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DE10242769C1 - Position measuring method for robot-guided workpiece using optical sensors in known positions relative to fixed tool - Google Patents

Position measuring method for robot-guided workpiece using optical sensors in known positions relative to fixed tool

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Publication number
DE10242769C1
DE10242769C1 DE2002142769 DE10242769A DE10242769C1 DE 10242769 C1 DE10242769 C1 DE 10242769C1 DE 2002142769 DE2002142769 DE 2002142769 DE 10242769 A DE10242769 A DE 10242769A DE 10242769 C1 DE10242769 C1 DE 10242769C1
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DE
Germany
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workpiece
robot
sensors
tool
tcp
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DE2002142769
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Thomas Pagel
Johannes Kemp
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Individual
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Abstract

The method provides the position of a workpiece (5) relative to a tool (4) fixed in relation to the base (2) of the industrial robot (1) via fixed optical sensors (S1,S2,S3), the position of the robot defined by robot position coordinates (R) and tool center point coordinates, the position coordinates of the tool providing the tool center point (TCP) for the robot. The robot coordinates are converted into the tool center point coordinate system and used for calculation of the workpiece position in conjunction with the known position of the sensors relative to the tool center point. An Independent claim for a measuring device for measuring the position of a robot-guided workpiece is also included.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung der Lage von robotergeführ­ ten Werkstücken in Bezug auf ein ortsfest zum Sockel eines Industrieroboters angeordnetes Werkzeug mit optischen Sensoren, die ortsfest in Bezug auf das Werkzeug angeordnet sind, wobei die Lage des Industrieroboters mit Roboterla­ gekoordinaten und Tool-Center-Point (TCP)-Koordinaten beschrieben wird.The invention relates to a method for measuring the position of robot-guided workpieces in relation to a stationary base of an industrial robot Arranged tool with optical sensors that are stationary in relation to the Tool are arranged, the location of the industrial robot with Robot La coordinates and tool center point (TCP) coordinates is described.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Messeinrichtung zum Vermessen der Lage von robotergeführten Werkstücken in Bezug auf ein ortsfest zum Sockel eines Industrieroboters angeordnetes Werkzeug mit optischen Sensoren, die ortsfest in Bezug auf das Werkzeug angeordnet sind, wobei die Lage des Industrieroboters mit Roboterlagekoordinaten und Tool-Center-Point (TCP)-Koordinaten beschrie­ ben wird.The invention further relates to a measuring device for measuring the position of robot-guided workpieces in relation to a stationary to the base of a Industrial robot arranged tool with optical sensors that are stationary in Are arranged with respect to the tool, the location of the industrial robot with robot position coordinates and tool center point (TCP) coordinates will.

Industrieroboter haben zum Anfahren beliebiger Punkte innerhalb eines Arbeits­ raumes mehrere miteinander verbundene Arme, einen Handflansch am Ende des letzten Arms der miteinander verketteten Arme und beispielsweise einen Greifer als Werkzeug, das an dem Handflansch angebracht ist.Industrial robots have to move to any point within a work several interconnected arms, a hand flange at the end of the  last arms of the linked arms and for example a gripper as a tool attached to the hand flange.

Die Lage und Orientierung des Handflansches oder des Arbeitspunktes des an dem Handflansch angebrachten Greifers kann in einem ortsfesten roboterunab­ hängigen Weltkoordinatensystem oder in einem ortsfesten auf einen Veranke­ rungspunkt des Industrieroboters bezogenen Basiskoordinatensystem erfolgen. Die Beschreibung der Lage der Freiheitsgrade, d. h. der Achsen und der Handori­ entierung, erfolgt hingegen in Roboterkoordinaten, wobei ausgehend von der Grundachse des Roboters, d. h. des Basiskoordinatensystems, für jedes Gelenk ein Achsen-Roboterkoordinatensystem definiert ist, das die jeweilige Lage jeder Achse bezogen auf ihre vorhergehende Achse beschreibt. Der Zusammenhang der Achsen-Roboterkoordinatensysteme eines Industrieroboters wird durch defi­ nierte Koordinatentransformationen beschrieben. Durch Vorgabe der Lage und der Orientierung des Handflansches oder des Arbeitspunktes eines Werkzeugs im Weltkoordinatensystem können somit durch Koordinatentransformation die Ach­ sen-Robotorkoordinaten berechnet werden, um die einzelnen Achsen des Industrieroboters ansteuern zu können.The location and orientation of the hand flange or the working point of the the gripper attached to the hand flange can be mounted in a fixed robot dependent world coordinate system or in a fixed on an anchoring base coordinate system based on the industrial robot. The description of the location of the degrees of freedom, i. H. the axes and the handori entation, on the other hand, takes place in robot coordinates, starting from the Basic axis of the robot, d. H. of the basic coordinate system, for each joint an axis robot coordinate system is defined, which is the respective location of each Describes axis related to its previous axis. The relationship the axis robot coordinate systems of an industrial robot is defined by defi described coordinate transformations. By specifying the location and the orientation of the hand flange or the working point of a tool in the The world coordinate system can thus transform the axes through coordinate transformation robot coordinates are calculated around the individual axes of the To control industrial robots.

Die Lage eines Arbeitspunktes eines Werkzeuges, das an den Handflansch des Industrieroboters angebracht ist, wird, wie beispielsweise in der DE 195 07 561 A1 dargelegt, durch so genannte TCP-Lagekoordinaten beschrieben. Die Pro­ grammierung des Industrieroboters erfolgt auf der Basis des Handflansches und der festgelegten TCP-Lagekoordinaten, die als Tool-Center-Point (TCP) bekannt sind. Die TCP-Lagekoordinaten sind ebenso wie die Achsen-Roboterkoordinaten jeweils ein Vektor mit sechs Dimensionen. Die ersten drei Koordinaten definieren die Lage des Arbeitspunktes relativ zu dem Werkzeugbasispunkt des Industriero­ boters, d. h. des Befestigungspunktes des Werkzeugs an dem Handflansch. Die anderen drei Koordinaten definieren die Orientierung der Achsen des Ar­ beitspunktes relativ zu dem Werkzeugbasispunkt. The location of a working point of a tool attached to the hand flange of the Industrial robot is attached, such as in DE 195 07 561 A1 outlined, described by so-called TCP position coordinates. The pro The industrial robot is programmed on the basis of the hand flange and the specified TCP location coordinates, known as the Tool Center Point (TCP) are. The TCP position coordinates are just like the axis robot coordinates each a vector with six dimensions. Define the first three coordinates the position of the working point relative to the tool base point of the Industriero boters, d. H. the attachment point of the tool on the hand flange. The another three coordinates define the orientation of the axes of the Ar working point relative to the tool base point.  

Wenn nun ein Werkstück von einem Greifer des Industrieroboters aufgenommen und im Raum zu einem Werkzeug verfahren ist, das ortsfest in Bezug auf den Sockel des Industrieroboters angeordnet ist, muss die Lage des Werkstücks ge­ nau vermessen werden, damit der Industrieroboter Bearbeitungspunkte an dem Werkstück genau zu dem Werkzeug fahren kann.If a workpiece is now picked up by a gripper of the industrial robot and has moved in space to a tool that is stationary in relation to the Base of the industrial robot is arranged, the position of the workpiece must be ge nau be measured so that the industrial robot processing points on the Workpiece can move exactly to the tool.

Die Vermessung wird herkömmlicherweise, wie beispielsweise in der DE 100 16 963 C2 offenbart ist, mit Hilfe von Kameras durch Aufnehmen und Auswerten von Bildprojektionen des Werkstücks vorgenommen. Dies ist relativ aufwändig.The measurement is conventional, such as in DE 100 16 963 C2 is disclosed with the help of cameras by recording and evaluating made from image projections of the workpiece. This is relatively complex.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein verbessertes Verfahren zur Vermessung der Lage von robotergeführten Werkstücken zu schaffen, das mit geringem Messaufwand eine hochgenaue und schnelle Lagevermessung von Werkstücken ermöglicht.The object of the invention was therefore to provide an improved method for measurement the position of robot-guided workpieces to create that with little Measuring effort a highly precise and quick position measurement of workpieces allows.

Die Aufgabe wird mit dem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß gelöst durch die Schritte:
The object is achieved according to the invention with the generic method by the steps:

  • - Festlegen des TCP-Koordinatensystems relativ zu den Lagekoordinaten des Werkzeugs, wobei die Lagekoordinaten des Werkzeugs den Tool- Center-Point (TCP) für den Industrieroboter bilden,- Define the TCP coordinate system relative to the position coordinates of the tool, whereby the position coordinates of the tool Form a center point (TCP) for the industrial robot,
  • - Führen von Werkstück-Basispunkten zu den Sensoren und- Guide workpiece base points to the sensors and
  • - Bestimmen der Lage des Werkstücks durch Transformation der Roboterla­ gekoordinaten in das TCP-Koordinatensystem und Berechnen der Lage aus den transformierten Roboterlagekoordinaten, der bekannten Lage der Sen­ soren zueinander und der bekannten Lage von Sensoren zu dem Tool- Center-Point.- Determine the position of the workpiece by transforming the robot position coordinates in the TCP coordinate system and calculate the position the transformed robot position coordinates, the known position of the sen sensors to each other and the known position of sensors to the tool Center Point.

Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, zur Lagevermessung das Werkstück in Bezug auf ortsfeste Sensoren zu verfahren und die Lage auf der Basis der Ro­ boterlagekoordinaten zu bestimmen. Dabei wird die Position der Sensoren auf den Tool-Center-Point des Industrieroboters bezogen, der nicht wie herkömmlich als TCP des Greifers am Handflansch des Industrieroboters, sondern das ortsfest zu dem Sockel des Industrieroboters angeordnete Werkzeug den TCP bildet. Dem Verfahren liegt also der Gedanke zu Grunde, für die Vermessung der Lage eines Werkstücks die Koordinatentransformation umzudrehen und quasi das be­ wegte Werkstück als festes Weltkoordinatensystem und das ortsfeste Werkzeug mit den ortsfest hierzu angeordneten Sensoren als bewegtes TCP- Koordinatensystem des Industrieroboters festzulegen. Dies führt dazu, dass die Lage des Werkstücks aus transformierten Roboterkoordinaten bestimmt werden kann, ohne dass die absolute Position des Werkstücks im Raum der Sensoren bestimmt werden muss.According to the invention, it is thus proposed to measure the position of the workpiece to move with respect to fixed sensors and the location based on the Ro to determine the position of the robot. The position of the sensors is up referred to the tool center point of the industrial robot, which is not as conventional as the TCP of the gripper on the hand flange of the industrial robot, but the stationary tool arranged to the base of the industrial robot forms the TCP. The method is therefore based on the idea of measuring the situation of a workpiece to reverse the coordinate transformation and quasi the be moved the workpiece as a fixed world coordinate system and the stationary tool with the stationary sensors arranged as moving TCP Define coordinate system of the industrial robot. This causes the The position of the workpiece can be determined from transformed robot coordinates can without the absolute position of the workpiece in the space of the sensors must be determined.

Vorzugsweise erfolgt ein Bestimmen von Sollpositionen von Basispunkten eines Kalibrier-Werkstücks durch Führen der Werkstücks-Basispunkte zu den Sensoren so lange, bis jeweils mindestens ein Sensor einen Werkstück-Basispunkt erkannt hat. Dann werden die Sollpositionen als Positionsdifferenz zwischen dem Tool- Center-Point und den transformierten Roboterlagekoordinaten ermittelt. Es wird somit vorgeschlagen, in einer Kalibrierfahrt mit einem optimal eingespannten und ausgerichteten Kalibrier-Werkstück die Differenz eines Sensors zu dem Tool- Center-Point zu bestimmen, der durch das Werkzeug festgelegt wird. Diese Soll­ positionen der Sensoren werden als sogenannte Nullpositionen abgespeichert.Desired positions of base points are preferably determined Calibration workpiece by guiding the workpiece base points to the sensors until at least one sensor detects a workpiece base point Has. Then the target positions as the position difference between the tool Center point and the transformed robot position coordinates determined. It will thus proposed in a calibration run with an optimally clamped and aligned calibration workpiece the difference of a sensor to the tool To determine the center point that is determined by the tool. This should positions of the sensors are stored as so-called zero positions.

Im Folgenden wird die Orientierung des Werkstücks aus der Abweichung der bei der Vermessung entsprechender Werkstück-Basispunkte ermittelten Positionen von den Sollpositionen bestimmt. Die Lage des Werkstücks wird somit als Offset zwischen der tatsächlichen Lage des Werkstücks und einer Soll-Lage eines Kali­ brier-Werkstücks von den Sollpositionen bestimmt. Mit anderen Worten wird die Lageabweichung aus der Verschiebung der Werkstück-Basispunkte als quasi Verschiebung der Sensoren im Bezug auf ihre Sollpositionen bestimmt, da das Verfahren in dem TCP-Koordinatensystem bezogen auf die Sensoren durchge­ führt wird.In the following, the orientation of the workpiece from the deviation of the the measurement of corresponding workpiece base points determined by the target positions. The position of the workpiece is thus used as an offset between the actual position of the workpiece and a target position of a potash brier workpiece determined from the target positions. In other words  Position deviation from the displacement of the workpiece base points as quasi Displacement of the sensors in relation to their target positions determined because that Procedures in the TCP coordinate system related to the sensors leads.

Vorzugsweise in einem zweiten Schritt anschließend auf den vorher beschriebe­ nen Schritt der Bestimmung der Orientierung des Werkstücks wird die Höhenlage des Werkstücks in Bezug auf die durch die Sensoren aufgespannte Ebene be­ stimmt. Hierzu wird das Werkstück über die Sensoren so lange geführt, bis die Sensoren die Werkstückoberfläche erkannt haben. Die Höhenlage wird aus den transformierten Roboterlagekoordinaten und der bekannten Lage der Sensoren zueinander im TCP-Koordinatensystem berechnet.Preferably in a second step then on the previously described NEN step of determining the orientation of the workpiece is the altitude of the workpiece in relation to the plane spanned by the sensors Right. For this purpose, the workpiece is guided over the sensors until the Sensors have recognized the workpiece surface. The altitude is from the transformed robot position coordinates and the known position of the sensors to each other in the TCP coordinate system.

Das Werkstück wird also an definierten Punkten durch den Industrieroboter in die Ebene der Sensoren gebracht. Mit den Roboterlagekoordinaten ist dann die Ausrichtung des Werkstücks auf die durch die Sensoren aufgespannte Ebene bekannt. Durch Transformation der Roboterlagekoordinaten in das TCP- Koordinatensystem kann dann wie oben beschrieben eine Verlagerung der Sen­ sorpositionen zu vorher bestimmten Sollpositionen unmittelbar durch Differenz­ bildung bestimmt werden, welche die Höhenlageänderung des Werkstücks be­ schreibt.The workpiece is therefore moved in at defined points by the industrial robot brought the level of the sensors. Then with the robot position coordinates Alignment of the workpiece on the plane spanned by the sensors known. By transforming the robot position coordinates into the TCP The coordinate system can then shift the sen as described above Target positions to previously determined target positions directly by difference education are determined, which be the change in height of the workpiece writes.

Vorzugsweise erfolgt zunächst ein Vermessen von Werkstück-Bezugspunkten, die jeweils an einer Kante des Werkstücks liegen. Anschließend wird dann wie oben beschrieben die Höhenlage des Werkstücks durch Führen definierter Ober­ flächenpunkte des Werkstücks zu den Sensoren ausgehend von den ermittelten Kantenpositionen vermessen. Da die Position der Oberflächenpunkte zu den Werkstück-Bezugspunkten an den Kanten des Werkstücks als bekannt und kor­ rekt vorausgesetzt wird, können diese Oberflächenpunkte genau angefahren werden, nachdem vorher eine Kantenvermessung durchgeführt wurde. Dadurch wird sichergestellt, dass die Höhenlage an den vordefinierten Oberflächenpunk­ ten bestimmt wird.Preferably, workpiece reference points are first measured, each lying on an edge of the workpiece. Then how The height of the workpiece described above by guiding defined surfaces surface points of the workpiece to the sensors based on the determined Measure edge positions. Because the position of the surface points to the Workpiece reference points on the edges of the workpiece as known and correct provided that these surface points can be approached exactly after an edge measurement has been carried out beforehand. Thereby  ensures that the altitude is at the predefined surface point is determined.

Dabei erfolgt vorzugsweise ein Bestimmen der Lage von Basiskanten des Werk­ stücks durch Vermessen der Werkstück-Bezugspunkte und Führen des Werk­ stücks relativ zu den Basiskanten. Die weitere Führung des Werkstücks erfolgt somit auf der Basis der vorher vermessenen Basiskanten.The position of base edges of the work is preferably determined by measuring the workpiece reference points and guiding the work pieces relative to the base edges. The workpiece is guided further thus on the basis of the previously measured base edges.

Als Sensoren werden vorzugsweise drei Lasertriangulationssensoren eingesetzt. Die mindestens drei Sensoren sind insbesondere erforderlich, um eine Höhen­ messung durchführen zu können.Three laser triangulation sensors are preferably used as sensors. The at least three sensors are particularly required to detect a height to be able to carry out measurements.

Die Aufgabe wird weiterhin durch die gattungsgemäße Messeinrichtung gelöst durch eine Messauswerteeinheit, die mit einer Industrierobotersteuerung gekop­ pelt und zur Bestimmung der Lage des Werkstücks nach dem oben genannten Verfahren ausgebildet ist. Das Verfahren zur Lagebestimmung und Festlegung des TCP-Koordinatensystems können insbesondere durch Programmieren einer prozessorgestützten Messauswerteeinheit erfolgen.The task is still solved by the generic measuring device by a measurement evaluation unit, which is coupled with an industrial robot control pelt and to determine the position of the workpiece according to the above Process is formed. The procedure for determining and determining the position the TCP coordinate system can be programmed in particular by programming a processor-supported measurement evaluation unit.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigt:The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing tert. It shows:

Fig. 1 perspektivische Skizze eines Industrieroboters mit Werkstück und ortsfest in Bezug auf ein Werkzeug angeordnete Sensoren. Fig. 1 perspective sketch of an industrial robot with workpiece and stationary with respect to a tool arranged sensors.

Die Fig. 1 lässt einen Industrieroboter 1 erkennen, der mit seinem Sockel 2 auf einer Ebene 3 montiert ist. Auf der Ebene 3 ist ein Werkzeug 4 ortsfest zu dem Sockel 2 angeordnet, um ein von dem Industrieroboter geführtes Werkstück 5 zu bearbeiten. Figs. 1 reveals an industrial robot 1, which is mounted with its base 2 to a tier 3. On level 3 , a tool 4 is arranged in a fixed position relative to the base 2 in order to machine a workpiece 5 guided by the industrial robot.

Der Industrieroboter 1 hat in bekannter Weise eine Anzahl von mit Gelenken miteinander verbundenen Armen mit einem Greifer 6 für das Werkstück 5, der an einem Handflansch 7 an dem Ende der miteinander verketteten Arme angeordnet ist.The industrial robot 1 has in a known manner a number of arms connected to one another with a gripper 6 for the workpiece 5 , which is arranged on a hand flange 7 at the end of the linked arms.

Der Industrieroboter 1 kann in herkömmlicher Weise durch Koordinaten in einem Weltkoordinatensystem gesteuert werden, das beispielsweise durch die Ebene 3 festgelegt ist. Das Ergebnis der Steuerung ist eine Verlagerung des Greifers 6, der einen in Bezug auf einen Handflansch 7 des Industrieroboters 1 festgelegten Tool-Center-Point (TCP-Lagekoordinaten) hat und ein eigenes TCP- Koordinatensystem aufspannt. Herkömmlicherweise wird bei der Steuerung des Industrieroboters 1 eine Transformation dieses TCP-Koordinatensystems über die jeweiligen Roboterachsen-Koordinatensysteme der aneinander gelenkten Robo­ terachsen zurück zum Weltkoordinatensystem durchgeführt.The industrial robot 1 can be controlled in a conventional manner by coordinates in a world coordinate system, which is defined, for example, by plane 3 . The result of the control is a displacement of the gripper 6 , which has a tool center point (TCP position coordinates) which is defined in relation to a hand flange 7 of the industrial robot 1 and which spans its own TCP coordinate system. Conventionally, when the industrial robot 1 is controlled, a transformation of this TCP coordinate system is carried out back to the world coordinate system via the respective robot axis coordinate systems of the robot axes which are steered together.

Erfindungsgemäß erfolgt die Steuerung des Industrieroboters 1 umgekehrt indem das Werkzeug 4 den Tool-Center-Point für den Industrieroboter 1 bildet. Das ei­ gentliche TCP-Koordinatensystem des Greifers 6 wird hingegen als Weltkoordi­ natensystem ortsfest betrachtet. According to the invention, the control of the industrial robot 1 takes place in reverse, in that the tool 4 forms the tool center point for the industrial robot 1 . The actual TCP coordinate system of the gripper 6 , on the other hand, is considered to be stationary as a world coordinate system.

In ortsfester Lage zu dem Werkzeug 4 sind mindestens drei Lasertriangulations- Sensoren S1, S2 und S3 vorzugsweise auf der Ebene 3 angeordnet. Die Verlage­ rung der Sensoren S1, S2 und S3 zu dem Werkzeug 4 beträgt dann Δzyj mit dem Index j = 1, 2 und 3.At least three laser triangulation sensors S 1 , S 2 and S 3 are preferably arranged on plane 3 in a fixed position relative to tool 4 . The displacement of the sensors S 1 , S 2 and S 3 to the tool 4 is then Δzy j with the index j = 1, 2 and 3.

In einer ersten Messfahrt werden Werkstück-Basispunkte B1, B2, . . . BY mit dem Index y als ganzer Zahl vermessen, die an den Kanten KY des Werkstücks 5 lie­ gen. Hierzu werden die Werkstück-Basispunkte By zu mindestens einem Lasertri­ angulationssensor Sj geführt. Dabei wird durch Unterbrechen des taserstrahls erkannt, dass sich der Werkstück-Basispunkt By genau im Messpunkt des Laser­ triangulationssensors Sj befindet. Aus der durch das festgelegte TCP- Koordinatensystem bekannten Lage des Sensors Sj sowie aus den bekannten Roboterlagekoordinaten R des Greifers 6 kann dann durch Transformation die Lage des gemessenen Werkstück-Bezugspunktes By in Bezug auf den Tool- Center-Point des Greifers 6 im Koordinatensystem des Greifers 6 berechnet wer­ den.In a first measurement run, workpiece base points B1, B2,. , , Measure B Y with the index y as an integer lying on the edges K Y of the workpiece 5. For this purpose, the workpiece base points B y are guided to at least one laser triangulation sensor S j . By interrupting the laser beam, it is recognized that the workpiece base point B y is exactly in the measuring point of the laser triangulation sensor S j . From the position of the sensor S j known from the defined TCP coordinate system and from the known robot position coordinates R of the gripper 6 , the position of the measured workpiece reference point B y with respect to the tool center point of the gripper 6 in the coordinate system can then be transformed of the gripper 6 who calculated the.

Anschließend wird das Werkstück 5 ausgehend von den vermessenen Kanten KY bzw. Werkstück-Basispunkten By derart über die Sensoren S1, S2 und S3 verfah­ ren, dass definierte Oberflächenpunkte des Werkstücks, die im bekannten Ab­ stand zu den vermessenen Werkstück-Basispunkten By oder Werkstückkanten Ky liegen, über die Lasertriangulationssensoren S1, S2 und S3 gebracht werden. So­ bald auf diese Weise die Oberflächenpunkte auf die durch die Lasertriangulati­ onssensoren Sj aufgespannte Ebene ausgerichtet sind, werden die Roboterlage­ koordinaten des Greifers 6 aufgenommen und in das TCP-Koordinatensystem transformiert. Aus der Lagedifferenz zu der aufgrund der ortsfesten Anordnung der Sensoren Sj zueinander bekannten Soll-Lage wird dann die Höhenlage des Werkstücks 5 bestimmt. Then, starting from the measured edges K Y or workpiece base points B y , the workpiece 5 is moved via the sensors S 1 , S 2 and S 3 in such a way that defined surface points of the workpiece, which were in the known distance from the measured workpiece Base points B y or workpiece edges K y lie over which laser triangulation sensors S 1 , S 2 and S 3 are brought. As soon as the surface points are aligned in this way to the plane spanned by the laser triangulation sensors S j , the robot position coordinates of the gripper 6 are recorded and transformed into the TCP coordinate system. The height position of the workpiece 5 is then determined from the positional difference from the target position known to one another due to the fixed arrangement of the sensors S j .

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in einer Kalibrierfahrt die Lage der Werkstück- Basispunkte B und die Höhenlage eines optimal in einem Greifer 6 eingespannten und fehlerfreien Kalibrier-Werkstücks vermessen wird. Dabei werden Sollpositio­ nen ermittelt und abgespeichert. Im Betrieb wird dann nur noch die Differenz der gemessenen Positionen zu den Sollpositionen bestimmt und hieraus eine Ver­ schiebung des Werkstücks 5 in Bezug auf ein optimal ausgerichtetes Kalibrier- Werkstück berechnet. Aus der Verschiebung ergibt sich bei der bekannten Aus­ richtung des Kalibrier-Werkstücks dann die Lage des Werkstücks 5.It is particularly advantageous if, during a calibration run, the position of the workpiece base points B and the height of an error-free calibration workpiece optimally clamped in a gripper 6 are measured. Target positions are determined and saved. In operation, only the difference between the measured positions and the target positions is then determined and from this a displacement of the workpiece 5 with respect to an optimally aligned calibration workpiece is calculated. The position of the workpiece 5 then results from the displacement in the known direction of the calibration workpiece.

Der Industrieroboter 1 wird mit einer herkömmlichen Industrierobotersteuerung 8 angesteuert, an die eine erfindungsgemäße Messauswerteeinheit 9 gekoppelt ist, beispielsweise ein Computer. Die Sensoren Sj sind mit der Messauswerteeinheit 9 verbunden und die Messauswerteeinheit 9 ist ihrerseits mit der Industrierobo­ tersteuerung 8 gekoppelt. Dabei ist die Messauswerteeinheit 9 so programmiert, dass das oben beschriebene Messverfahren ausgeführt werden kann.The industrial robot 1 is controlled with a conventional industrial robot controller 8 to which a measurement evaluation unit 9 according to the invention is coupled, for example a computer. The sensors S j are connected to the measurement evaluation unit 9 and the measurement evaluation unit 9 is in turn coupled to the industrial robot control 8 . The measurement evaluation unit 9 is programmed so that the measurement method described above can be carried out.

Claims (7)

1. Verfahren zur Vermessung der Lage von robotergeführten Werkstücken (5) in Bezug auf ein ortsfest zum Sockel (2) eines Industrieroboters (1) ange­ ordnetes Werkzeug (4) mit optischen Sensoren (Sj), die ortsfest in Bezug auf das Werkzeug (4) angeordnet sind, wobei die Lage des Industrierobo­ ters (1) mit Roboterlagekoordinaten (R) und Tool-Center-Point (TCP)- Koordinaten beschrieben wird, gekennzeichnet durch
Festlegen des TCP-Koordinatensystems relativ zu den Lagekoordina­ ten des Werkzeugs (4), wobei die Lagekoordinaten des Werkzeugs (4) den Tool-Center-Point (TCP) für den Industrieroboter (1) bilden,
Führen von Werkstück-Basispunkten (By) zu den Sensoren (Sj) und
Bestimmen der Lage des Werkstücks (5) durch Transformation der Roboterlagekoordinaten (R) in das TCP-Koordinatensystem und Be­ rechnen der Lage aus den transformierten Roboterlagekoordinaten (R) sowie der bekannten Lage der Sensoren (Sj) zueinander und/oder der bekannten Lage von Sensoren (Sj) zu dem Tool-Center-Point (TCP).1. Method for measuring the position of robot-guided workpieces ( 5 ) in relation to a tool ( 4 ) arranged fixed to the base ( 2 ) of an industrial robot ( 1 ) with optical sensors (S j ), which are fixed in relation to the tool ( 4 ) are arranged, the position of the industrial robot ( 1 ) being described with robot position coordinates (R) and tool center point (TCP) coordinates, characterized by
Specifying the TCP coordinate system relative to the position coordinates of the tool ( 4 ), the position coordinates of the tool ( 4 ) forming the tool center point (TCP) for the industrial robot ( 1 ),
Guide workpiece base points (B y ) to sensors (S j ) and
Determining the position of the workpiece ( 5 ) by transforming the robot position coordinates (R) into the TCP coordinate system and calculating the position from the transformed robot position coordinates (R) and the known position of the sensors (S j ) to each other and / or the known position of Sensors (S j ) to the tool center point (TCP). 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
Bestimmen von Sollpositionen von Basispunkten (By) eines Kalibrier- Werkstücks durch Führen der Werkstück-Basispunkte (By) zu den Sensoren (Sj) bis jeweils mindestens ein Sensor (Sj) einen Werk­ stück-Basispunkt (By) erkannt hat, und Ermitteln der Sollpositionen als Positionsdifferenz zwischen dem Tool-Center-Point (TCP) und den transformierten Roboterlagekoordinaten (R),
Bestimmen der Orientierung des Werkstücks (5) aus der Abwei­ chung der bei der Vermessung entsprechender Werkstück- Basispunkte (By) ermittelten Positionen von den Sollpositionen.2. The method according to claim 1, characterized by
Determining target positions of base points (B y ) of a calibration workpiece by guiding the workpiece base points (B y ) to the sensors (S j ) until at least one sensor (S j ) has detected a workpiece base point (B y ) , and determining the target positions as the position difference between the tool center point (TCP) and the transformed robot position coordinates (R),
Determining the orientation of the workpiece ( 5 ) from the deviation of the positions determined during the measurement of the corresponding workpiece base points (B y ) from the target positions. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Bestimmen der Höhenlage des Werkstücks (5) in Bezug auf die durch die Sensoren (Sj) aufgespannte Ebene durch Führen des Werkstücks (5) über die Sensoren (Sj) so lange, bis die Sensoren (Sj) die Werkstückoberfläche erkannt haben, und Berechnen der Höhenlage aus den transformierten Roboterlagekoordi­ naten (R) und der bekannten Lage der Sensoren (Sj) zueinander im TCP- Koordinatensystem.3. The method according to claim 1 or 2, characterized by determining the height of the workpiece ( 5 ) in relation to the plane spanned by the sensors (S j ) by guiding the workpiece ( 5 ) via the sensors (S j ) until the sensors (S j ) have recognized the workpiece surface, and calculating the altitude from the transformed robot position coordinates (R) and the known position of the sensors (S j ) to one another in the TCP coordinate system. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Vermessen der Orientierung des Werkstücks (5) durch Vermessen von Werkstück-Basispunkten (By), die jeweils an einer Kante (Ky) des Werkstücks (5) liegen, und anschließendes Vermessen der Höhenlage des Werkstücks (5) durch Führen definierter Oberflächenpunkte des Werk­ stücks (5) zu den Sensoren ausgehend von der ermittelten Orientierung. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized by measuring the orientation of the workpiece ( 5 ) by measuring workpiece base points (B y ), each lying on an edge (K y ) of the workpiece ( 5 ), and then measuring the Height of the workpiece ( 5 ) by guiding defined surface points of the workpiece ( 5 ) to the sensors based on the determined orientation. 5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Bestimmen der Lage von Basiskanten (Ky) des Werkstücks (5) durch Vermessen der Werkstück- Bezugspunkte (By) und Führen des Werkstücks (5) relativ zu den Basiskan­ ten (Ky).5. The method according to claim 4, characterized by determining the position of base edges (K y ) of the workpiece ( 5 ) by measuring the workpiece reference points (B y ) and guiding the workpiece ( 5 ) relative to the base edges (K y ). 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass als Sensoren (Sj) mindestens drei Lasertriangulationssenso­ ren eingesetzt werden.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least three laser triangulation sensors are used as sensors (S j ). 7. Messeinrichtung zur Vermessung der Lage von robotergeführten Werk­ stücken (5) in Bezug auf ein ortsfest zum Sockel (2) eines Industrierobo­ ters (1) angeordnetes Werkzeug (4) mit optischen Sensoren (Sj), die orts­ fest in Bezug auf das Werkzeug (4) angeordnet sind, wobei die Lage des Industrieroboters (1) mit Roboterlagekoordinaten (R) und Tool-Center-Point (TCP)-Koordinaten beschrieben wird, gekennzeichnet durch eine Messaus­ werteeinheit (9), die mit einer Industrierobotersteuerung (8) gekoppelt und zur Bestimmung der Lage des Werkstücks (4) durch Transformation der Roboterlagekoordinaten (R) in das TCP-Koordinatensystem und Berechnen der Lage aus dem transformierten Roboterlagekoordinaten (R) sowie der bekannten Lage der Sensoren (Sj) zueinander und/oder der bekannten Lage von Sensoren (Sj) zu den Tool-Center-Point (TCP)-Koordinaten ausgebildet ist, wobei das TCP-Koordinatensystem relativ zu den Lagekoordinaten des Werkzeugs (4) festgelegt ist und die Lagekoordinaten des Werkzeugs (4) den Tool-Center-Point (TCP) für den Industrieroboter (1) bilden.7. Measuring device for measuring the position of robot-guided work pieces ( 5 ) with respect to a fixed to the base ( 2 ) of an industrial robot ( 1 ) arranged tool ( 4 ) with optical sensors (S j ), which are fixed in relation to the Tool ( 4 ) are arranged, the position of the industrial robot ( 1 ) being described with robot position coordinates (R) and tool center point (TCP) coordinates, characterized by a measurement evaluation unit ( 9 ) which is equipped with an industrial robot controller ( 8 ). coupled and for determining the position of the workpiece ( 4 ) by transforming the robot position coordinates (R) into the TCP coordinate system and calculating the position from the transformed robot position coordinates (R) and the known position of the sensors (S j ) to one another and / or the known one Position of sensors (S j ) to the tool center point (TCP) coordinates is formed, the TCP coordinate system being fixed relative to the position coordinates of the tool ( 4 ) and the La coordinates of the tool ( 4 ) form the tool center point (TCP) for the industrial robot ( 1 ).
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