DE102016119278A1 - Method for determining a positioning deviation of a manipulator - Google Patents

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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Positionierungsabweichung eines Manipulators, umfassend die folgenden Schritte: – Durchführung eines Programms (100) zur Steuerung des Manipulators zu einer einzigen programmierten Position; – Erfassung (102) einer einzigen tatsächlichen Position; – Bestimmung (103) der Positionierungsabweichung alleine aus der einzigen programmierten Position und der einzigen tatsächlichen Position.The invention relates to a method for determining a positioning deviation of a manipulator, comprising the following steps: - carrying out a program (100) for controlling the manipulator to a single programmed position; - detecting (102) a single actual position; - determining (103) the positioning deviation solely from the single programmed position and the single actual position.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Positionierungsabweichung eines Manipulators gemäß Anspruch 1. The invention relates to a method for determining a positioning deviation of a manipulator according to claim 1.

Manipulatoren werden in modernen Produktionsprozessen eingesetzt, um Arbeiten automatisiert durchzuführen. Sie können auch als Roboter bezeichnet werden. Beispielsweise werden Lackierroboter eingesetzt, um Bauteile zu lackieren. Manipulators are used in modern production processes to perform work automatically. They can also be called robots. For example, painting robots are used to paint components.

Der Manipulator wird dabei durch eine Software gesteuert. Für eine korrekte Funktionsweise ist es dabei wichtig, dass eine Abweichung zwischen der tatsächlichen Position des Manipulators und einer programmierten Position des Manipulators möglichst gering ist. Unter der programmierten Position wird dabei die Position verstanden, zu der der Manipulator von der Software gesteuert werden sollte. Wenn die programmierte Position zu stark von der tatsächlichen Position des Manipulators abweicht, wird die Funktionsweise beeinträchtigt, da der Manipulator Arbeiten an falschen Positionen durchführt. The manipulator is controlled by software. For a correct functioning it is important that a deviation between the actual position of the manipulator and a programmed position of the manipulator is minimized. The programmed position is understood to mean the position at which the manipulator should be controlled by the software. If the programmed position deviates too much from the actual position of the manipulator, the operation will be impaired as the Manipulator will perform work in wrong positions.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Bestimmung der Positionierungsabweichung bekannt. Die EP 1 139 189 B1 offenbart ein Verfahren, bei dem der Manipulator drei Punkte auf einem Kreisbogen ansteuert, aus denen dann die Positionierungsabweichung bestimmt wird. Methods for determining the positional deviation are known from the prior art. The EP 1 139 189 B1 discloses a method in which the manipulator actuates three points on a circular arc, from which the positioning deviation is then determined.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres Verfahren zur Bestimmung der Positionierungsabweichung zu schaffen. In contrast, the invention has for its object to provide a simpler method for determining the positioning deviation.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved by a method according to claim 1. Embodiments of the invention are indicated in the dependent claims.

Zunächst wird ein Programm zur Steuerung des Manipulators durchgeführt, mit dem der Manipulator zu einer einzigen programmierten Position bewegt werden soll. Anschließend wird eine einzige tatsächliche Position des Manipulators erfasst. Diese tatsächliche Position kann von der programmierten Position abweichen, wenn der Manipulator nicht korrekt justiert ist. Dies kann beispielsweise der Fall nach einer relativ großen Krafteinwirkung auf den Manipulator sein. Solche eine Krafteinwirkung kann beispielsweise auftreten, wenn der Manipulator mit einem anderen Gegenstand kollidiert. Es kann auch sein, dass aufgrund von mechanischen Toleranzen und mechanischem Verschleiß die Justierung des Manipulators nach einer gewissen Zeit nicht mehr korrekt ist. First, a manipulator control program is performed to move the manipulator to a single programmed position. Subsequently, a single actual position of the manipulator is detected. This actual position may deviate from the programmed position if the manipulator is not properly adjusted. This can for example be the case after a relatively large force on the manipulator. Such a force can occur, for example, when the manipulator collides with another object. It may also be that due to mechanical tolerances and mechanical wear, the adjustment of the manipulator after a certain time is no longer correct.

Aus der einzigen programmierten Position und der einzigen tatsächlichen Position wird die Positionierungsabweichung bestimmt. Da nur jeweils eine einzige Position verwendet wird, ist das Verfahren besonders einfach und schnell durchzuführen. The positioning deviation is determined from the single programmed position and the only actual position. Since only one single position is used, the procedure is particularly simple and fast to perform.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Programm zumindest teilweise schrittweise durchgeführt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um den Manipulator bei einer vorliegenden Positionierungsabweichung vor Beschädigungen zu schützen. Die schrittweise Durchführung des Programms kann beispielsweise manuell gesteuert werden, sodass die steuernde Person das Programm abbrechen kann, wenn eine Beschädigung des Manipulators droht. Unter der schrittweisen Durchführung kann insbesondere verstanden werden, dass der Manipulator schrittweise Bewegungen durchführt, die jeweils manuell ausgelöst werden. According to one embodiment of the invention, the program can be carried out at least partially step by step. This is particularly advantageous in order to protect the manipulator from damage in the case of an existing positioning deviation. The stepwise execution of the program can be controlled manually, for example, so that the person controlling can cancel the program if there is a risk of damage to the manipulator. The step-by-step implementation can be understood, in particular, to mean that the manipulator performs step-by-step movements, which are triggered manually in each case.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Positionierungsabweichung unter Verwendung einer Orientierungshilfe bestimmt werden. Die Orientierungshilfe kann beispielsweise eine Markierung umfassen, die der programmierten Position entspricht. Die Positionierungsabweichung lässt sich dann leicht bestimmen als Unterschied zwischen der Markierung und der tatsächlichen Position. According to one embodiment of the invention, the positioning deviation can be determined using an orientation aid. The orientation aid may, for example, include a mark corresponding to the programmed position. The positional deviation can then be easily determined as the difference between the marking and the actual position.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Orientierungshilfe ein kreuzartiges Symbol umfassen. Dies ermöglicht eine besonders einfache Bestimmung der Positionierungsabweichung. Das kreuzartige Symbol kann beispielsweise mehrere Balken aufweisen, die sich in einem Kreuzungspunkt kreuzen. Der Kreuzungspunkt kann beispielsweise an der programmierten Position angeordnet sein. According to one embodiment of the invention, the orientation aid may comprise a cross-type symbol. This allows a particularly simple determination of the positioning deviation. For example, the cross-type symbol may have a plurality of bars intersecting at a crossing point. The crossing point may be arranged, for example, at the programmed position.

Nach einer Ausführungsform kann die Orientierungshilfe mehrere konzentrische Kreise umfassen. Beispielsweise kann das Zentrum der Kreise an der programmierten Position angeordnet sein. Die konzentrischen Kreise vereinfachen weiter die Bestimmung der Positionierungsabweichung. Insbesondere bei größeren Abweichungen vereinfachen die Kreise die Bestimmung. In one embodiment, the orientation aid may include a plurality of concentric circles. For example, the center of the circles may be located at the programmed position. The concentric circles further simplify the determination of the positioning deviation. Especially with larger deviations, the circles simplify the determination.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Positionierungsabweichung dauerhaft gespeichert werden. Die dauerhafte Speicherung kann beispielsweise elektronisch erfolgen. Es ist aber auch möglich, dass die Positionierungsabweichung gespeichert wird, indem sie schriftlich notiert wird. According to one embodiment of the invention, the positioning deviation can be stored permanently. The permanent storage can be done electronically, for example. But it is also possible that the positioning deviation is saved by writing it down.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung können mehrere Positionierungsabweichungen bestimmt und gespeichert werden. Dabei ist zu beachten, dass eine einzelne der Positionierungsabweichungen immer aus einer einzigen programmierten Position und einer einzigen tatsächlichen Position bestimmt wird. Mehrere Positionierungsabweichungen zu bestimmen, kann vorteilhaft sein, um eine zeitliche Entwicklung nachvollziehen zu können. So kann die Wiederholgenauigkeit des Manipulators überprüft werden. According to an embodiment of the invention, a plurality of positioning deviations may be determined and stored. It should be noted that a single one of the positioning deviations is always determined from a single programmed position and a single actual position. Multiple positioning deviations It may be advantageous to be able to follow a temporal evolution. Thus, the repeat accuracy of the manipulator can be checked.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Manipulator vor der Durchführung des Programms mit einer Messspitze versehen werden. Die Messspitze ist vorteilhaft, um die tatsächliche Position genau erfassen zu können. Die Messspitze kann beispielsweise eine spitz zulaufende Form aufweisen, bei der der Bereich mit dem geringsten Durchmesser vom Manipulator weg weist. According to one embodiment of the invention, the manipulator may be provided with a measuring tip prior to the execution of the program. The measuring tip is advantageous in order to be able to detect the actual position accurately. The measuring tip may, for example, have a pointed shape in which the region with the smallest diameter points away from the manipulator.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren eine Justierung des Manipulators umfassen, wenn die Positionierungsabweichung größer als ein Positionierungsschwellwert ist. Bei der Justierung kann die Positionierungsabweichung verringert werden. According to one embodiment of the invention, the method may include an adjustment of the manipulator if the positioning deviation is greater than a positioning threshold. During adjustment, the positioning deviation can be reduced.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung können mehrere Positionierungsabweichungen in regelmäßigen Abständen bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich ist möglich, dass die Positionierungsabweichung nach einer Krafteinwirkung auf den Manipulator, die größer als ein Kraftschwellwert ist, bestimmt wird. Durch die Bestimmung in regelmäßigen Abständen kann eine korrekte Positionierung dauerhaft überwacht werden. Durch die Bestimmung nach einer Krafteinwirkung kann die Positionierungsabweichung überprüft werden, wenn beispielsweise eine Kollision zwischen dem Manipulator und einem anderen Gegenstand erfolgt ist. According to one embodiment of the invention, a plurality of positioning deviations may be determined at regular intervals. Alternatively or additionally, it is possible for the positioning deviation to be determined after a force action on the manipulator that is greater than a force threshold value. By determining at regular intervals, correct positioning can be permanently monitored. By determining a force action, the positioning deviation can be checked, for example, if a collision has occurred between the manipulator and another object.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Bauteile und für Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen dieselben Bezugszeichen verwendet. Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same or similar components and components with the same or similar functions.

1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens nach einer Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a schematic flow diagram of a method according to an embodiment of the invention.

2 zeigt eine schematische Ansicht einer Orientierungshilfe zur Bestimmung der Positionierungsabweichung. 2 shows a schematic view of an orientation aid for determining the positioning deviation.

Zunächst wird im Schritt 100 automatisch eine Position zur Montage der Messspitze angefahren. Dieses Programm läuft in Schritt 100 automatisch ab, sodass eine relativ zügige Bewegung des Manipulators in Richtung der programmierten Position erfolgt. Wenn der Manipulator in die Nähe der programmierten Position gelangt, wird die automatische Ausführung des Programms abgebrochen und in Schritt 101 das Programm schrittweise bzw. halbautomatisch in nachgeordneten Schritten (Step’s) ausgeführt. Dies kann beispielsweise mittels eines Programmierhandgeräts erfolgen. Dies bedeutet, dass der Benutzer manuell Bewegungen des Manipulators auslöst. First, in step 100 automatically approached a position for mounting the measuring tip. This program is running in step 100 Automatically, so that a relatively rapid movement of the manipulator takes place in the direction of the programmed position. If the manipulator comes close to the programmed position, the automatic execution of the program is aborted and in step 101 the program is executed stepwise or semi-automatically in subsequent steps (step's). This can be done for example by means of a handheld programmer. This means that the user manually triggers movements of the manipulator.

Z.B. bestätigt der Mitarbeiter am Programmierhandgerät mittels dauerhafter Tastenbewegung den hinterlegten Step (Bahnprogramm). Nach dem Erreichen des programmierten Stepende, lässt der Mitarbeiter die Betätigungstaste los, der nächste Step wird geladen und durch erneute Tastenbetätigung wird dieser abgefahren. For example, the employee on the programming pendant confirms the stored step (web program) by means of a permanent key movement. After reaching the programmed step end, the employee lets go of the operation button, the next step is loaded and by pressing the button again it is driven off.

Je nach Manipulatoranlage können dies zwei bis vier Step‘s sein. In den ersten beiden Step’s wird schnell und in den letzten langsam gefahren. Bei den Step’s kann es sich um frei programmierbare Programme handeln. Depending on the manipulator this can be two to four steps. In the first two steps is driven fast and in the last slow. The step's can be freely programmable programs.

Wenn gemäß dem Programm der Manipulator die programmierte Position erreicht haben müsste, wird in Schritt 102 die tatsächliche Position des Manipulators erfasst. Dies kann beispielsweise durch einen Benutzer erfolgen. In Schritt 103 wird dann die Positionierungsabweichung bestimmt. Dies kann beispielsweise mittels einer Orientierungshilfe 200 erfolgen. If according to the program the manipulator should have reached the programmed position, in step 102 the actual position of the manipulator is detected. This can be done for example by a user. In step 103 then the positioning deviation is determined. This can be done, for example, by means of an orientation aid 200 respectively.

Eine solche Orientierungshilfe 200 ist in 2 dargestellt. Sie umfasst mehrere konzentrische Kreise 201 und ein Kreuz 202. Die Mittelpunkte der Kreise 201 und des Kreuzes 202 stimmen überein und sind an der programmierten Position angeordnet. Sie vereinfachen die Bestimmung der Positionierungsabweichung. Such an orientation aid 200 is in 2 shown. It includes several concentric circles 201 and a cross 202 , The centers of the circles 201 and the cross 202 match and are located at the programmed position. They simplify the determination of the positioning deviation.

Durch die Orientierungshilfe 200 wird dem Benutzer also die programmierte Position angezeigt, sodass er die Positionierungsabweichung bestimmen kann. Ansonsten wäre für den Benutzer die programmierte Position unbekannt, da er nur die tatsächliche Position des Manipulators sehen könnte. Through the orientation guide 200 Thus, the user is presented with the programmed position so that he can determine the positioning deviation. Otherwise, the programmed position would be unknown to the user as he could only see the actual position of the manipulator.

Der Benutzer kann die Positionierungsabweichung beispielsweise in eine Tabelle eintragen. Er kann dort die Positionierungsabweichung in zwei Dimensionen eintragen, die dem vom Manipulator verwendeten Koordinatensystem entsprechen. The user can, for example, enter the positioning deviation in a table. He can enter there the positioning deviation in two dimensions that correspond to the coordinate system used by the manipulator.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1139189 B1 [0004] EP 1139189 B1 [0004]

Claims (10)

Verfahren zur Bestimmung einer Positionierungsabweichung eines Manipulators, umfassend die folgenden Schritte: – Durchführung eines Programms (100) zur Steuerung des Manipulators zu einer einzigen programmierten Position; – Erfassung (102) einer einzigen tatsächlichen Position; – Bestimmung (103) der Positionierungsabweichung alleine aus der einzigen programmierten Position und der einzigen tatsächlichen Position. Method for determining a positional deviation of a manipulator, comprising the following steps: - execution of a program ( 100 ) for controlling the manipulator to a single programmed position; - Capture ( 102 ) of a single actual position; - Determination ( 103 ) of the positioning deviation alone from the single programmed position and the single actual position. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Programm zumindest teilweise schrittweise durchgeführt werden kann. A method according to claim 1, characterized in that the program can be carried out at least partially step by step. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsabweichung unter Verwendung einer Orientierungshilfe (200) bestimmt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the positioning deviation using an orientation aid ( 200 ) is determined. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierungshilfe (200) ein kreuzartiges Symbol (202) umfasst. Method according to the preceding claim, characterized in that the orientation aid ( 200 ) a cross-shaped symbol ( 202 ). Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierungshilfe (200) mehrere konzentrische Kreise (201) umfasst. Method according to one of the two preceding claims, characterized in that the orientation aid ( 200 ) several concentric circles ( 201 ). Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsabweichung dauerhaft gespeichert wird. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the positioning deviation is stored permanently. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Positionierungsabweichungen bestimmt und gespeichert werden. Method according to the preceding claim, characterized in that a plurality of positioning deviations are determined and stored. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator vor der Durchführung des Programms mit einer Messspitze versehen wird. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the manipulator is provided with a measuring tip before the execution of the program. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine Justierung des Manipulators umfasst, wenn die Positionierungsabweichung größer als ein Positionierungsschwellwert ist. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the method comprises an adjustment of the manipulator when the positioning deviation is greater than a positioning threshold. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Positionierungsabweichungen in regelmäßigen Abständen bestimmt werden und/oder dass die Positionierungsabweichung nach einer Krafteinwirkung auf den Manipulator, die größer als ein Kraftschwellwert ist, bestimmt wird. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a plurality of positioning deviations are determined at regular intervals and / or that the positioning deviation after a force on the manipulator, which is greater than a force threshold, is determined.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1525954A2 (en) * 2003-10-23 2005-04-27 KUKA Roboter GmbH Method and apparatus for positioning of a manipulator
EP1139189B1 (en) 2000-03-29 2013-07-17 The Boeing Company Process for qualifying accuracy of a NC system

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