DE102008007382A1 - Method and device for positioning a tool on a workpiece of a disk in a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren eines Werkzeugs an einem Werkstück, wobei das Werkzeug mit definiertem TCP in der Nähe des Werkstücks in eine erste Vorposition vor das Werkstück bewegt wird, mindestens einmal Punkte auf mindestens einer Konturlinie des Werkstücks durch Sensoren als Messpuntke erfasst werden, jeweils der Abstand von Messpunkten zu der entsprechenden Konturlinie in CAD-Daten des Werkstücks bestimmt wird, eine Minimierung der so bestimmten Abstände vorgenommen wird und nach Erreichen vorgegebener Minimalabstände das Werkzeug in eine hierdurch definierte Arbeitsposition an das Werkstück bewegt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung mit Sensoren zur Vermessung von Messpunkten auf einer Konturlinie des Werkstücks, mit einer Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung jeweils des Abstandes von erfassten Messpunkten zu der entsprechenden Konturlinie in CAD-Daten des Werkstücks zur Minimierung der so bestimmen Abstände und mit einer Steuereinrichtung zum Verfahren des Werkzeugs in eine so berechnete Arbeitsposition mit vorgegebenen Toleranzen unterschreitenden Abständen von Messpunkten zu korrigierten Punkten der aus CAD-Daten berechneten Konturlinie des Werkstücks.The invention relates to a method for positioning a tool on a workpiece, wherein the tool with defined TCP is moved in the vicinity of the workpiece in a first position before the workpiece, at least once points are detected on at least one contour line of the workpiece by sensors as a target, in each case the distance from measuring points to the corresponding contour line in CAD data of the workpiece is determined, a minimization of the distances thus determined is performed and after reaching predetermined minimum distances the tool is moved to a working position defined thereby to the workpiece. In addition, the invention relates to a corresponding device with sensors for measuring measuring points on a contour line of the workpiece, with a determination device for determining the distance of detected measuring points to the corresponding contour line in CAD data of the workpiece to minimize the thus determined distances and with a Control device for moving the tool into a work position calculated in this way with predetermined tolerances, below distances of measuring points to corrected points of the contour line of the workpiece calculated from CAD data.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Positionieren eines an einem Roboterarm eines Roboters angeordneten Werkzeugs, wie einer Aufnahmeeinrichtung für eine Scheibe, an einem Werkstück, wie einer Scheibe oder eines eine solche aufnehmenden Rahmens der Öffnung eines Kraftfahrzeugs.The The invention relates to a method and a device for positioning a tool arranged on a robotic arm of a robot, as a receiving device for a disc, on a workpiece, as a disc or such a receiving frame of the opening of a Motor vehicle.
Die Montage der Scheibe, wie insbesondere einer Heckscheibe in einem Kraftfahrzeug, stellt einen wichtigen Schritt in der Produktionskette jedes Automobilherstellers dar. Die Heckscheibe muss mittig in die Karosserie eingesetzt werden, so dass die Abstände zwischen Scheibe und Karosse für das menschliche Auge als gleich erscheinen. Hierbei sind bei den Abständen lediglich Toleranzen von 0,1 mm erlaubt.The Assembly of the disc, such as in particular a rear window in one Motor vehicle, represents an important step in the production chain Each car manufacturer dar. The rear window must be in the middle of the body be used so that the distances between disc and body for the human eye appear the same. Here are the distances only Tolerances of 0.1 mm allowed.
Sowohl bei der Heckscheibe als auch bei der Karosserie ergeben sich Ungenauigkeiten, die durch Fertigungstoleranzen (Geometrieabweichungen bei der Scheibe/Karosserie) entstehen. Zusätzlich kommen Ungenauigkeiten durch Positionsfehler bei der Ablage der Scheibe und der Karosserie hinzu.Either in the rear window as well as in the body there are inaccuracies, by manufacturing tolerances (geometry deviations in the disc / body) arise. additionally Inaccuracies come from position errors in the filing of the Disc and the body added.
Beim manuellen Einbau der Scheibe verwendet man üblicherweise einen Unterlegkeil, der an den kritischen Stellen für einen optimalen Abstand zwischen Schreibe und Karosserie sorgt.At the Manual installation of the disc is usually used a chock, the one at the critical points for ensures an optimal distance between writing and body.
Gerade in der Automobilbranche ist der Trend zu automatisierten Lösungen nicht aufzuhalten und so wird auch der Verbau der Heckscheibe oft mit entsprechender Automatisierung betrieben. Hier kommen zu den Fertigungstoleranzen auch noch Ungenauigkeiten bei der Bereitstellung bzw. Aufnahme der Heckscheibe und bei der Positionierung der Karosserie hinzu. Die bisherigen Ergebnisse sind oftmals nicht zufriedenstellend. Die hohe Ausschussrate macht eine manuelle Nachbesserung erforderlich. Es ist schon bekannt, zur Erfassung von Ungenauigkeiten bei bzw. nach der Aufnahme der Scheibe und bei Einpassung in die Karosserie Sensoren auf einem Greifwerkzeug zum Ergreifen der Heckscheibe vorzusehen. Die gewonnenen Sensordaten werden nacheinander ausgewertet und es werden schrittweise Korrekturwerte für den Versatz in einzelnen Richtungen bzw. Verdrehungen um einzelne Achsen nacheinander berechnet. Hierbei wird in jedem Schritt nur eine Teilmenge der möglichen drei Verschiebungsrichtungen und drei Drehwinkel genutzt. Durch die Lösung Verschiebung bzw. Drehung nacheinander ergeben sich Fehler bei der Zuordnung.Just in the automotive industry the trend towards automated solutions is not stop and so is the installation of the rear window often with operated according to automation. Here come to the manufacturing tolerances also inaccuracies in the provision or recording of Rear window and in the positioning of the body added. The previous results are often unsatisfactory. The High reject rate requires manual rework. It is already known to detect inaccuracies in or after receiving the disc and when fitting in the body sensors to provide on a gripping tool for gripping the rear window. The obtained sensor data are evaluated one after the other and it be gradual correction values for the offset in single directions or rotations about individual axes are calculated one after the other. in this connection in each step, only a subset of the possible three directions of displacement and three angles of rotation used. Through the solution displacement or rotation successively there are errors in the assignment.
Nach dem Stand der Technik wird in der Regel mit einer Referenzscheibe und einer Referenzkarosserie als Basissystem gearbeitet. Derartige Referenzobjekte haben aber ihre eigenen Toleranzen und sind mit Ungenauigkeiten behaftet. Darüber hinaus stellt es einen erheblichen Aufwand dar, solche Referenzobjekte korrekt abzumessen und in die Steuerungsvorrichtung für ein Handhabungsgerät mit einem Greifwerkzeug einzulernen. Darüber hinaus ist nicht davon auszuge hen, dass im späteren Produktionsumfeld derartige Referenzobjekte vorhanden sind. Es sind auch Verfahren bekannt, die davon ausgehen, dass die Scheibe zur Aufnahme mit dem Handhabungsgerät exakt positioniert ist und daher nicht mehr vermessen wird. Abgesehen davon, dass dies in der Regel nicht der Fall ist, sind darüber hinaus Toleranzen aus der Fertigung der Scheibe zu berücksichtigen.To The prior art is usually with a reference disc and a reference body worked as a base system. such However, reference objects have their own tolerances and are inaccurate afflicted. About that In addition, it makes a considerable effort, such reference objects correctly to measure and in the control device for a handling device with a Teach in gripper tool. About that In addition, it can not be assumed that such in the later production environment Reference objects are available. Methods are also known assume that the disc for recording with the handling device exactly is positioned and therefore no longer measured. Apart from this, that this is usually not the case, beyond that Tolerances from the production of the disc to be considered.
Ein grundlegendes Problem bei der Verwendung der Sensorwerte besteht darin, dass eine eindeutige Zuordnung zwischen idealem Referenzpunkt und aufgenommenen Sensorpunkt nicht möglich ist. Denn durch die auftretenden Toleranzen ist nicht bekannt, welchen Punkt der Sensor auf dem zu messenden Objekt tatsächlich aufnimmt. Beispielsweise kann die Konturlinie der Sensorpunkte im Allgemeinen nicht mit der Konturlinie der idealen Punkte in Überdeckung gebracht werden.One fundamental problem with using the sensor values in that a unique association between ideal reference point and recorded sensor point is not possible. Because of the occurring Tolerances is not known which point the sensor is on actually measuring object receives. For example, the contour line of the sensor points in Generally not coincident with the contour line of the ideal points to be brought.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine zur Abholung zwecks Einbau in eine Karosserie bereitgestellte Scheibe, insbesondere eine Heckscheibe, mit einem Robotersystem aufzunehmen und diese in eine bereitgestellte Karosse einzubauen, wobei Toleranzen, die durch Fertigung und/oder Bereitstellen (Positioniertoleranzen) bedingt sind, bei Aufnahme und Verbau der Scheibe berücksichtigt werden sollen.Of these, Based on the object of the invention, one for pickup for installation in a body provided disc, in particular a rear window, with a robot system and record this to install in a provided body, with tolerances, the due to production and / or provision (positioning tolerances) are to be considered when recording and installation of the disc.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe zunächst mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem das Werkzeug zum Aufnehmen der Scheibe mit definiertem TCP in der Nähe des Werkstücks in eine erste Vorposition vor das Werkstück bewegt wird, mindestens einmal Punkte auf mindestens einer Konturlinie des Werkstücks durch Sensoren als Messpunkte S erfasst werden, jeweils der Abstand von Messpunkten zu der entsprechenden Konturlinie in CAD-Daten des Werkstücks bestimmt wird, eine Minimierung der so bestimmten Abstände vorgenommen wird, und nach Erreichen vorgegebener Minimalabstände das Werkzeug in eine hierdurch definierte Arbeitsposition an das Werkstück bewegt wird.According to the invention initially mentioned task solved by a method of the type mentioned, at the tool for picking up the disk with defined TCP in nearby of the workpiece is moved in a first position in front of the workpiece, at least once points on at least one contour line of the workpiece through Sensors are detected as measuring points S, respectively, the distance from measuring points determined to the corresponding contour line in CAD data of the workpiece minimizing the distances thus determined, and after Reaching predetermined minimum distances the tool into one thereby defined working position is moved to the workpiece.
Zur Lösung der genannten Aufgabe sieht die Erfindung weiter eine gattungsgemäße Vorrichtung vor, mit Sensoren zur Vermessung von Messpunkten auf einer Konturlinie des Werkstücks, mit einer Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung jeweils des Abstandes von erfassten Messpunkten zu der entsprechenden Konturlinie in CAD-Daten des Werkstücks zur Minimierung der so bestimmten Abstände und mit einer Steuereinrichtung zum Verfahren des Werkzeugs in eine so berechnete Arbeitsposition mit vorgegebenen Toleranzen unterschreitenden Abständen von Messpunkten zu korrigierten Punkten der aus CAD-Daten berechneten Konturlinie des Werkstücks.to solution the above object, the invention further provides a generic device before, with sensors for measuring measuring points on a contour line of the workpiece, with a determination device for determining the distance in each case from acquired measuring points to the corresponding contour line in CAD data of the workpiece to minimize the distances thus determined and with a control device for moving the tool into a working position calculated in this way with predetermined tolerances below intervals of Measurement points to corrected points calculated from CAD data Contour line of the workpiece.
In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zum Einsetzen einer Scheibe in ein Kraftfahrzeug nach Erreichen vorgegebener Minimalabstände das Werkstück in der hierdurch definierten Relativposition zur Aufnahmeeinrichtung von dieser ergriffen und in das Fahrzeug eingesetzt wird, wobei insbesondere nach Messung von Messpunkten der Konturlinie der Scheibe korrespondierende Punkte der CAD-Daten der Scheibe bestimmt werden, eine Transformation bestimmt wird, die die Messpunkte auf die korrespondierenden Punkte der CAD-Daten anwendet und die Distanz korrespondierender Punkte S und R minimiert und die Position der Aufnahmeeinrichtung um die zur Transformation T inverse Transformation T–1 vor dem Ergreifen der Scheibe korrigiert wird bzw. in vorrichtungsmäßiger Ausgestaltung, dass die Steuereinrichtung zum Verfahren einer als Aufnahmeeinrichtung für eine Scheibe ausgebildeten Werkzeugs in eine Aufnahmeposition zum Aufnehmen als Arbeitsposition ausgebildet ist, wobei insbe sondere die Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen von Messpunkten der Konturlinie der Scheibe korrespondierenden Punkten R der CAD-Daten der Scheibe und einer Transformation T, die die gemessenen Punkte S korrespondierenden Punkte R der CAD-Daten anwendet und die Distanz korrespondierender Punkte S und R minimiert und die Steuereinrichtung zum Korrigieren der Position der Aufnahmeeinrichtung um die zur Transformation T inverse Transformation T–1 vor dem Ergreifen der Scheibe ausgebildet sind. Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zum Einsetzen einer Scheibe in ein Kraftfahrzeug als Werkstück, bei dem eine Scheibe von einer Aufnahmeeinrichtung an einem Roboterarm eines Roboters mit definiertem TCP ergriffen ist, nach Erreichen vorgegebener Minimalabstände die Scheibe in der Einbauposition hierdurch definierten Relativposition zur Aufnahmeöffnung in diese mittels der Aufnahmeeinrichtung eingesetzt wird, wobei insbesondere nach Erfassung von Messpunkten S' der Konturlinie der Umrandung korrespondierende Punkte R' der CAD-Daten der Umrandung oder R der Scheibe bestimmt werden, eine Transformation T' bestimmt wird, die die Messpunkte S auf die korrespondierenden Punkte R' oder R der CAD-Daten anwendet und die Distanz korrespondierender Punkte S' und R' minimiert und die Position der Aufnahmeeinrichtung um die zur Transformation T' inverse Transformation T'–1 vor dem Ergreifen der Scheibe korrigiert wird.In a preferred embodiment it is provided that, for the insertion of a disc in a motor vehicle after reaching predetermined minimum distances, the workpiece in the relative position defined by the receiving device of this taken and inserted into the vehicle, wherein in particular after measurement of measuring points of the contour line of the disc corresponding points of CAD data of the disc are determined, a transformation is determined, which applies the measurement points on the corresponding points on the CAD data, and minimizes the distance of corresponding points S and R and the position of the receiving device by the inverse to the transformation T transformation T -1 before the gripping of the disk is corrected or in device-like configuration, that the control device is designed for moving a trained as a recording device for a disc tool in a receiving position for recording as a working position, in particular special the determining means for determining measurement points of the contour line of the disk corresponding to points R of the CAD data of the disk and a transformation T applying the measured points S corresponding points R of the CAD data and minimizes the distance of corresponding points S and R and the control means for Correcting the position of the pickup device around which the transformation T inverse transformation T -1 is formed before grasping the disc. A preferred development of the method according to the invention provides that for inserting a disk into a motor vehicle as a workpiece in which a disk is gripped by a receiving device on a robotic arm of a robot with defined TCP, after reaching predetermined minimum distances, the disk in the installed position defined relative position is used for receiving opening in this means of the receiving device, wherein in particular after detection of measuring points S 'of the contour line of the border corresponding points R' of the CAD data of the border or R of the disc are determined, a transformation T 'is determined, the measuring points S to the corresponding points R 'or R of the CAD data and minimizes the distance of corresponding points S' and R 'and corrects the position of the pick-up for the transformation T' -1 inverse transform T before the picking up of the disc.
Vorrichtungsmäßig ist hierzu vorgesehen, dass die Steuereinrichtung zum Verfahren einer eine Scheibe tragenden Aufnahmeeinrichtung in eine die Scheibe in die Öffnung der Karosserie einzusetzende Arbeitsposition ausgebildet ist, wobei insbesondere die Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen von Messpunkten S der Konturlinie der Umrandung korrespondierenden Punkten R der CAD-Daten der Umrandung und der Öffnung einer Transformation T, die die gemessenen Punkte S korrespondierenden Punkte R der CAD-Daten anwendet und die Distanz korrespondierender Punkte S und R minimiert und die Steuereinrichtung zum Korrigieren der Position der Aufnahmeeinrichtung mit Scheibe um die zur Transformation T inverse Transformation T–1 vor dem Einsetzen der Scheibe in die Öffnung ausgebildet ist.In terms of apparatus, it is provided for this purpose that the control device is designed to move a pickup device into a disk to be inserted into the opening of the body, in which case the determination device for determining measuring points S of the contour line of the border corresponds to the CAD data of the border Border and the opening of a transformation T, which applies the measured points S corresponding points R of the CAD data and minimizes the distance of corresponding points S and R and the control means for correcting the position of the pick-up with disc around the transformation T inverse transformation T - 1 is formed prior to insertion of the disc in the opening.
Es wird also insbesondere ein iterativer Algorithmus verwendet, um gemessene Sensorpunkte an die vorgegebene CAD-Konturlinie anzunäheren. Bei jedem Iterationsschritt werden wieder neue Punktkorrespondenzen gesucht und gefunden. Die gewonnenen Korrekturwerte werden automatisch in die Steuerung des Roboters übertragen und gegebenenfalls jeweils dessen (Vor-)Position entsprechend korrigiert bzw. angepasst.It In particular, an iterative algorithm is used to To approximate measured sensor points to the given CAD contour line. At every iteration step again, new point correspondences are searched for and found. The The correction values obtained are automatically transferred to the controller Robot transferred and, if appropriate, each of its (pre-) position corrected accordingly or adapted.
(Punkt)Korrespondenz zwischen Sensorwerten und CAD-Werten bedeutet, dass die ermittelten Sensorwerte mit den Werten aus der CAD-Referenzkontur prinzipiell übereinstimmen können (Vorr. Keine Geometrieabweichung Soll-Ist). Zusätzlich kann das Verfahren auch angewendet werden, falls es nicht möglich sein sollte, die Sensorpunktekontur aus dem CAD-Modell zu extrahieren (d. h. der durch den Sensor eindeutig ermittelbare Sensorwert ist aus dem CAD-System nicht zu extrahieren) oder umgekehrt. Prinzipiell kann jedoch eine beliebige CAD-Referenzkontur herangezogen werden, sofern diese sich eindeutig in die optimale Sensorposition überführen (abbilden) lässt.(Dot) correspondence between sensor values and CAD values means that the determined Sensor values in principle match the values from the CAD reference contour can (Vorr. No geometrical deviation setpoint-actual). In addition, the procedure can also if it should not be possible to apply the sensor point contour from the CAD model (i.e., the one uniquely detectable by the sensor Sensor value can not be extracted from the CAD system) or vice versa. In principle, however, any CAD reference contour can be used as long as they clearly translate into the optimal sensor position (image) leaves.
Die Erfindung sieht dabei insbesondere einen Roboter in Form eines automatisch gesteuerten, frei programmierbaren Mehrzweck-Manipulators vor, der in drei oder mehr Achsen programmierbar ist. Es handelt sich hierbei um einen Industrieroboter, der vorzugsweise als Gelenkroboter ausgebildet ist. Die Abkürzung TCP bezeichnet den sogenannten Tool-Center-Point, einen gedachten Referenzpunkt mit zugehörigem Referenzkoordinatensystem am vom Roboter getragenen Werkzeug, hier der Aufnahmevorrichtung für die Scheibe.In particular, the invention provides a robot in the form of an automatically controlled, freely programmable multipurpose manipulator, which is programmable in three or more axes. This is an industrial robot, which is preferably designed as a joint robot. The abbreviation TCP denotes the so-called tool center point, an imaginary reference point with associated reference coordinate system on the tool carried by the robot, here the receiving device for the ticket be,
Die Erfindung ermöglicht die Berücksichtigung von Fertigungs- und Positioniertoleranzen bei Aufnahme und Verbau der Scheibe, ohne vorherige Kenntnis der exakten Aufnahme- und Einbauposition, da erfindungsgemäß mit Hilfe von durch Sensoren erfasster Sensordaten (Messpunkten), die in ein gemeinsames Bezugssystem zum TCP gebracht werden, ausgehend von einer anfänglichen vorgegebenen Näherungsposition, jeweils eine korrekte Roboterposition zur Aufnahme der Scheibe und/oder zum Einbau in die Karosserie mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gefunden wird.The Invention allows the consideration of manufacturing and positioning tolerances when receiving and installing the disc, without prior knowledge of the exact receiving and mounting position, according to the invention with the help of sensor data detected by sensors (measuring points), which in a common reference system be brought to the TCP, starting from an initial one given approximate position, respectively a correct robot position for receiving the disc and / or for installation in the body by means of the method according to the invention Is found.
Durch die Erfindung wird insbesondere erreicht, dass eine (Heck-)Scheibe so in die Karosserie eingebaut werden kann, dass die Abweichungen zu den geforderten Abständen vom Scheibenrand zur Karosserie bzw. der Umrandung der Scheibenöffnung in der Karosserie minimiert werden.By the invention is achieved in particular that a (rear) disc so can be installed in the body that the deviations at the required intervals from the edge of the disc to the body or the border of the disc opening in the body can be minimized.
Die Sensoren können in fester Zuordnung zum TCP am Werkzeug bzw. Roboterarm oder aber stationär, also in fester Zuordnung zum Sockel des Roboters angeordnet sein.The Sensors can in fixed assignment to the TCP on the tool or robotic arm or else stationary, be arranged in a fixed assignment to the base of the robot.
In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann dabei vorgesehen sein,
dass, einzelne erfasste Punkte priorisiert werden und/oder Minimierungen
von Abständen
mit unterschiedlichen Gewichten versehen werden, insbesondere gemäß mit
Durch die Erfindung wird die Qualitätsgüte beim Einbau der Scheibe erhöht, und eine manuelle Nacharbeit beim Heckscheibeneinbau (Feinjustage) entfällt. Die Werte der automatisierten Qualitätsmessung, wie die Toleranzen von Scheibe und Karosserie, können in einer Datenbank gespeichert und dokumentiert werden. Wesentlich ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung mit CAD-Modellen bzw. -Daten von Scheibe und Karosserie als Referenz arbeitet.By The invention will improve the quality of the Installation of the disc increased, and a manual rework when rear window installation (fine adjustment) eliminated. The values of automated quality measurement, such as the tolerances of windscreen and body, can stored and documented in a database. Essential is that the inventive method and the device according to the invention with CAD models or data of disc and body as reference is working.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht dabei im Gegensatz zum Stande der Technik, bei dem von einer exakten Positionierung der Scheibe ausgegangen wird (die nicht gegeben ist) ausdrücklich von dem Vorhandensein von Toleranzen hinsichtlich Fertigung und Positionierung aus und gleicht diese aus. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine gute Korrespondenz zwischen Sensorwerten und CAD-Referenzobjekt hergestellt.The inventive method goes in contrast to the prior art, in which of a exact positioning of the disc is assumed (which is not given is) explicitly from the presence of manufacturing tolerances and Positioning and compensates for this. By the method according to the invention a good correspondence between sensor values and CAD reference object is established.
Zur Erhöhung der Genauigkeit, wodurch akzeptierbare Toleranzen reduziert werden können, kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass die Punkte auf der Konturlinie der Scheibe und/oder der Umrandung dreidimensional durch die Sensoren erfasst werden, wobei dabei insbesondere von verschiedenen Sensoren von verschiedenen Orten aufgenommene Messpunkte in einem einzigen gemeinsamen Koordinatensystem, vorzugsweise dem des TCP, weiterverarbeitet werden.to increase accuracy, thereby reducing acceptable tolerances can, can according to a preferred embodiment of the method according to the invention be provided that points on the contour line of the disc and / or the border be detected three-dimensionally by the sensors, wherein in particular recorded by different sensors from different locations Measuring points in a single common coordinate system, preferably that of the TCP.
Die zum Einsatz gelangenden Sensoren können derart ausgebildet sein, dass sie die Messpunkte an den realen Objekten (Scheibe, Umrandung der Öffnung an der Karosserie) mittels des Lichtschnittverfahrens erfassen können, wobei die Sensoren insbesondere als Laserscanner ausgebildet sind. Alternativ kann mittels Lichtlaufzeitverfahren gearbeitet werden. Als alternative Sensoren sind Ultraschallsensoren, Lichtlaufzeitsensoren oder Stereokamerasysteme einsetzbar.The used sensors can be designed in such a way that they measure the points on the real objects (disc, border the opening on the body) by means of the light-section method, wherein the sensors are designed in particular as laser scanners. alternative can be worked by means of light transit time method. As alternative Sensors are ultrasonic sensors, light transit time sensors or stereo camera systems used.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt ein Messen von Messpunkten am realen Werkstück, einer Minimierung von Abständen zu entsprechenden Punkten der CAD-Daten und anschließend eine Korrektur der Position der Aufnahmeeinrichtung relativ zur aufzunehmenden zum Werkstück, nämlich der Scheibe bzw. der mit der Scheibe versehenen Aufnahmeeinrichtung relativ zur Öffnung an der Karosserie. Während die vorgegebenen Toleranzen gegebenenfalls schon nach einem entsprechenden Verfahrensdurchgang erreicht werden können, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die oben genannten erfindungsgemäßen Schrittfolgen gegebenenfalls mehrfach durchgeführt werden, bis die entsprechenden Toleranzwerte erreicht oder unterschritten werden.According to the method of the invention measuring points are measured on the real workpiece, a Minimization of distances to corresponding points of the CAD data and then a correction the position of the receiving device relative to the male to the workpiece, namely the disc or provided with the disc receiving device relative to the opening at the body. While the predetermined tolerances, if necessary already after a corresponding Process passage can be achieved, provides a preferred Embodiment of the invention, that the above-mentioned inventive step sequences possibly repeated several times until the corresponding tolerance values are reached or fallen below become.
In konkreter Ausbildung der erfindungsgemäßen Verfahren kann dabei vorgesehen sein, dass nach Messung von Messpunkten S der Konturlinie der Scheibe korrespondierende Punkte R der CAD-Daten der Scheibe bestimmt werden, eine Transformation T bestimmt wird, die die Messpunkte S auf die korrespondierenden Punkte R der CAD-Daten anwendet und die Distanz korrespondierender Punkte S und R minimiert und die Position der Aufnahmeeinrichtung um die zur Transformation T inverse Transformation T–1 vor dem Ergreifen der Scheibe korrigiert wird bzw. dass nach Erfassung von Messpunkten S' der Konturlinie der Umrandung korrespondierende Punkte R' der CAD-Daten der Umrandung oder R der Scheibe bestimmt werden, eine Transformation T' bestimmt wird, die die Messpunkte S auf die korrespondierenden Punkte R' oder R der CAD-Daten in der Einbauposition anwendet und die Distanz korrespondierender Punkte S' und R' minimiert und die Position der Aufnahmeeinrichtung um die zur Transformation T' inverse Transformation T'–1 vor dem Ergreifen der Scheibe korrigiert wird.In a concrete embodiment of the method according to the invention, it can be provided that, after measurement of measuring points S of the contour line of the disc, corresponding points R of the CAD data of the disc are determined, a transformation T is determined which links the measuring points S to the corresponding points R of the CAD Data and the distance of corresponding points S and R is minimized and the position of the recording device is corrected by the transformation T inverse transformation T -1 before grasping the disc or by detecting measurement points S 'of the contour line of the border corresponding points R 'the CAD data of the border or R of the disc are determined, a transformation T' is determined, which applies the measuring points S to the corresponding points R 'or R of the CAD data in the installed position and the distance of corresponding points S' and R 'Minimized and the position of the receiving device to those for the transformation T' inverse Tran sation T'- 1 is corrected before grasping the disc.
Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kleberaupe vor oder nach Ermitteln der Position der Scheibe an der Karosserie aufgebracht wird.in the Frame of the invention can be provided that the adhesive bead before or after determining the position of the disc applied to the body becomes.
Bei dem erfindungsgemäßen Iterationsverfahren muss pro Iterationsschritt jeweils eine Messung samt Messauswertung, die Berechnung des Korrekturwertes und das Bewegen/Verfahren des Roboters um den Korrekturwert durchgeführt werden. Dies erfordert eine gewisse Zeit. Sind zum Erzielen einer gewissen Güte z. B. fünf oder mehr Schritte erforderlich, so kann ein Schnellkleber in dieser Zeit eventuell schon mit der Aushärtung beginnen. In diesem Fall kann es sinnvoll sein, die optimale Roboterposition beim Verbau der Scheibe vor dem Klebeauftrag zu ermitteln, so dass die Scheibe mit Kleber direkt in ihre Einbauposition verfahren werden kann.at the iteration method according to the invention For each iteration step, one measurement each with measurement evaluation, the calculation of the correction value and the movement / procedure of the Robot to be performed around the correction value. This requires a certain time. Are to achieve a certain quality z. B. five or five More steps may be needed so a quick glue can be used in this Time may already begin with the curing. In this case It may be useful to find the optimum robot position when installing to determine the disc before the adhesive application, leaving the disc can be moved directly into its installation position with adhesive.
Beim Fügen der Scheibe auf die Karosse treten aufgrund der Adhäsion des Klebers entsprechende Kräfte zwischen Greifer (Vakuumsaugern) und Scheibe als auch zwischen Scheibe und Karosse auf. Die Karosse könnte durch die auftretenden Kräfte ihre Position verändern. Die Güte würde sich zu einem Zeitpunkt x spontan verschlechtern. Das Verfahren würde dies sofort erkennen (Abstände werden größer) und entsprechend entgegen regeln, indem das Iterationsverfahren (Messverfahren) diese Positionsverschiebung durch kontinuierliches Auswerten und Prüfen der Messwerte die optimale Position wieder einstellen würde.At the Add the Disc on the body intervene due to the adhesion of the adhesive forces between Grippers (vacuum cups) and disc as well as between disc and Body on. The body could by the forces occurring change their position. The goodness would become at a time x deteriorate spontaneously. The procedure would do this recognize immediately (distances get bigger) and counteract accordingly by the iteration method (measuring method) this positional shift by continuous evaluation and Check the measured values would return to the optimal position.
Falls sich beim Fügen die Position der Scheibe im Greifer verändern würde, so könnte diese Verschiebung von den Sensoren gemessen und beim Einbau in die Karosserie berücksichtigt werden, indem einzelne Korrekturwerte bestimmt und durch betragsmäßig korrekte Verrechnung der resultierende Korrekturwert bestimmt und an den Roboter übertragen wird. Hierzu kann der Messmodus der Sensoren zwischen Scheibe und Karosserie ausgebildet werden.If when joining would change the position of the disc in the gripper, so could this shift of measured by the sensors and taken into account when installed in the body be determined by individual correction values and by correct amount Offsetting the resulting correction value and determined to the Transmit robot becomes. For this purpose, the measuring mode of the sensors between the disc and the body be formed.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:Further Advantages and features of the invention will become apparent from the claims and from the description below, in the embodiments of the invention are explained in detail with reference to the drawings. Showing:
Die
Zur
Positionsbestimmung und Steuerung des Roboters
Die
Die
Sensoren
Zum
Einsatz einer auf der Aufnahmestation
In
der
Die
Abstandswerte werden iterativ durch einen Algorithmus minimiert,
wodurch sich eine Verbesserung der Soll-Scheibenposition zur tatsächlichen
Ist-Position ergibt, wie sich in
Das
Verfahren kann so lange wiederholt werden, bis die berechneten Abstände der
Messpunkte auf der Konturlinie der Scheibe (Ist-Position) relativ
zur Soll-Position vorgegebene Toleranzwerte unterschreitet, wie
sie oben bestimmt wurden. Der Roboter
Entsprechendes
gilt für
den Einsatz der Scheibe
Hier
wird die Soll-Konturlinie
Vor
dem Einsetzen der Scheibe
Der
gesamte Verfahrensablauf ist im Einzelnen in der
Zunächst wird
zur Aufnahme der Scheibe
Anschließend erfolgt eine Abfrage, ob die berechneten Korrekturwerte zu Abständen zwischen Ist- und Soll-Positionen der Punkte führen, die unterhalb einer vorgegebenen Toleranz liegen (Schritt D). Ist dies nicht der Fall, so wird die Vorposition des Roboters korrigiert (Schritt E) und erfolgt ein erneutes Messen, Berechnen von Korrekturwerten sowie die Toleranzabfrage (Schritte B bis D).Then done a query as to whether the calculated correction values are at intervals between Actual and target positions of points leading below a given Tolerance are (step D). If this is not the case, then the Position of the robot corrected (step E) and takes place re-measuring, calculating correction values and the tolerance query (Steps B to D).
Sind die sich ergebenden Toleranzen klein genug, erfolgt nach dem Aufnehmen der Scheibe ein erneutes Vermessen der Scheibe und es wird (Schritt H) überprüft, ob die Scheibe korrekt aufgenommen wurde (Schritt I).are the resulting tolerances are small enough after picking re-measure the disc and it will (step H) checks if the Disc was recorded correctly (step I).
Anschließend verfährt der Roboter mit der aufgenommenen Scheibe in eine Vorposition vor der Aufnahmeöffnung der Karosserie des Kraftfahrzeugs, in welche die Scheibe einzubauen ist (Schritt J).Subsequently, the proceeds Robot with the picked up slice in a pre-position in front of the receiving opening the body of the motor vehicle, in which to install the disc is (step J).
Hier erfolgt in gleicher Weise ein Vermessen der Aufnahmeöffnung bzw. Punkten auf einer Konturlinie der Umrandung derselben (Schritt K).Here In the same way, a measurement of the receiving opening or Points on a contour line of the border of the same (step K).
Anschließend werden wiederum die erforderlichen Korrekturwerte zwischen Ist- und Soll-Position berechnet (Schritt L) und es erfolgt die Abfrage, ob aufgrund der berechneten Korrektur nach Durchführung der Korrektur die Differenzen zwischen Ist- und Soll-Werten unterhalb einer vorgegebenen Toleranz liegen (Schritt M). Ist dies nicht der Fall, so wird die Vorposition korrigiert (Schritt N) und die Mess-, Korrektur- und Toleranz-Überprüfungsschritte K bis M werden erneut durchgeführt, bis die Abweichung zwischen Ist- und Soll-Werten unterhalb vorgegebener Toleranzen liegen. Spätestens zu diesem Zeitpunkt wird die Scheibe oder die Umrandung der Karosserie mit einer Kleberaupe versehen (der Verfahrensschritt ist nicht explizit dargestellt), wobei das Versehen mit der Kleberaupe auch auf der Scheibe schon nach dem Aufnehmen derselben durch den Roboter vor Durchführung der Messungen und Korrekturberechnungen erfolgen kann. Schließlich erfolgt der Einbau der Scheibe in der Öffnung der Karosserie des Kraftfahrzeuges (Schritt P).Then be in turn, the required correction values between actual position and nominal position calculated (step L) and it is queried whether due to the calculated correction after performing the correction the differences between actual and target values below a specified tolerance lie (step M). If this is not the case, then the preposition becomes corrected (step N) and the measurement, correction and tolerance checking steps K to M are carried out again until the deviation between actual and target values is lower than specified Tolerances are. No later than At this time, the disc or the border of the body provided with a bead of adhesive (the process step is not explicit shown), the mistake with the adhesive bead on the Disc after the same by the robot before execution the measurements and correction calculations can be made. Finally done the installation of the disc in the opening the body of the motor vehicle (step P).
- 11
- Roboterrobot
- 22
- Ist-PositionActual position
- 33
- Soll-KonturlinieTarget contour line
- 44
- Aufnahmeeinrichtungrecording device
- 55
- Ist-KonturlinieActual contour line
- 66
- Traversetraverse
- 77
- Saugnäpfesuckers
- 88th
- Heckscheiberear window
- 99
- Sensorensensors
- 9.19.1
- Sensorensensors
- 9.29.2
- Sensorensensors
- 1010
- Aufnahmestationreceiving station
- 1111
- Bestimmungs- und Steuereinrichtungdestination and control device
- 1212
- Karosseriebody
- 1313
- Umrandungborder
- 1414
- Öffnungopening
- 1515
- Soll-PositionNominal position
- AA
- Vorpositionpre-position
- RR
- Punktmengeset of points
- SS
- Messpunktemeasuring points
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Owner name: AROTEC AUTOMATION UND ROBOTIK GMBH, 86165 AUGS, DE |
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| R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |
Effective date: 20130319 |