. Method according to claim 3, characterized in that when changing from a rectilinear to a circular arc, the trajectory path resp. when changing from a circular arc to a rectilinear track, data recorded at time j are corrected on the basis of a correction function X (j) resp. C (j) where a2. h X (j) = L - - <-.....- y 30 1 +] / [l- (a.h) 2J 4 -21- and C (j) = L. -_5 -_- - _ b * h 1. l / 1-h 2 V ^ l-ibh) 2 1 + / 1- (bh) 2 where a = j / m; h = L / R; and b - fsin £ (1-a) .arcsin h | ] [/ h.

Method according to claim 4, characterized in that for h ^ 0.3, the correction functions X (j) and C (j) are taken equal to each other according to X (j> = C (j) ~ Lga2 10) g = h / 2.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that a deviation Af measured between the target track and a track section predetermined at the time i by the observation function is corrected in a number of time steps according to Kd1)> VVs At id where m is the index of the time interval Δt in which the deviation Aj must be compensated, d the number of time steps 20 Δί corresponding to a response delay of the control function and Vyj the correction speed in a time interval with index j between (id) and ( md-1).

7. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that a choice whether to follow a rectilinear or a circular arcuate path with a given radius of curvature is made according to an algorithm as shown in Fig. 4.

8. System for applying a method according to any one of the preceding claims, comprising a sensor, a control section for controlling the object and a memory for recording measurement data collected f '/, -22- by the sensor. and wherein the sensor is placed in tandem relationship at a fixed distance L in front of the object, characterized in that the memory is interactively coupled to a coordination subsystem coupled between the sensor and the control section; the coordination subsystem includes a correction unit which calculates corrections from measurement data read from memory, applying the corrections so calculated to measurement data currently recorded in memory and used to form correction instructions for the control section.

System according to claim 8, characterized in that the control section forms part of a process data correction unit 2.3 which, in response to data read from the memory, the web speed Vgj at which the sensor and object travel in can adjust the direction as prescribed by a predetermined trajectory; and the coordination subsystem comprises a computing unit 3.2 which, in response to a correction signal caused by the correction unit 2.3, adjusts the web speed Vgj accordingly. "V I * -1 ^ i · * K / * '·. V' * \ V t!