DE102022127300A1 - Tool, system and method for automated positioning of an inflation tool on a tire valve of a rim - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein System sowie ein Werkzeug zum automatisierten Positionieren eines Aufpumpwerkzeuges auf einem Reifenventil einer Felge, aufweisend ein Aufpumpwerkzeug und eine Kamera, wobei das Werkzeug eine definierte räumliche Beziehung zwischen der optischen Achse eines Objektivs der Kamera und einer Wirkungsachse des Aufpumpwerkzeuges aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum automatisierten Positionieren eines Aufpumpwerkzeuges auf einem Reifenventil einer Felge entlang einer Längsachse des Reifenventils mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug.The invention relates to a system and a tool for the automated positioning of an inflation tool on a tire valve of a rim, comprising an inflation tool and a camera, wherein the tool has a defined spatial relationship between the optical axis of a lens of the camera and an axis of action of the inflation tool. The invention further relates to a method for the automated positioning of an inflation tool on a tire valve of a rim along a longitudinal axis of the tire valve using a tool according to the invention.
Description
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug, ein System und ein Verfahren zum automatisierten Positionieren eines Aufpumpwerkzeuges auf einem Reifenventil einer Felge.The invention relates to a tool, a system and a method for the automated positioning of an inflation tool on a tire valve of a rim.
Bei der Handhabung von Autoreifen beim Händler oder in der Werkstatt kommen für verschiedene Arbeitsschritte halbautomatische Werkzeuge zum Einsatz, die teilweise noch manuelle Zuarbeit vom Personal erfordern. Ein Beispiel ist das Aufpumpwerkzeug, welches zwar den Aufpumpvorgang, das kontrollierte Luft einlassen in den Hohlraum zwischen Reifen und Felge, selber steuert, welches jedoch die manuelle Positionierung des der Aufsatzes für das Ventil nötig macht. Für die Fertigung großer Stückzahlen wird die Positionierung eines solchen Ventilaufsatzes nach dem Stand der Technik fest in den Bewegungsablauf eines Roboterarms programmiert und erfordert keine individuelle Erkennung. Auch hier existiert das Problem, dass die rotatorische Ausrichtung des Ventils i.d.R. nicht bekannt ist. Stand der Technik ist hier eine sogenannte Pump-Glocke die über den Spalt zwischen Felge und Reifen aufgesetzt wird und die unter hohem Druck den Reifen auf Soll-Luftdruck bringt. Eine solche Anlage ist jedoch äußerst kostenintensiv.When handling car tires at the dealer or in the workshop, semi-automatic tools are used for various work steps, some of which still require manual assistance from staff. One example is the inflation tool, which controls the inflation process itself - the controlled introduction of air into the cavity between the tire and the rim - but which requires the manual positioning of the valve attachment. For the production of large quantities, the positioning of such a valve attachment is programmed into the movement sequence of a robot arm according to the state of the art and does not require individual recognition. Here, too, there is the problem that the rotational orientation of the valve is usually not known. The state of the art here is a so-called pump bell that is placed over the gap between the rim and the tire and which brings the tire to the desired air pressure under high pressure. However, such a system is extremely costly.
Im Kontext eines Händlers oder einer Werkstätte ist die automatische Platzierung des Ventilaufsatzes technisch anspruchsvoll, weil häufig wechselnde Modelle mit einem Gerät bedient werden sollen. Dabei muss nicht nur die Position des Ventils erkannt werden, sondern auch dessen Orientierung, so dass der Ventilaufsatz im korrekten Winkel automatisch angesetzt werden kann. Nach dem Stand der Technik wird dieser Schritt in Werkstätten von Hand ausgeführt.In the context of a dealer or workshop, the automatic placement of the valve attachment is technically demanding because frequently changing models are to be operated with one device. Not only the position of the valve must be recognized, but also its orientation so that the valve attachment can be automatically placed at the correct angle. According to the state of the art, this step is carried out by hand in workshops.
Die händische Einführung des Aufpumpwerkzeugs in das Reifenventil stellt zudem eine monotone Arbeit dar und muss auch bei möglicherweise auftretendem Personalmangel bewältigt werden.The manual insertion of the inflation tool into the tire valve is also a monotonous task and must be accomplished even if there is a possible shortage of personnel.
Die
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Schließlich beschreibt die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine automatische, orthogonale Ausrichtung (senkrecht zur Aufsatzoberfläche) des Aufpumpwerkzeugs über dem Ventil eines KFZ-Reifens zu ermöglichen, ohne dass dazu vorher die Geometrie oder der Typ des Reifenmodells oder sonstige Informationen über den Reifen oder die Felge programmiert werden muss.The invention is based on the object of enabling an automatic, orthogonal alignment (perpendicular to the attachment surface) of the inflation tool above the valve of a motor vehicle tire, without having to previously program the geometry or type of tire model or other information about the tire or rim.
Die Aufgabe wird vorrichtungsseitig durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 4 und verfahrensseitig durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 5 gelöst. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.The object is achieved in terms of the device by the features of
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Werkzeug zum automatisierten Positionieren eines Aufpumpwerkzeuges auf einem Reifenventil einer Felge vorgeschlagen, wobei das Werkzeug ein Aufpumpwerkzeug und eine Kamera aufweist und wobei das Werkzeug eine definierte räumliche Beziehung zwischen der optischen Achse eines Objektivs der Kamera und einer Wirkungsachse des Aufpumpwerkzeuges aufweist.To solve this problem, a tool for the automated positioning of an inflation tool on a tire valve of a rim is proposed, wherein the tool has an inflation tool and a camera and wherein the tool has a defined spatial relationship between the optical axis of a lens of the camera and an axis of action of the inflation tool.
Die definierte räumliche Beziehung zwischen den beiden benannten Achsen ist unveränderlich und ist einer Steuerung des Werkzeuges bekannt.The defined spatial relationship between the two named axes is unchangeable and is known to a tool controller.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kamera und das Aufpumpwerkzeug und damit die Wirkungsachse des Aufpumpwerkzeuges und die optische Achse des Objektivs der Kamera in entgegengesetzter Richtung zueinander angeordnet, so dass mit einer Drehung in einem Winkel von 180° und gegebenenfalls einer zusätzlichen Linearbewegung des Werkzeuges die gleiche räumliche Orientierung zwischen Kamera und einem auf das Ventil aufzusetzenden Befülladapter des Aufpumpwerkzeuges hergestellt werden kann.In a preferred embodiment, the camera and the inflation tool and thus the axis of action of the inflation tool and the optical axis of the lens of the camera are arranged in opposite directions to each other, so that with a rotation at an angle of 180° and optionally an additional linear movement of the tool, the same spatial orientation can be established between the camera and a filling adapter of the inflation tool that is to be placed on the valve.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Wirkungsachse des Werkzeuges und die optische Achse des Objektivs identisch oder versetzt und parallel angeordnet sind.It can be provided that the axis of action of the tool and the optical axis of the lens are identical or offset and arranged parallel.
Auch andere räumliche Beziehungen zwischen Kamera und Aufpumpwerkzeug sind denkbar.Other spatial relationships between the camera and the inflation tool are also conceivable.
Ein Reifenventil im Sinne der Erfindung weist einen Ventilkörper und eine Mutter auf. Zum Positionieren des Aufpumpwerkzeuges auf dem Reifenventil wird das Aufpumpwerkzeuges entlang einer Längsachse eines Reifenventils einer Felge ausgerichtet, wobei die Längsachse durch den Mittelpunkt des Ventilkörpers verläuft.A tire valve according to the invention has a valve body and a nut. To position the inflation tool on the tire valve, the inflation tool is aligned along a longitudinal axis of a tire valve of a rim, wherein the longitudinal axis runs through the center of the valve body.
Es kann vorgesehen sein, dass das Aufpumpwerkzeug eine Hülse, einen beweglich im Inneren der Hülse angeordneten Befülladapter und einen im Inneren der Hülse angeordneten Sensor aufweist, welcher den Kontakt zwischen dem Befülladapter und einem Reifenventil detektiert.It can be provided that the inflation tool has a sleeve, a filling adapter movably arranged inside the sleeve and a sensor arranged inside the sleeve which detects the contact between the filling adapter and a tire valve.
Der Sensor kann insbesondere ein induktiver Näherungssensor (Mikroschalter) sein. Über einen justierbaren Endanschlag kann die Kontaktkraft definiert werden, bevor eine mit dem Befülladapter verbundene oder an dem Befülladapter ausgebildete Kontaktscheibe innerhalb des Schaltabstandes des induktiven Näherungssensors bewegt wird. Der Näherungssensor speist sein Signal in die Robotersteuerung oder in eine zentrale SPS ein um die Bewegung des Roboterarms bei Kontakt zu stoppen. Bei einer Einspeisung des Signals in die Robotersteuerung können sicherheitsrelevante Informationen, sprich die gewollte Kollision, direkt verarbeitet werden und der Roboter kann schneller gestoppt werden ohne Zykluszeit und Übertragungszeit der SPS und zwischen Roboter uns SPS als Reaktionszeit zu erleiden.The sensor can in particular be an inductive proximity sensor (micro switch). The contact force can be defined via an adjustable end stop before a contact disk connected to the filling adapter or formed on the filling adapter is moved within the switching distance of the inductive proximity sensor. The proximity sensor feeds its signal into the robot controller or into a central PLC in order to stop the movement of the robot arm upon contact. When the signal is fed into the robot controller, safety-relevant information, i.e. the intended collision, can be processed directly and the robot can be stopped more quickly without incurring cycle time and transmission time of the PLC and between the robot and the PLC as reaction time.
Weitergehend kann vorgesehen sein, dass der Befüllprozess gestartet wird, da Befülladapter und Ventil über einen dichten und definierten Kontakt verfügen.Furthermore, it can be provided that the filling process is started, since the filling adapter and valve have a tight and defined contact.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein System zum automatisierten Positionieren eines Aufpumpwerkzeuges auf einem Reifenventil einer Felge, aufweisend einen beweglichen Roboterarm, eine Radbefestigung und einen Roboter-Endeffektor der als erfindungsgemäßes Werkzeug ausgebildet ist.The object is further achieved by a system for the automated positioning of an inflation tool on a tire valve of a rim, comprising a movable robot arm, a wheel attachment and a robot end effector which is designed as a tool according to the invention.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Radbefestigung drehbar gelagert ist. Vorteilhafterweise kann dadurch Arbeitsraum eingespart werden.It can be provided that the wheel attachment is mounted so that it can rotate. This can advantageously save working space.
Wenn die Radbefestigung nicht drehbar gelagert ist, ist vorgesehen, dass sich der Roboter-Endeffektor um die Radbefestigung herum bewegen kann.If the wheel mount is not rotatable, it is intended that the robot end effector can move around the wheel mount.
Vorteilhafterweise weist das erfindungsgemäße System weiterhin wenigstens eine Steuereinheit zur Steuerung des Werkzeuges auf. Diese kann in die Steuerung des Roboterarms integriert oder separat über eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) eingebunden werden.Advantageously, the system according to the invention also has at least one control unit for controlling the tool. This can be integrated into the control of the robot arm or integrated separately via a programmable logic controller (PLC).
Der Roboter-Endeffektor ist ausgebildet, um von dem Roboterarm an die Wirkstelle einer an der Radbefestigung befestigten Felge bewegt zu werden.The robot end effector is designed to be moved by the robot arm to the action point of a rim attached to the wheel attachment.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum automatisierten Positionieren eines Aufpumpwerkzeuges auf einem Reifenventil einer Felge entlang einer Längsachse des Reifenventils mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug, das Reifenventil aufweisend einen Ventilkörper und eine Mutter, wobei die Längsachse durch den Mittelpunkt des Ventilkörpers verläuft, wobei der Ventilkörper eine Gewindehülse und einen im Inneren der Gewindehülse angeordneten Ventileinsatz aufweist, aufweisend die Schritte
- a. Positionierung einer mit einem Roboterarm verbundenen Kamera über der Felge mittels einer Steuereinheit bis sich die Lage des Reifenventils im Raum und die optische Achse eines Objektivs der Kamera in einer Ebene befinden, wobei die Steuereinheit Bilddaten der Kamera empfängt;
- b. Ausrichtung der Kamera durch die Steuereinheit auf Grundlage der von der Kamera übermittelten Bilddaten derart, dass sich die optische Achse des Objektivs der Kamera in einer Linie mit dem Ventileinsatz des Ventilkörpers befindet;
- c. Ausrichtung des Aufpumpwerkzeuges durch die Steuereinheit auf Grundlage der ermittelten Position und Orientierung der Kamera derart, dass eine Wirkverbindung zwischen dem Reifenventil und dem Aufpumpwerkzeug herstellbar ist; und
- d. Herstellung einer Wirkverbindung zwischen dem Reifenventil und dem Aufpumpwerkzeug.
- a. Positioning a camera connected to a robot arm over the rim by means of a control unit until the position of the tire valve in space and the optical axis of a lens of the camera are in one plane, whereby the control unit receives image data from the camera;
- b. Alignment of the camera by the control unit on the basis of the image data transmitted by the camera such that the optical axis of the camera lens is in line with the valve insert of the valve body;
- c. Alignment of the inflation tool by the control unit based on the determined position and orientation of the camera such that that an operative connection can be established between the tyre valve and the inflation tool; and
- d. Establishment of an operative connection between the tire valve and the inflation tool.
Es kann vorgesehen sein, dass zur Positionierung der Kamera über der Felge der Ventileinsatz mittels eines Neuronalen Netzes erfasst wird. Dabei empfängt die Steuereinheit Bilddaten der Kamera und erkennt mittels des Neuronalen Netzes automatisch den Ventileinsatz, insbesondere den Stößel des Ventils.It can be provided that the valve insert is detected by means of a neural network in order to position the camera above the rim. The control unit receives image data from the camera and automatically detects the valve insert, in particular the valve tappet, using the neural network.
Zur Positionierung der Kamera kann es weiterhin vorgesehen sein, dass die Felge und die Kamera derart zueinander bewegt werden, bis der Abstand zwischen dem Ventileinsatz und der optischen Achse des Objektivs der Kamera minimal ist. In Ausführungsformen, in denen die Felge drehbar gelagert ist, kann dies durch eine Drehung der Felge erfolgen. Dabei wird die Kamera an eine definierte Position bewegt, in welcher, für eine definierte Menge an Produktvarianten von Felgen, das Ventil nach einer maximalen Rotation des Positioniertisches von 345° sichtbar wird. Die drehbar gelagerte Felge wird über die Erkennung des Ventileinsatzes im Kamerabild so positioniert, dass das Ventil innerhalb des Bewegungsradius' des Roboterarms optimal positioniert ist. Vorzugsweise werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Felgen mit einem Durchmesser von 14 Zoll bis 23 Zoll bearbeitet.To position the camera, it can also be provided that the rim and the camera are moved towards each other until the distance between the valve insert and the optical axis of the camera lens is minimal. In embodiments in which the rim is rotatably mounted, this can be done by rotating the rim. The camera is moved to a defined position in which, for a defined number of product variants of rims, the valve becomes visible after a maximum rotation of the positioning table of 345°. The rotatably mounted rim is positioned by detecting the valve insert in the camera image so that the valve is optimally positioned within the radius of movement of the robot arm. Rims with a diameter of 14 inches to 23 inches are preferably processed using the method according to the invention.
In einem nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Ausrichtung der Kamera derart, dass sich die optische Achse des Objektivs der Kamera in einer Linie mit dem Ventileinsatz des Ventilkörpers befindet. Mit anderen Worten wird die optische Achse des Objektivs der Kamera rechtwinklig zur Aufsatzoberfläche ausgerichtet. Ein in derselben Position befindliches Aufpumpwerkzeug kann in einem späteren Schritt aus dieser Position heraus an den Ventilaufsatz beziehungsweise an das Ventil gerade heran bewegt werden.In a next step of the method according to the invention, the camera is aligned in such a way that the optical axis of the camera lens is in line with the valve insert of the valve body. In other words, the optical axis of the camera lens is aligned at right angles to the attachment surface. An inflation tool in the same position can be moved from this position to the valve attachment or valve in a later step.
Insbesondere erfolgt eine radiale Bewegung des Roboterarms um den erkannten Ventileinsatz und eine permanente Übermittlung der von der Kamera aufgenommenen Bilder an die Steuereinheit.In particular, the robot arm moves radially around the detected valve insert and the images captured by the camera are permanently transmitted to the control unit.
Die Orientierung der Kamera wird dabei ebenfalls über die automatische Bilderkennung mittels des Neuronalen Netzes, genauer mittels U-net aus dem von der Kamera übermittelten Graustufenbild gewonnen. Dabei werden die von der Kamera übermittelten Bilder noch während der Bewegung der Kamera laufend analysiert.The orientation of the camera is also determined using automatic image recognition via the neural network, more precisely using U-net from the grayscale image transmitted by the camera. The images transmitted by the camera are continuously analyzed while the camera is moving.
Bevorzugt wird zur Ausrichtung der optischen Achse des Objektivs der Kamera in einer Linie mit dem Ventileinsatz die Kamera auf einer Kreisbahn um den Ventileinsatz bewegt, bis die Lage des Ventileinsatzes und die optische Achse des Objektivs übereinstimmen.To align the optical axis of the camera lens in line with the valve insert, the camera is preferably moved in a circular path around the valve insert until the position of the valve insert and the optical axis of the lens coincide.
Insbesondere werden mittels eines Neuronalen Netzes der Ventileinsatz und/oder die Außenkante der Gewindehülse des Ventilkörpers und/oder die Oberkante der Mutter des Reifenventils und/oder die Seitenkanten der Mutter erfasst. Es ist ebenfalls denkbar, dass andere markante optische Orientierungspunkte als die genannten erfasst werden, beispielsweise auch solche, die zum Zwecke der Erfassung im Vorfeld angebracht wurden.In particular, the valve insert and/or the outer edge of the threaded sleeve of the valve body and/or the upper edge of the tire valve nut and/or the side edges of the nut are detected by means of a neural network. It is also conceivable that other prominent optical landmarks than those mentioned are detected, for example those that were installed in advance for the purpose of detection.
Bei der Erfassung der Charakteristika des Ventils wird gemäß den Sollwerten, die ab dem Zeitpunkt der Erkennung der Charakteristika generiert werden, eine Positionierung auf Basis dieser Sollwerte durchgeführt.When the characteristics of the valve are detected, positioning is carried out based on the setpoints generated from the time the characteristics are detected.
Bevorzugt werden dabei aus den Bildkoordinaten der Außenkante der Gewindehülse des Ventilkörpers und/oder der Oberkante der Mutter des Reifenventils und/oder der Seitenkanten der Mutter jeweils ein Mittelpunkt ermittelt und der beziehungsweise die Mittelpunkte mit der Position des Ventileinsatzes verglichen. Die Abstandsberechnung erfolgt dabei kontinuierlich, bevorzugt mindestens 60 mal pro Sekunde. Der Roboter wird frei bewegt und das optische System beziehungsweise die Steuereinheit rechnet permanent. Das optische System beziehungsweise die Steuereinheit gibt die Bewegungsrichtung für den Roboter an beziehungsweise lässt den Roboter beim Erreichen der Soll-Position stoppen. Preferably, a center point is determined from the image coordinates of the outer edge of the threaded sleeve of the valve body and/or the upper edge of the tire valve nut and/or the side edges of the nut and the center point(s) are compared with the position of the valve insert. The distance calculation is carried out continuously, preferably at least 60 times per second. The robot is moved freely and the optical system or the control unit calculates continuously. The optical system or the control unit indicates the direction of movement for the robot or causes the robot to stop when the target position is reached.
Die Position des Ventileinsatzes wird dabei über den Mittelpunkt des Ventileinsatzes definiert.The position of the valve insert is defined by the center of the valve insert.
Dabei kann vorgehsehen sein, dass die Bewegung der Kamera unterbrochen wird, sobald der Abstand eines oder mehrerer der ermittelten Mittelpunkte zur Position des Ventileinsatzes minimal ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Bewegung der Kamera unterbrochen wird, sobald die Summe der Abstände mehrerer der ermittelten Mittelpunkte zur Position des Ventileinsatzes minimal ist.It can be provided that the movement of the camera is interrupted as soon as the distance of one or more of the determined center points to the position of the valve insert is minimal. Alternatively, it can be provided that the movement of the camera is interrupted as soon as the sum of the distances of several of the determined center points to the position of the valve insert is minimal.
Es kann ebenso vorgesehen sein, dass die Kamera durch die Steuereinheit auf den Bewegungspfad zurück bewegt wird, auf dem der Abstand eines oder mehrerer der ermittelten Mittelpunkte zur Position des Ventileinsatzes oder die Summe der Abstände mehrerer der ermittelten Mittelpunkte zur Position des Ventileinsatzes minimal war.It can also be provided that the camera is moved by the control unit back to the movement path on which the distance of one or more of the determined center points to the position of the valve insert or the sum of the distances of several of the determined center points to the position of the valve insert was minimal.
Zur Ausrichtung des Aufpumpwerkzeugs wird die ermittelte Position und Orientierung des Roboterarms von der Steuereinheit genutzt, um das Aufpumpwerkzeug mit gleicher Position und Orientierung auszurichten. Die Ausrichtung des Aufpumpwerkzeugs erfolgt dabei durch den gleichen oder einen weiteren Roboterarm.To align the inflation tool, the determined position and orientation of the robot arm is used by the control unit to align the inflation tool with the same position and orientation. The inflation tool is aligned by the same or another robot arm.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Herstellung einer Wirkverbindung zwischen dem Reifenventil und dem Aufpumpwerkzeug durch definierte Bewegung des mit der Kamera verbundenen Roboterarms erfolgt.It can be provided that an operative connection between the tire valve and the inflation tool is established by a defined movement of the robot arm connected to the camera.
Die definierte Bewegung kann dabei eine Drehung, beispielsweise eine 180°-Drehung und eine anschließende Linearbewegung des Roboterarms sein.The defined movement can be a rotation, for example a 180° rotation and a subsequent linear movement of the robot arm.
Dabei wird vorzugsweise die Linearbewegung des Roboterarms unterbrochen, sobald durch einen Sensor im Aufpumpwerkzeug die Verbindung zwischen Aufpumpwerkzeug und Reifenventil registriert wird. Dazu kann über einen justierbaren Endanschlag die Kontaktkraft definiert werden, bevor eine mit dem Befülladapter verbundene oder an dem Befülladapter ausgebildete Kontaktscheibe innerhalb des Schaltabstandes des Sensors, insbesondere des induktiven Näherungssensors, bewegt wird. Der Sensor speist sein Signal in eine zentrale SPS ein um die Bewegung des Roboterarms bei Kontakt zu stoppen.Preferably, the linear movement of the robot arm is interrupted as soon as a sensor in the inflation tool registers the connection between the inflation tool and the tire valve. To do this, the contact force can be defined using an adjustable end stop before a contact disk connected to the filling adapter or formed on the filling adapter is moved within the switching distance of the sensor, in particular the inductive proximity sensor. The sensor feeds its signal into a central PLC to stop the movement of the robot arm upon contact.
Weitergehend kann vorgesehen sein, dass der Befüllprozess gestartet wird, da Befülladapter und Ventil über einen dichten und definierten Kontakt verfügen.Furthermore, it can be provided that the filling process is started, since the filling adapter and valve have a tight and defined contact.
Reifenventile, an welchen ein Aufpumpwerkzeug mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug und oder dem erfindungsgemäßen System und/oder dem erfindungsgemäßen Verfahren positioniert werden kann, können beispielsweise Standard-Schrader-Ventile und/oder RDKS-Ventile (Reifendruckkontrollsystem-Ventile) und/oder Gummiventile sein.Tire valves on which an inflation tool with the tool according to the invention and/or the system according to the invention and/or the method according to the invention can be positioned can be, for example, standard Schrader valves and/or TPMS valves (tire pressure monitoring system valves) and/or rubber valves.
Das erfindungsgemäße Werkzeug, System und Verfahren stellt eine automatisierte kostengünstige Lösung für die Positionierung eines Aufpumpwerkzeugs auf einem Reifenventil einer Felge bei konstanter Qualität zur Verfügung. Durch die Möglichkeit der Automatisierung werden außerdem Personaleinsparungen ermöglicht.The tool, system and method according to the invention provides an automated, cost-effective solution for positioning an inflation tool on a tire valve of a rim while maintaining consistent quality. The possibility of automation also enables personnel savings.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
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1 : eine Seitansicht eines erfindungsgemäßen Systems; -
2 : eine weitere schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Systems; -
3 : eine Detailansicht eines Aufpumpwerkzeuges eines erfindungsgemäßen Werkzeuges im Längsschnitt -
4a : Beispielhafte Momentaufnahme der Kamera eines erfindungsgemäßen Werkzeuges während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens (Blick auf das Reifenventil einer Felge schräg); und -
4b : Beispielhafte Momentaufnahme der Kamera eines erfindungsgemäßen Werkzeuges während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens (Blick auf das Reifenventil einer Felge orthogonal).
-
1 : a side view of a system according to the invention; -
2 : another schematic view of a system according to the invention; -
3 : a detailed view of an inflation tool of a tool according to the invention in longitudinal section -
4a : Example snapshot of the camera of a tool according to the invention during the implementation of the method according to the invention (oblique view of the tire valve of a rim); and -
4b : Example snapshot of the camera of a tool according to the invention during the implementation of the method according to the invention (orthogonal view of the tire valve of a rim).
Die Wirkungsachse AA des Aufpumpwerkzeuges 2 und die optische Achse AK des Objektivs der Kamera 3 weisen eine definierte und unveränderliche räumliche Beziehung zueinander auf. In der dargestellten Ausführungsform sind die beiden Achsen parallel zueinander und versetzt angeordnet. Kamera 3 und Aufpumpwerkzeug 2 weisen in der dargestellten Ausführungsform in entgegengesetzte Richtungen.The axis of action A A of the
Die Steuereinheit zur Steuerung des Werkzeuges 1 ist in die Steuerung des Roboterarms 7 integriert oder separat über eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) eingebunden.The control unit for controlling the
In
Das Aufpumpwerkzeug 2 weist eine Hülse 4, einen beweglich im Inneren der Hülse 4 angeordneten Befülladapter 5 und einen im Inneren der Hülse 4 angeordneten Sensor 6 auf, welcher den Kontakt zwischen dem Befülladapter 5 und einem Reifenventil (in
Der Sensor 6 kann insbesondere ein induktiver Näherungssensor (Mikroschalter) sein. Über einen justierbaren Endanschlag 9 wird die Kontaktkraft definiert, bevor eine mit dem Befülladapter 5 verbundene oder an dem Befülladapter 5 ausgebildete Kontaktscheibe 10 innerhalb des Schaltabstandes des induktiven Näherungssensors 6 bewegt wird. Der Näherungssensor 6 speist sein Signal in die Robotersteuerung ein um die Bewegung des Roboterarms bei Kontakt mit dem Reifenventil zu stoppen.The
Ebenfalls in
In den
Nachdem die Kamera 3 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem ersten Schritt derart über der Felge F positioniert wurde, dass sich die Lage des Reifenventils V im Raum und die optische Achse AK des Objektivs der Kamera in einer Ebene befinden, erfolgt in einem zweiten Schritt die Ausrichtung der Kamera 3 durch die Steuereinheit derart, dass sich die optische Achse AK des Objektivs der Kamera 3 in einer Linie mit dem Ventileinsatz V12 des Ventilkörpers V1 befindet.After the
Dazu werden mittels eines Neuronalen Netzes der Ventileinsatz V12 und/oder die Außenkante der Gewindehülse V11 des Ventilkörpers V1 und/oder die Oberkante V21 der Mutter V2 des Reifenventils V und/oder die Seitenkanten V22 der Mutter V2 erfasst.For this purpose, the valve insert V12 and/or the outer edge of the threaded sleeve V11 of the valve body V1 and/or the upper edge V21 of the nut V2 of the tire valve V and/or the side edges V22 of the nut V2 are detected by means of a neural network.
Aus den Bildkoordinaten der Außenkante der Gewindehülse V11 des Ventilkörpers V1 und/oder der Oberkante V21 der Mutter V2 des Reifenventils V und/oder der Seitenkanten V22 der Mutter V2 wird jeweils ein Mittelpunkt ermittelt und der beziehungsweise die Mittelpunkte mit der Position des Ventileinsatzes V12 verglichen. Die Abstandsberechnung erfolgt dabei kontinuierlich, bevorzugt mindestens 60 mal pro Sekunde. Das optische System beziehungsweise die Steuereinheit gibt die Bewegungsrichtung für den Roboter an beziehungsweise lässt den Roboter beim Erreichen der Soll-Position stoppen. Dabei ist die Soll-Position dann erreicht, wenn der Abstand eines oder mehrerer der ermittelten Mittelpunkte zum Ventilkörper V11 minimal ist.A center point is determined from the image coordinates of the outer edge of the threaded sleeve V11 of the valve body V1 and/or the upper edge V21 of the nut V2 of the tire valve V and/or the side edges V22 of the nut V2 and the center point(s) are compared with the position of the valve insert V12. The distance is calculated continuously, preferably at least 60 times per second. The optical system or the control unit indicates the direction of movement for the robot or causes the robot to stop when the target position is reached. The target position is reached when the distance of one or more of the determined center points to the valve body V11 is minimal.
Konstruktiv bedingt liegen der Mittelpunkt der Oberkante V21 der Mutter V2 und der Mittelpunkt der Seitenkanten V22 der Mutter V2 meist nahezu übereinander.Due to the design, the center point of the upper edge V21 of the nut V2 and the center point of the side edges V22 of the nut V2 are usually almost on top of each other.
Die Position des Ventileinsatzes wird über den Mittelpunkt des Ventileinsatzes definiert.The position of the valve insert is defined by the center of the valve insert.
Bei der in
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- WerkzeugTool
- 22
- AufpumpwerkzeugInflation tool
- 33
- Kameracamera
- 44
- HülseSleeve
- 55
- BefülladapterFilling adapter
- 66
- Sensorsensor
- 77
- RoboterarmRobot arm
- 88th
- RadbefestigungWheel attachment
- 99
- justierbarer Endanschlagadjustable end stop
- 1010
- KontaktscheibeContact disc
- AAA.A.
- Wirkungsachse des AufpumpwerkzeugesAxis of action of the inflation tool
- AKAC
- optische Achse des Objektivs der Kameraoptical axis of the camera lens
- FF
- Felgerim
- VV
- ReifenventilTire valve
- V1V1
- VentilkörperValve body
- V11V11
- GewindehülseThreaded sleeve
- V12V12
- VentileinsatzValve insert
- V2V2
- MutterMother
- V21V21
- Oberkante der MutterUpper edge of the nut
- V22V22
- Seitenkanten der MutterSide edges of the nut
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 2008119962 A1 [0007]US 2008119962 A1 [0007]
- EP 1995083 A1 [0008]EP1995083A1 [0008]
Claims (13)
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Applications Claiming Priority (1)
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| DE102022127300.8A DE102022127300A1 (en) | 2022-10-18 | 2022-10-18 | Tool, system and method for automated positioning of an inflation tool on a tire valve of a rim |
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Family Applications (1)
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-
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