AT502931A2 - Arbeitsbereichsüberwachung für automatisierte, programmgesteuerte maschinen und roboter - Google Patents

Description

  Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen 1, 30, 37 und 46-52 definiert ist, betrifft im Wesentlichen ein Verfahren und eine Anordnung zur sensorischen Überwachung des Arbeitsbereiches (9) von automatisch arbeitenden, programmgesteuerten stationären Robotern (5) und Werkzeugmaschinen hinsichtlich unzulässiger Eingriffe oder Veränderungen im Arbeitsbereich (9), welche eine Gefahr oder eine Beeinträchtigung von Personen oder Sachgütern oder der Qualität der Arbeitsergebnisse darstellen.
Die Überwachung des Arbeitsbereiches (9) erfolgt während repetitiv (zyklisch und gleichartig) wiederholter Bearbeitungssequenzen unter Verwendung eines oder mehrerer Entfernungsmesssensoren (1, 2, 3, 4) . Deren Sensorsignale (23) werden im Automatikbetrieb des Roboters (5) oder der Maschine laufend mit zuvor bei regulärem, störungsfreiem Arbeitsbereich aufgezeichneten Referenzwerten verglichen.

   Bei einer festgestellten signifikanten Abweichung wird die laufende Bearbeitung bzw. Maschinenbewegung angehalten.
Die Erfindung betrifft insbesondere zuverlässige und robuste Auswerte- bzw. Vergleichsverfahren für die Messdaten von Entfernungsmesssensoren (1, 2, 3, 4) mit geometrisch unscharfem Erfassungsbereich (12, 13) bzw. statistischer Erfassungswahrscheinlichkeit, wie z.B.

   bei handelsüblichen industriellen Ultraschallsensoren (24), sowie die Erstellung geeigneter Referenzdaten zur Beschreibung der Sensorsignale (23) in einem regulären Arbeitsbereich.
Die erfindungsgemässen Verfahren und Vomchtungen berücksichtigen speziell die stochastische Natur der Objekterfassung und deren Auswirkungen auf die Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit der Messdaten.
Allgemein gebräuchliche Roboter (5) und Werkzeugmaschinen aus dem Anwendungsgebiet der Erfindung werden industriell zur Serienfertigung bzw. Serienbearbeitung von Werkstücken (7) eingesetzt, beispielsweise zum Lackieren von Automobil-Karossen (7) durch Lackierroboter (5). Kennzeichen solcher Roboter und Maschinen ist die vielfach repetitive Ausführung gleicher Bearbeitungssequenzen an einer Anzahl gleichartiger Werkstücke (7).

   Die zur Bearbeitung erforderlichen Bewegungen des Roboters werden einmalig programmiert bzw. aufgezeichnet (beim sogenannten "Teaching") und dann automatisiert unter immer gleichen Bedingungen an einer grossen Anzahl gleichartiger Werkstücke (7) vielfach wiederholt. Die Roboter (5) sind üblicherweise stationär aufgestellt oder quasi-stationär indem sie z.B. entlang von Führungsschienen eine gewisse Strecke verfahrbar sind.
Der Arbeitsbereich (9) eines solchen Roboters (5), also sein unmittelbarer physikalischer Einflussbereich, stellt einen Gefahrenbereich dar, in welchem von der Roboterkonstruktion selbst sowie von gegebenenfalls eingesetzten Werkzeugen (6) oder Werkstoffen eine prinzipielle Gefährdung für Personen und Sachwerte ausgeht. Die bewegten Massen und die Geschwindigkeiten sind vergleichsweise hoch und damit auch die erforderlichen Antriebskräfte.

   Die programmgesteuerten Abläufe und Bewegungen solcher Maschinen berücksichtigen nur regulär im Arbeitsbereich (9) angeordnete Objekte hinsichtlich der Vermeidung von Kollisionen oder gefahrlichen Annäherungen. Nachträglich noch in den Arbeitsbereich eingebrachte oder gegenüber dem Ursprungszustand hinsichtlich ihrer Lage oder ihrer Gestalt veränderte Objekte sind jedoch kollisionsgefährdet.

   Zusätzlich zur Kollisionsgefahr besteht die Möglichkeit eines fehlerhaften Ergebnisses der vorgesehenen Bearbeitungssequenz, falls das zu bearbeitende Objekt nicht die Beschaffenheit, Lage oder Ausrichtung aufweist, welche bei der Programmierung vorausgesetzt wurde.
Zur Vermeidung oder Verringerung der Kollisionsgefahr im Programmierbetrieb (während dem sogenannten "Teachen") des Roboters zufolge einer Fehlbedienung durch den Bediener existieren bereits eine ganze Reihe bekannter Ansätze.

   Zu den bekannten Massnahmen gehören unter anderen: stark verminderte Geschwindigkeiten im Handbetrieb, die Definition von Sperrräumen in der Steuerungssoftware, eine Verwendung von Zustimmtastern, eine Kraft- und Momentenbegrenzung der Antriebe während dem "Teachen", eine Ausstattung der Roboter mit Abstandssensoren und eine Abgabe von Warnsignalen beim Unterschreiten bestimmter Mindestabstände (z.B. in JP 52155764 A (Masuda) und in JP 7049711 A (Tanaka)).

   Die Sicherheit wird hier trotz technischer Unterstützung zu einem hohen Teil durch eine für die Bedienung entsprechend geschulte und befähigte Person und durch die Einhaltung einschlägiger Sicherheitsrichtlinien gewährleistet.
Im unbeaufsichtigten Automatikbetrieb unvorhergesehen in den Arbeitsbereich eingebrachte oder irregulär gestaltete oder angeordnete Objekte werden vom Bearbeitungsprogramm jedoch nicht berücksichtigt und von der Steuerung des Roboters nicht erfasst, bzw. erst nach einer erfolgten Kollision beim Ansprechen irgendwelcher Momenten- oder Strombegrenzungen.

   Auch kommt es immer wieder vor, dass ein zur Bearbeitung in den Arbeitsbereich eingebrachtes Werkstück nicht ordnungsgemäss positioniert ist, bereits beschädigt ist oder falsch konfiguriert ist, z.B. wenn eine Tür einer zur Lackierung eingebrachten Autokarosserie versehentlich nicht ganz geöffnet ist. In diesem Fall besteht die Gefahr einer Kollision des Roboters mit dem Werkstück, zumindest aber das Risiko der mangelhaften Ausführung der Bearbeitung (z.B. der Lackierarbeiten).

   Die im Falle einer Kollision möglichen Folgen können bei einer Personenbeteiligung fatal sein und selbst bei reinem Sachschaden durch beschädigte Werkzeuge oder Werkstücke und damit ebenfalls verbundenen Stillstandszeiten zumindest erhebliche Kosten verursachen.
Um derartige Fehler- und Gefahrensituationen im unbeaufsichtigten Automatikbetrieb abzuwenden, werden bekanntermassen z.B. auch Schutzzäune vorgesehen bzw. durch einschlägige Sicherheitsbestimmungen vorgeschrieben, die den Zutritt von Personen zur Roboterzelle während des Automatikbetriebes verhindern sollen.

   Neben dem Montageaufwand und dem Platzbedarf solcher Schutzzäune verbleibt dabei jedoch noch immer das Problem der falsch positionierten oder konfigurierten Werkstücke, dem nachträglichen Einbringen oder Verändern von Objekten und natürlich auch einer prinzipiell möglichen mutwilligen Überlistung der Schutzfunktion des Schutzzaunes, z.B. im Zuge von Instandsetzungs- oder Servicearbeiten, bei denen solche Sicherheitsmassnahmen von im Umfeld tätigen Personen oftmals als lästig empfunden werden.
Weitere zum Teil ergänzende Ansätze sehen quasi als Ersatz für eine Beaufsichtigung durch eine Person die sensorische Überwachung des Arbeitsbereiches mittels bildgebender oder abstandsmessender Sensoren vor.

   Ansätze zur Kollisionsvermeidung aus dem Bereich der autonomen, mobilen Roboter, die vielfach auf die Einhaltung bestimmter Mindestoder Sollabstände zwischen Roboter und den umgebenden Objekten oder auf die Modell bildung der Umgebung aus den Sensormessdaten abzielen (z.B. in US 5,319,611 A (Korba)), sind jedoch im Bereich der stationären Industrieroboter aus mehreren Gründen wenig geeignet. Einerseits befinden sich im Arbeitsbereich des Roboters, insbesondere im Nahbereich des Endeffektors üblicherweise zahlreiche Objekte bzw. Teile eines Werkstückes, die jedoch im Bearbeitungsprogramm durchaus berücksichtigt sind und keinerlei Kollisionsgefahr bedeuten, sensorisch jedoch genauso erfasst werden, wie etwaige fremde Objekte und von diesen nur unter Anwendung komplizierter Methoden mit hohem Aufwand (z.B. mittels Modellbildung) unterscheidbar sind.

   Weiters sind die lokalen Bewegungsgeschwindigkeiten stationärer industrieller Roboter und Werkzeugmaschinen aus Gründen der gewünschten kurzen Bearbeitungszeiten weitaus höher, als jene der derzeit üblichen mobilen autonomen Roboter, so dass hier die Verarbeitungszeit der Signale bzw. die zulässige Reaktionszeit bis zum Abbremsen des Roboters sowie die erforderliche Sensorreichweite eine erhebliche Rolle spielt.

   Auch der deutlich höhere Kostendruck bei den industriellen Fertigungsanwendungen gegenüber den immer noch eher den Sonder- und Einzelmaschinen zuzuordnenden autonomen Robotern samt der einfachen und raschen Inbetriebnahme und Neuprogrammierung macht diese vielfach beschriebenen Ansätze zur Kollisionsvermeidung für den industriellen Anwendungsbereich insgesamt wenig geeignet.
Vereinzelt wurden daher auch alternative Ansätze beschrieben, die speziell darauf abzielen, den Arbeitsbereich eines Roboters oder einer Werkzeugmaschine im Automatikbetrieb sensorisch zu erfassen und dabei die Sensordaten mit Referenzdaten aus einem zuvor aufgezeichneten regulären und ungestörten Bearbeitungsdurchgang zu vergleichen.

   Wird bei einem solchen Vergleich eine unzulässige Abweichung gegenüber dem Referenzzustand erkannt, wird der Bearbeitungszyklus unterbrochen und eine Störung signalisiert. Bei diesen Methoden entfallt eine aufwändige Modellierung der bekannten Objekte aus dem Arbeitsbereich und es sind insbesondere keine speziellen Programmierkenntnisse zur Anwendung erforderlich.
In der US 4,490,660 A (Tsuchihashi) wird ein solches Verfahren unter Verwendung einer Kamera beschrieben, welche in der nähe des Endeffektors des Roboters an diesem befestigt ist. Vor der Freigabe einer Bewegung bzw. des jeweils nächsten Bearbeitungsschrittes prüft die Steuerung stets das aktuelle Kamerabild auf mögliche Abweichungen gegenüber einem zuvor aufgenommenen Referenzbild. Der nächste Bearbeitungsschritt wird nur frei gegeben, wenn ausreichende Übereinstimmung festgestellt wurde.

   Dieses Verfahren erfordert jedoch zumindest eine relativ teure, industrietaugliche Kamera, ausreichend gleich bleibende Licht- und Oberflächenverhältnisse sowie aufwändige Bildauswertungsverfahren. Hinzu kommt, dass hier ein kontinuierlicher Vergleich während der Bearbeitung bzw. einer Roboterbewegung nicht vorgesehen ist, sondern quasi als Startbedingung für den nächsten Arbeitsschritt nur ganz bestimmte Referenzpositionen bzw. -zustände optisch überpräft werden. Bereiche deutlich abseits des unmittelbaren Zielpunktes des Werkzeuges werden hier ebenfalls nicht erfasst, so dass hier eigentlich nur die korrekte Lage und Beschaffenheit des Werkstückes überprüfbar ist, nicht aber mögliche Kollisionen der restlichen, ebenfalls beweglichen Konstraktionsteile des Roboters mit irgendwelchen Hindernissen.

   Hinzu kommen Schwierigkeiten beim Kameraeinsatz in Bereichen mit hohem Verschmutzungsgrad, Staub- oder Sprühnebelbelastung oder in der Nähe eines Schweisslichtbogens.
In der Schrift JP 9193079 A (Kakisaka et. al.) wird ein ähnliches Prinzip unter Verwendung mehrerer, auf beweglichen Teilen des Roboters befestigten Abstandsmesssensoren, insbesondere Ultraschallsensoren beschrieben. Diese Sensoren sind deutlich robuster als Kameras und besser an raue Industriebedingungen angepasst, liefern jedoch anstatt eines zweidimensionalen Bildes typisch nur eindimensionale Entfemungsinfo[pi]nationen.

   Der beschriebene Ansatz sieht nun vor, die Entfernungsmesswerte während eines Bearbeitungsdurchganges in einem regulär gestalteten, d.h. ohne irgendwelche bei der Programmierung nicht berücksichtigten Hindemisse, als Referenzfall aufzuzeichnen und in nachfolgenden gleichen Bearbeitungsdurchgängen die jeweils aktuellen Messwerte mit den Referenzdaten zu vergleichen und im Falle festgestellter Abweichungen die Bearbeitung zu unterbrechen.

   Durch die Befestigung der Sensoren auf beweglichen Teilen des Roboters und damit der wechselnden Position und Ausrichtung der Sensoren wird der effektiv sensorisch erfasste bzw. überwachte Ausschnitt des Arbeitsbereiches gegenüber einem feststehenden Sensor vergrössert bzw. auf den unmittelbar gefährdeten Nahbereich des Roboters konzentriert.
Obwohl diese Schrift einen Ansatz mit grundsätzlich günstigen Eigenschaften offenbart, wird keine für den industriellen Einsatz taugliche Ausführung der Erfindung beschrieben. Insbesondere werden spezifische praxisrelevante Eigenheiten und Nachteile der Verwen düng solcher Sensoren nicht berücksichtigt, so dass eine zuverlässige und hinsichtlich Fehlauslösungen robuste Lösung offen bleibt.

   Insbesondere werden keine robusten Verfahren zur Bewertung aktueller Messdaten hinsichtlich Übereinstimmung mit Messdaten des Referenzzustandes beschrieben.
Die beschriebenen Entfernungsmesssensoren, insbesondere die beschriebenen Ultraschallsensoren weisen unter industrieüblichen Bedingungen und Umgebungen eine Reihe spezifischer Eigenschaften auf, die eine zuverlässige Erfassung eines Objektes erschweren. Das bedeutet insbesondere, dass alleine aufgrund von Änderungen der atmosphärischen Eigenschaften, wie z.B. Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Luftströmungen und Luftverwirbelungen, quantitative und qualitative Unterschiede in den Messdaten bei aufeinander folgenden Bearbeitungsdurchgängen auftreten.

   Manche dieser Abweichungen sind systematischer Natur, so dass sie prinzipiell unter Kenntnis der atmosphärischen Bedingungen durch Konekturrechnungen oder durch entsprechend gestaltete Toleranzbänder berücksichtigt werden können. Es ändert sich jedoch ebenfalls der Erfassungsbereich der verwendeten Sensoren, insbesondere die Form und Ausdehnung der sogenannten Schallkeule bei Ultraschallsensoren bzw. die Signalstärke, mit der ein Objekt erfasst wird, so dass einmal bereits erfasste Objekte später nicht mehr erfasst werden oder aber auch zusätzliche Objekte erfasst werden und damit abschnittsweise gänzlich andere Messdaten auftreten, obwohl an der Gestalt des Arbeitsbereiches keine relevanten Änderungen vorgenommen wurden.

   Befinden sich mehrere Objekte im Erfassungsbereich, so liefern Sensoren häufig nur Messdaten zu einem, dem Sensor nächstgelegenen Objekt und die Reihe der erhaltenen Messdaten weist plötzlich einen Sprung auf, sobald ein Objekt im Vordergrund in den Erfassungsbereich eintritt oder aus diesem austritt. Manche Objekte werden auch nur sehr unsicher erfasst, wenn sie beispielsweise nur den Rand des Erfassungsbereiches streifen oder wenn sie nur kleine erfassbare Abmessungen bzw.

   Flächen aufweisen.
Durch die nicht idealen Eigenschaften, die den typischen Entfernungsmesssensoren in der Praxis anhaften, ist ein unmittelbarer quantitativer Vergleich aktuell gemessener Entfernungsinfo[pi]nationen mit zuvor aufgezeichneten Referenzdaten, soweit er im zitierten Stand der Technik beschrieben ist, für die Praxis untauglich, da er zu zahlreichen unerwünschten Fehlauslösungen und damit zu Stillstandszeiten führt und dadurch die in der Serienferti gung geforderten kurzen Bearbeitungszeiten der Roboter und Werkzeugmaschinen nicht realisierbar sind.
Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist die Schaffung von robusten und zuverlässigen Verfahren zur Überwachung des Arbeitsbereiches von Robotern oder Werkzeugmaschinen, welche für die repetitive Ausführung programmierter Bearbeitungssequenzen vorgesehen sind,

   hinsichtlich der Abweichung von einem regulären Referenzzustand unter Verwendung von sensorisch gewonnenen Entfernungsmessdaten. Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist weiters die Schaffimg von zuverlässigen Verfahren zur Erstellung von Referenzdaten, welche die statistisch unsicheren Erfassungseigenschaften der Sensoren zufolge unscharf begrenzter Erfassungsbereiche berücksichtigen. Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspraches 30 gelöst.
Eine Aufgabe der Vorliegenden Erfindung ist weiters die Schaffung von zuverlässigen Verfahren zur Ableitung von Güte- bzw. Fehlermassen aus Entfernungsmessdaten und zur Zustandsprüfung des Arbeitsbereiches hinsichtlich der qualitativen Übereinstimmung mit einem aufgezeichneten Referenzzustand.

   Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspraches 37 gelöst.
Ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von Verfahren zur Auswertung kleiner Verschiebungen einzelner Objekte des Arbeitsbereiches. Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der Anspräche 26 sowie 45 gelöst.
Eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist weiters die Schaffung einer Überwachungsvorrichtung bzw. einer Steuerung zur Durchführung der erfindungsgemässen Verfahren, welche durch die Merkmale der Anspräche 46 bzw. 47, 48 gelöst wird.
Die erfindungsgemässe Ausführung gemäss Ansprach 1 schafft ein Verfahren zur Überwachung des Arbeitsbereiches eines Roboters oder einer Werkzeugmaschine während der automatischen und repetitiven Bearbeitung einer Mehrzahl gleichartiger Werkstücke unter Verwendung eines handelsüblichen und robusten Entfernungsmesssensors.

   Das Verfahren erfordert keine a priori Informationen, also keine spezielle und komplexe geometrische Modellbildung zur Unterscheidung bekannter regulärer Objekte von unbekannten oder falsch angeordneten Objekten, sondern beschreibt einen regulären Arbeitsbereich durch Referenzdaten, welche aus Messdaten des Sensors während eines Trainingsbetriebes gewonnen werden. Die während des Überwachungsbetriebes erfassten zweiten Messdaten werden unter Verwendung der Referenzdaten fortlaufend in Echtzeit für eine Zustandsprüfung hinsichtlich des Voriiegens eines regulären Zustandes des Arbeitsbereiches überprüft.

   Werden unplausible, d.h. qualitativ abweichende Messdaten festgestellt, wird daraus auf einen nicht regulären Arbeitsbereich geschlossen und die laufende Bearbeitungssequenz unterbrochen und damit eine Gefährdung durch eine mögliche Kollision oder eine fehlerhafte Bearbeitung des Werkstückes frühzeitig abgewandt.
Vorteilhaft bei dieser erfindungsgemässen Ausführung ist weiters, dass die Referenzdaten für einen bestimmten Sequenzabschnitt der Bearbeitungssequenz nicht nur einen bestimmten Soll-Entfernungsmesswert berücksichtigen bzw. zulassen, sondern mehrere mögliche Objektdistanzen zufolge alternativ oder gleichzeitig erfasster Objekte oder eines definiert variabel positionierten Objektes berücksichtigt werden.

   Damit wird sowohl der unsicheren Erfassungswahrscheinlichkeit von Objekten im unscharfen Erfassungsbereich des Entfernungssensor als auch tolerierbaren Positionsabweichungen einzelner Objekte Rechnung getragen. Dadurch wird gegenüber dem Stand der Technik eine deutlich verbesserte Robustheit hinsichtlich unerwünschter Fehlauslösungen bei gleichzeitig raschem Ansprechen erzielt. Insbesondere genügen dadurch kürzere Filterlängen bzw. höhere Grenzfrequenzen, was gleichbedeutend mit einer kürzeren Beobachtungsdauer ist.
Die vorteilhafte Ausführung nach Ansprach 2 schafft ein Verfahren, bei dem durch die Verwendung von Synchromsationsinformationen der Steuerung auf wechselnde Bearbeitungs- bzw.

   Bewegungsgeschwindigkeiten zwischen mehreren aufeinander folgenden Bearbeitungsdurchgängen oder auch auf variable Grundgeschwindigkeiten oder Unterbrechungen innerhalb eines Bearbeitungsdurchganges reagiert werden kann und eine reproduzierbare Zuordnung von Messdaten und Referenzdaten ermöglicht wird.

   Die Aufnahme von Referenzdaten für unterschiedliche Grundgeschwindigkeiten wird dadurch weitgehend erübrigt.
Die vorteilhafte Ausführung gemäss Ansprach 3 schafft ein Verfahren mit einer verbesserten sensorischen Abdeckung des Arbeitsbereiches durch Verwendung einer Mehrzahl von Sensoren und damit einer höheren Wahrscheinlichkeit des frühzeitigen Erkennens eines nicht regulären Zustandes des Arbeitsbereiches.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 4 kommt eine besonders robuste und im industriellen Einsatz langjährig erprobte Klasse von Entfernungsmesssensoren zum Einsatz.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 5 ist es möglich, nicht nur das einem Sensor im sensorischen Erfassungsbereich nächstliegende Objekt zu erfassen, sondern eine entsprechende Mehrzahl von Objekten.

   Der Sensor bzw. die damit verbundene Auswerteeinrichtung ist somit durch ein erfasstes, nahe liegendes Objekt nicht mehr "blind" für weiter weg liegende Objekte. Der überwachte Ausschnitt des Arbeitsbereiches wird dadurch vergrössert und die Sicherheit verbessert.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Ansprach 6 wird die effektive Messrate erhöht und damit die Datenbasis verbreitert. Weiters kann die Position eines Objektes beim Eintritt oder Austritt aus dem Erfassungsbereich eines Ultraschallsensors durch die dichtere Pulsfolge genauer lokalisiert werden.

   Da die Pulsfolge dichter ist, als die Echolaufzeit bei maximaler Messentfernung, ist die tatsächliche Entfernung zwar nicht mehr eindeutig bestimmbar, das Messergebnis jedoch trotzdem reproduzierbar und sind Abweichungen zufolge von Veränderungen im Arbeitsbereich erkennbar.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Ansprach 7 ist es möglich, kürzere Messintervalle bzw. höhere Messraten je Sensor vorzusehen. Da es bei dem erfindungsgemässen Verfahren nicht auf die tatsächlichen Entfernungen und Objektabstände ankommt, sondern nur auf die Reproduzierbarkeit der aufgenommenen Messwerte bzw. deren Abweichungen zufolge einer Störung gegenüber einem Referenzzustand, kann ein Übersprechen von einem Sensor auf einen anderen durchaus toleriert werden.

   Durch die verkürzten Messintervalle wird einerseits die sensorische Erfassung des sich verändernden Arbeitsbereiches dichter und damit sicherer, zum Anderen wird durch die höhere Anzahl von Messwerten eine breitere Datenbasis zur Zustandsprüfung für das Vorliegen eines regulären Arbeitbereichs geschaffen und dadurch das Risiko für Fehlauslösungen verringert. Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Ansprach 8 wird sichergestellt, dass eine ausreichend breite Datenbasis zur Erstellung der Referenzdaten herangezogen wird, indem auch diverse kleine reguläre Variationen im Arbeitsbereich sowie kleinere zeitliche Asynchronitäten ("Jitter") berücksichtigt werden.

   Damit wird ein robusteres und zuverlässigeres Verfahren zur Arbeitsbereichsüberwachung mit geringerer Wahrscheinlichkeit für Fehlauslösungen geschaffen.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 9 wird sichergestellt, dass leichte Abweichungen in den tatsächlichen Bahnkurven, die bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch unterschiedliches Überschleifen der Bahn zufolge üblicherweise eingesetzter Interpolations- und Bahnoptimierungsalgorithmen in der Robotersteuerung oder in den einzelnen Achsreglem zustande kommen, in den Referenzdaten berücksichtigt werden.

   Damit wird ein robusteres und zuverlässigeres Verfahren zur Arbeitsbereichsüberwachung mit verringerter Wahrscheinlichkeit für Fehlauslösungen ermöglicht.
Die vorteilhafte Ausgestaltung nach Ansprach 10 ermöglicht eine besonders einfache Anordnung sowie die schwerpunktmässige ständige Überwachung eines kritischen Ausschnittes des Arbeitsbereiches.
Die vorteilhafte Ausgestaltung nach Ansprach 11 ermöglicht eine Überwachung eines grösseren Sektors des Arbeitsbereiches, wobei der Schwerpunkt der Überwachung automatisch auf jene Bereiche gerichtet ist, die von den Roboter- oder Maschinenteilen zum jeweiligen Zeitpunkt durchfahren werden.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Ansprach 12 ist es möglich,

   abhängig von den gerade laufenden oder unmittelbar bevorstehenden Bewegungen und Bearbeitungsschritten durch Ausrichtung des Erfassungsbereiches eines Sensors besonders kritische Teile des Arbeitsbereiches gezielt oder verstärkt zu überwachen. Dabei kann z.B. der Erfassungsbereich eines Sensors, der am Ende eines Roboterarmes befestigt ist, in Richtung der geplanten Bewegung des Endeffektors ausgerichtet werden.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Ansprach 13 können bestimmte Sensoren vorübergehend ausgeblendet werden, wenn diese in einem bestimmten Sequenzabschnitt mit ihrem Erfassungsbereich solche Teile des Arbeitbereiches erfassen, in denen auch im ungestörten Fall keine konstanten geometrischen Verhältnisse zu erwarten sind.

   In solchen Bereichen können beispielsweise während der Bearbeitung abgetrennte Teile des Werkstückes zu liegen kommen oder sich veränderliche Stapel einer Mehrzahl unbearbeiteter oder bearbeiteter Werkstücke befinden. Weiters können sich in solchen Bereichen beispielsweise auch asynchron rotierende Maschinenteile oder Ventilatoren befinden. Durch diese Ausgestaltung kann weiters verhindert werden, dass es bei entsprechender Ausrichtung der Sensoren zu einer unerwünschten Querbeeinflussung mit benachbarten Robotern oder Werkzeugmaschinen mit jeweils asynchron laufenden Bearbeitungsvorgängen kommt.

   Die Gefahr eines fehlerhaften Auslösens der Überwachungsvorrichtung kann demgemäss verringert werden.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Ansprach 14 und Ansprach 15 kann ähnlich wie zuvor bei der Ausgestaltung nach Ansprach 13 der in die Überwachung einbezogene Arbeitsbereich genauer vorgegeben werden und so ebenfalls die Gefahr eines fehlerhaften Auslösens der Überwachungsvonichtung verringert werden.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach Ansprach 16 wird sichergestellt, dass auch nach einem zwischenzeitlichen Abschalten der gesamten Anlage oder zumindest der Überwachungseinrichtung bei der erneuten Aktivierang kein erneuter Trainingsbetrieb zum Aufbau von Referenzdaten erforderlich ist,

   sondern die Überwachungseinrichtung die Überwachung wunschgemäss unmittelbar aufnehmen kann.
Durch die Ausgestaltung des Verfahrens nach einem der Anspräche 17 oder 18 können passend ermittelte Referenzdatensätze für verschiedene Bearbeitungssequenzen oder verschiedene Werkstücke kurzfristig zugreifbar gehalten werden. Dadurch kann ohne erneuten Trainingsbetrieb eine durchgehende Überwachung des Arbeitsbereiches auch dann erfolgen, wenn der Roboter oder die Werkzeugmaschine abwechselnd unterschiedliche Werkstücktypen bearbeitet.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach Ansprach 19 werden die Referenzdaten auch im laufenden Überwachungsbetrieb langsam an sich im Laufe der Zeit verändernde Messdaten angepasst.

   Erstmalig kleine Abweichungen der aktuellen Entfernungsinformationen gegenüber den jeweiligen Referenzdaten zufolge nur sporadisch und schwach erfasster Objekte werden dabei noch nicht als Fehler gewertet, jedoch zur weite ren Anpassung der Referenzdaten verwendet. Wenn diese zunächst nur sporadisch erfassten Objekte später regelmässiger erfasst werden (z.B. zufolge Temperaturänderung), wird kein Abbrach der Bearbeitungssequenz veranlasst, obwohl sie eine massive Abweichung gegenüber den ursprünglichen Referenzdaten aus dem vorangegangenen Trainingsbetrieb darstellen. Nur bei plötzlicher, d.h. erstmalig bereits entsprechend massiver Abweichung der laufenden Messwerte wird von einem nicht regulären Arbeitsbereich ausgegangen und die Bearbeitungssequenz unterbrochen.

   Es werden also plötzlich massiv auftretende Änderungen als Fehler erkannt, während allmählich veränderliche Messdaten zu einer vorteilhaften Anpassung der Referenzdaten führen.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach Ansprach 20 wird eine Korcekturmöglichkeit für die erfassten Messwerte geschaffen, durch welche systematische Messwertfehler zumindest teilweise kompensiert werden können.

   Typische Fehlereinflüsse sind bei Verwendung von Ulttaschallentfernungssensoren beispielsweise Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck, die allesamt die Schallgeschwindigkeit es und damit die ermittelten Entfemungsinformationen M beeinflussen.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 21 wird eine Ko[pi]ekturmöglichkeit für die erfassten Messwerte geschaffen, durch welche systematische Messwertfehler zumindest teilweise kompensiert werden können, welche z.B. darauf beruhen, dass einzelne Ultraschallsensoren auch während der Echolaufzeit bewegt werden.
Bei der vorteilhaften Ausgestaltung nach Ansprach 22 wird eine Korrektur systematischer Messwertfehler auch hinsichtlich der Zuordnung der Messwerte zu einem bestimmten Sequenzabschnitt vorgenommen.

   Da insbesondere bei der Verwendung von Ultraschallsensoren die Entfemungsbestimmung ein zeitbehafteter Vorgang ist und der Roboter oder die Werkzeugmaschine dabei im Allgemeinen in Bewegung ist, ist hier insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten eine Rückrechnung etwa auf einen fiktiven Messzeitpunkt zwischen dem Aussenden eines Ultraschallbursts und dem Empfang des Echos zweckmässig.
Eine weitere Erhöhung der Zuverlässigkeit der Überwachung wird durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspmch 23 erzielt. Dabei wird beispielsweise besonders bei der Verwendung von Ultraschallentfemungsmesssensoren die Möglichkeit genutzt, nicht nur die primären Messwerte in Form von Entfemungsinformationen zu ver werten, sondern auch z.B. die Amplitude des empfangenen Echo-Bursts.

   Aus dieser Zusatzinformation sind gewisse Rückschlüsse auf die Gestalt des delektierten Objektes möglich, zumindest aber auf die Zuverlässigkeit, mit der dieses Objekt bei wiederholten Messungen erfasst werden kann und damit auch, welche Signifikanz einer Erfassung bzw. Nichterfassung des Objektes hinsichtlich der Arbeitsbereichsüberwachung beigemessen werden kann.
Eine Erhöhung der Zuverlässigkeit der Überwachung gegen Fehlauslösungen wird durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Ansprach 24 erzielt.

   Durch die Überlappung der Sequenzabschnitte werden diese etwas breiter und es kommt zu einer Art Glättungseffekt bei den dem jeweiligen Abschnitt zugeordneten Referenzdaten bzw. bei der Auswertung der charakteristischen Häufungsbereiche, so dass veränderte Entfemungsinfo[pi]nationen zufolge von "Jitter" oder geringem zeitlichen Versatz zwischen Bewegung und Messzeitpunkt besser ausgeglichen werden.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens nach Ansprach 25 führt zu einem zu Ansprach 24 vergleichbaren Effekt. Dabei werden bei der Zustandsprüfung hinsichtlich des Voriiegens eines regulären Arbeitsbereiches nicht nur die Referenzdaten des jeweils zugeordneten Sequenzabschnittes beräcksichtigt, sondern auch die Referenzdaten benachbarter Sequenzabschnitte.

   Es werden dabei die in den Referenzdaten abgebildeten Messdaten mehrerer benachbarter Sequenzabschnitte übereinander gelegt.
Bei der Ausgestaltung des Verfahrens nach Ansprach 26 kann die genaue Position eines Objektes innerhalb eines kleinen Bereiches entlang einer vorgegebenen Geraden, beispielsweise auf einer förderbandähnlichen Transporteinrichtung, bestimmt und in die Überwachung einbezogen werden, ohne dafür speziell weitere Sensoren vorsehen zu müssen.

   Das positionsproportionale Fehlermass p2kann dann nicht nur zur Überwachung bestimmter maximal zulässiger Abweichungen, sondern unter gewissen Voraussetzungen auch zur automatischen Konektur entweder der Position des Objektes oder der Bearbeitungssequenz herangezogen werden.
Bei einer Ausgestaltung nach Anspmch 27 wird die Bewegung des Roboters oder der Werkzeugmaschine dahingehend gestaltet oder optimiert, dass absehbar typische Fehlersituationen, wie z.B. ein falsch positioniertes Werkstück (7) oder ein falsch konfiguriertes Werkstück (7), möglichst frühzeitig, d.h. idealerweise noch vor einem Werkzeugeinsatz zuverlässig erkannt werden kann. Dabei werden die Erfassungsbereiche der Sensoren auf charakteristische und zuverlässig erfassbare Werkstückteile (d.h.

   Kanten oder gewölbte Flächen) ausgerichtet.
Bei der Ausgestaltung nach Ansprach 28 ist zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Entfernungsmesssensoren noch zumindest ein weiterer Sensor zur Überwachung einer im Verlauf der Bearbeitungssequenz veränderlichen physikalischen Prozessgrösse, z.B. Druck, Temperatur, Schliesskraft oder dergleichen, vorgesehen. Die Messwerte dieses Sensors werden analog zu den Entfernungsmesswerten im Trainingsbetrieb aufgezeichnet und in die Referenzdaten einbezogen und in weiterer Folge im Überwachungsbetrieb mit diesen Referenzdaten verglichen.

   Damit können neben der geometrischen Ausgestaltung des Arbeitsbereiches in gleicher Weise weitere Prozesskenngrössen mit einem regulären Referenzzustand verglichen werden und kann bei unzulässigen Abweichungen die Bearbeitungssequenz rechtzeitig unterbrochen werden.
Durch die Massnahmen nach Ansprach 29 ist eine einzelne, durch mehrere jeweils unabhängige Bearbeitungsstationen einer Fertigungslinie durchgehend verlaufende Fördereinrichtung für eine sequentielle Ausführung unterschiedlicher Bearbeitungssequenzen an einer Mehrzahl von Werkstücken verwendbar, ohne dass die Abstände der Bearbeitungsstationen entlang der Fördereinrichtung mit den Abständen der Werkstücke auf der Fördereinrichtung übereinstimmen müssen. Dadurch wird der Aufbau von platzoptimierten und gleichzeitig rationellen Fertigungslinien ermöglicht.

   Weiters können dadurch auch grosse Werkstücke bearbeitet werden, die nicht vollständig innerhalb der Reichweite des stationären Roboters Platz finden. Weiters kann dadurch das Werkstück auch an im Wesentlichen statisch angeordneten Werkzeugen (z.B. Stanz-, Säge- oder Fräsvorrichtungen) oder Präfeinrichtungen vorbeibewegt werden.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren nach Ansprach 30 werden geeignete Referenzdaten für die Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29 erstellt. Dabei werden in einer statistisch ausreichend breiten Datenbasis erste Entfemungsinformationen bzw. charakteristische Häufungsstellen erfasst und durch Kennzahlen beschrieben.

   Diese Kennzahlen charakterisieren dann in einer kompakten Form den regulären Ar beitsbereich und bilden die Referenzdaten für die spätere Zustandsprüfung der zweiten Entfemungsinformationen im Überwachungsbetrieb.
Durch die Ausgestaltung des Verfahrens nach Ansprach 31 werden Referenzdatenbereitgestellt,

   mit deren Hilfe im späteren Überwachungsbetrieb das genaue Ausmass einer kleinen Objektverschiebung bestimmbar und mit Grenzwerten vergleichbar und/oder zur Korrektur der Objektposition oder der Roboterbewegung verwendbar ist.
Durch die spezielle Ausgestaltung des Verfahrens nach einem der Anspräche 32 bis 35 werden die Referenzdaten in einer für die Speicherung und die spätere Zustandsprüfung besonders vorteilhaften Weise beschrieben.
Durch die spezielle Ausgestaltung des Verfahrens nach Ansprach 36 werden typische standardisierte Modelle für die Häufigkeitsverteilung der Entfemungsinformationen angenommen,

   welche eine einfache Beschreibung durch charakteristische Kennzahlen sowie deren Bestimmung ermöglichen.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren nach Ansprach 37 wird ein Verfahren zur laufenden Zustandsprüfung des Arbeitsbereiches aus den während des Überwachungsbetriebes gewonnenen zweiten Entfemungsinformationen geschaffen, bei dem diese hinsichtlich der Abweichungen gegenüber dem regulären Arbeitsbereich beurteilt werden und daraus eine Entscheidung über das Vorliegen eines regulären bzw. eines nicht regulären Arbeitsbereiches abgeleitet wird.
Das Verfahren nach Ansprach 38 beräcksichtigt speziell jene Fälle, in denen zusätzlich in den Arbeitsbereich eingebrachte oder falsch positionierte Objekte erfasst werden und dadurch Entfemungsinformationen in den Messdaten aufscheinen, die in den Referenzdaten nicht abgebildet sind.

   Hier bedeuten also zusätzliche oder falsche Entfemungsinfo[pi]nationen das Vorliegen eines nicht regulären Arbeitsbereiches. Ein Beispiel für eine solche Auswertung ist in Fig. 9 dargestellt.
Das Verfahren nach Ansprach 39 berücksichtigt speziell jene Fälle, in denen im regulären Arbeitsbereich regelmässig mit hoher Wahrscheinlichkeit erfasste und in den Referenzdaten abgebildete Entfemiingsinformationen im Überwachungsbetrieb plötzlich nicht mehr registriert werden. Dies kann der Fall sein, wenn Objekte aus dem Arbeitsbereich entfernt werden, falsch positioniert werden oder aber auch wenn sie von anderen irregulär angeordneten Objekten verdeckt werden. Hier bedeuten also fehlende oder falsche Entfernungsinformationen das Vorliegen eines nicht regulären Arbeitsbereiches.

   Ein Beispiel für eine solche Auswertung ist in Fig. 11 dargestellt.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Ansprach 40 werden nicht nur aktuelle sondern auch zeitlich zuräckliegende zweite Entfernungsinfo[pi]nationen bei der Bildung des zweiten Fehlermasses beräcksichtigt. Es wird also ein bestimmter vergangener Ausschnitt betrachtet, somit die Breite der Datenbasis für die Zustandsprüfung erhöht und damit die Zuverlässigkeit der Aussage erhöht bzw. die Gefahr von Fehlauslösungen verringert.

   Der Effekt entspricht einer Glättung oder Filterung einer Folge von Werten des ersten Fehlermasses />?zu einer Folge von Werten des zweiten Fehlermasses p2- Daher kommen auch vorzugsweise allgemein bekannte Mittel aus dem Bereich der diskreten Signalverarbeitung, insbesondere Tiefpassfilter in FIR- oder IIR-Straktur oder die Spezialfälle einer linearen Mittelwertbildung über eine gewisse Anzahl vergangener Werte, einer exponentiellen Mittelwertbildung oder einer Polynomapproximation zum Einsatz. Durch die Glättung bzw. Filterung erhöht sich typischer Weise zwar die Reaktionszeit für das Erkennen eines nicht regulären Arbeitsbereiches, dafür führen einzelne und nur sporadisch auftretende Fehlmessungen noch nicht zu einer unerwünschten Fehlauslösung. Der Abschnitt zur Glättung bzw. Filterung ist als Block bzw.

   Teil (65) in der Fig. 8 dargestellt.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Ansprach 41 werden die Informationen zufolge einer Mehrzahl von zur Überwachung vorgesehener Entfernungsmesssensoren zu einem gemeinsamen Fehlermass p3zusammengefasst. In diesem dritten Fehlermass ist nun gewissermassen der Zustand des gesamten, von den Sensoren gemeinsam erfassten Ausschnittes des Arbeitsbereiches abgebildet.

   Fig. 13 zeigt beispielhaft eine solche Verknüpfung mehrerer Fehlermasse p2,a, P2,ssundp2,yzum Gesamtfehlermass p3.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Ansprach 42 ist eine einfache Verknüpfung mehrerer Wahrscheinlichkeitsmasse durch bekannte Standardverknüpfungen und auch eine einfache Festlegung von Vergleichs- und Grenzwerten möglich.
Die Vorteilhafte Ausgestaltung nach Ansprach 43 ermöglicht die einfache Vorgabe eines Entscheidungskriteriums sowie die rasche Einflussnahme auf die Steuerung und den Bear beitungsvorgang zur Abwendung einer Gefahrensituation unmittelbar nach dem Erkennen eines nicht regulären Arbeitsbereiches.

   Beispiele für eine solche Ausgestaltung sind als Teile in den Fig. 8 und 13 dargestellt.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach Ansprach 44 wird gewissermassen eine Vorwarnstufe eingeführt, bei deren Ansprechen die Bearbeitung zwar noch nicht unterbrochen wird, jedoch bereits ein Signal zur Verminderung der Maschinengeschwindigkeit abgesetzt wird. So kann bereits frühzeitig beim ersten Erfassen nicht regulärer Messdaten ein Abbremsvorgang eingeleitet werden. Wird das Vorliegen eines nicht regulären Arbeitsbereiches dann durch weitere Messdaten bestätigt, kommt es zur Unterbrechung der Bearbeitung mit bereits verkürztem Bremsweg. Weisen nachfolgende Messungen jedoch wieder auf einen ungestörten regulären Arbeitsbereich hin, so wird die Bearbeitungsgeschwindigkeit wieder auf den Normarwert erhöht.

   Insgesamt erhält man durch dieses Verfahren eine frühzeitige Reaktion bei nicht regulärem Arbeitsbereich ohne jedoch bei kurzen sporadischen Abweichungen zufolge irgendwelcher Messeinflüsse unerwünschte Bearbeitungsabbräche auszulösen.
Durch die Ausgestaltung des Verfahrens nach Ansprach 45 wird ein Fehlermass/?/gebildet, das für kleine Abweichungen der Position eines Objektes einen zur Verschiebung proportionalen Wert liefert. Dadurch wird die einfache Vorgabe eines Grenzwertes für die Freigabeentscheidung ermöglicht sowie gegebenenfalls die Verwendung des Fehlermasses zur Korrektur der Lage des Objektes oder zur Anpassung der Bewegungen des Roboters oder der Werkzeugmaschine an die tatsächliche Position des Objektes ermöglicht.

   Ein Beispiel zur Bildung eines derartigen Fehlermasses zeigt Fig. 15.
Durch die erfindungsgemässe Vorrichtung nach Anspruch 46 wird eine Überwachungsvorrichtung zur Durchführang des erfindungsgemässen Verfahrens geschaffen, welche die Signale von zumindest einem Entfernungsmesssensor erfasst, eine Zustandsprüfung auf Basis gespeicherter Referenzdaten durchfuhrt, das Vorliegen eines regulären Arbeitsbereiches entscheidet und über eine Schnittstelle mit der Steuerung des Roboters oder der Werkzeugmaschine Synchronisations- und Freigabeinformationen austauscht.

   Durch eine erfinderische Vomchtung nach Ansprach 47 wird eine Steuerung mit geeigneten Mitteln zur datentechnischen Anbindung an eine Überwachungsvorrichtung zur Durchfuhrung des erfindungsgemässen Verfahrens geschaffen.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung nach Ansprach 48 schafft eine voll integrierte und kostengünstige Steuerungslösung mit integrierter Arbeitsbereichsüberwachung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Prozessoren, Speicher und andere Signal- und Datenverarbeitungsmittel, wie sie für die Steuerung von Robotern oder Werkzeugmaschinen üblich bzw. erforderlich sind, können somit bei ausreichender Leistung unmittelbar auch für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eingesetzt werden.

   Begünstigt wird ein solches Vorgehen durch den vergleichsweise geringen algorithmischen Aufwand zur Umsetzung der beschriebenen Verfahren und die damit eher geringen erforderlichen Rechenleistungen.
Ansprach 49 schafft einen Roboter und eine Werkzeugmaschine mit einer Überwachungsvorrichtung zur Durchführung der erfindungsgemässen Verfahren zur Arbeitsbereichsüberwachung.
Anspruch 50 schafft einen Roboter und eine Werkzeugmaschine mit einer Steuerung zur Durchführung der erfindungsgemässen Verfahren zur Arbeitsbereichsüberwachung.
Durch das Verfahren zum Betreiben einer datentechnischen Wirkverbindung gemäss Ansprach 51 wird eine zuverlässige Zuordnung fortlaufend registrierter Messdaten bzw.

   Entfernungsinformationen zur entsprechenden Szene bzw. dem korrespondierenden Sequenzabschnitt der Bearbeitungssequenz ermöglicht und damit weiters eine korrespondierende Zuordnung von Referenzdaten für die Zustandsprüfung ermöglicht.
Durch das Verfahren zum Betreiben einer datentechnischen Wirkverbindung gemäss Ansprach 52 wird ein zuverlässiges und rasches Unterbrechen der Bearbeitungssequenz zur Abwehr einer potenziellen Gefahrensituation bei einem als nicht regulär erkannten Arbeitsbereich ermöglicht.
Die Erfindung wird im Nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1 schematisiert eine Roboterzelle mit einem Knickarmroboter zum Lackieren einer Automobilkarosserie als möglichen und typischen Anwendungsfall der gegenständlichen Erfindung.

   Es sind mehrere Ultraschallentfernungsmesssensoren zur sensorischen Erfassung von Objekten im Arbeitsraum vorgesehen;
Fig. 2 wesentliche Systemkomponenten einer Roboter- Applikation mit einer erfindungsgemässen Überwachungsvorrichtung sowie deren wesentlichen signal- und datentechnischen Verknüpfungen.;
Fig. 3 einen Entfernungsmesssensor, insbesondere einen Ultraschallentfernungsmesssensor, mit einem räumlich unscharfen Erfassungsbereich mit inhomogener Erfassungsempfindlichkeit sowie mehreren exemplarisch darin angeordneten Objekten;
Fig. 4 schematisiert und exemplarisch den Signalverlauf am Wandlerelement eines Ultraschallentfernungssensors und den daraus abgeleiteten Sensorsignalen in Abhängigkeit der Echolaufzeit und der Echoamplitude zufolge mehrerer unterschiedlicher erfasster Objekte;

  
Fig. 5 exemplarisch die Entfernungsmesswerte von einem Entfernungsmesssensor in Abhängigkeit des Fortganges einer Bearbeitungssequenz sowie deren Zuordnung zu einzelnen definierten Sequenzabschnitten und deren Ausbildung charakteristischer Häufungsbereiche;
Fig. 6 ein Beispiel für eine Häufigkeitsverteilung von Entfernungsmessdaten eines Sensors für einen bestimmten Sequenzabschnitt mit zwei charakteristischen Häufungsbereichen;
Fig. 7 die wesentlichen Funktionsblöcke oder -einheilen einer erfindungsgemässen Überwachungsvorrichtung sowie deren wesentlichen sig nal- und datentechnischen Verknüpfungen untereinander und mit der externen Peripherie;

  
Fig. 8 die Grundstruktur der Zustandsprüfung für einen einzelnen Entfernungsmesssensor als Kemfunktion der erfindungsgemässen Verfahren und Vorrichtungen sowie eine mögliche Detailgestaltung für deren Teilblöcke Fehlerbestimmung, Glättung und Freigabeentscheidung;
Fig. 9 eine alternative und verbesserte Ausgestaltung der Fehlerbestimmung als Teilblock der Zustandsprüfung mit normiertem Fehlermass;
Fig. 10 eine Erweiterung der Grundstruktur der Fehlerbestimmung nach Fig. 8 oder Fig. 9 für die Auswertung von Mehrfachechos einer Messung;
Fig. 11 eine weitere Ausgestaltung der Fehlerbestimmung als Teilblock der Zustandsprüfung welche Abweichungen des Arbeitsbereiches anhand eines erwarteten, jedoch nicht erfassten Messwertes bestimmt und dabei die zuvor beobachtete Erfassungswahrscheinlichkeit des Messwertes einbezieht;

  
Fig. 12 eine Erweiterung der Grundstruktur der Fehlerbestimmung nach Fig. 11 für die Auswertung mehrerer Referenzwerte eines Sequenzabschnittes;
Fig. 13 eine Verknüpfung der Fehlermasse zufolge mehrerer Entfernungsmesssensoren sowie den Vergleich mit einem gemeinsamen Grenzwert zur Bildung eines gemeinsamen Freigabe- bzw. Sperrsignales;
Fig. 14 eine Darstellung der Auswirkung einer kleinen Objektverschiebung auf die Änderung der Entfernungsmesswerte in Abhängigkeit der Verschiebungsrichtung relativ zum Ortsvektor einer Objektkante;
Fig. 15 eine weitere Ausgestaltung der Fehlerbestimmung und der Zustandsprüfung zur gezielten Positionsüberwachung eines Einzelobjektes innerhalb des Arbeitsbereiches.

   Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäss auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese bei einer Lageänderung sinngemäss auf die neue Lage zu übertragen.

   Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführangsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemässe Lösungen darstellen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden im Nachfolgenden häufig verwendete Begriffsdefinitionen näher erläutert:
Programmierbetrieb: Im Programmierbetrieb eines Roboters oder einer Werkzeugmaschine erfolgen einzelne Bewegungen oder Bearbeitungssequenzen nur zufolge unmittelbarer Befehlseingabe durch eine Bedienperson bzw. eines Programmierers. Der Programmierer verwendet dafür gewöhnlich ein mobiles Handbediengerät, mit welchem er sich in die Nähe des Endeffektors oder Werkzeuges des Roboters begeben kann, um ausreichend gute Sicht auf Werkstück und Werkzeug zu haben.

   Die manuell programmierten Bearbeitungssequenzen werden gespeichert, so dass sie später im Automatikbetrieb an gleichartigen Werkstücken ohne weitere Personenbeteiligung repetitiv ausgeführt werden können. Die Sicherheit für Personen und Sachwerte wird im Programmierbetrieb durch verschiedene Hilfsmittel (z.B. Zustimmtaster, Abstandswarner) und Einschränkungen (z.B. stark verminderte Geschwindigkeiten) verbessert. Die Sicherheit liegt aber trotzdem weitgehend in der Verantwortung des Programmierers, der während des Programmierbetriebes eine Aufsichtsfunktion über den gesamten Arbeitsbereich des Roboters oder der Werkzeugmaschine wahrnimmt.
Automatikbetrieb: Im Automatikbetrieb wird eine zuvor programmierte Bearbeitungssequenz vom Roboter selbsttätig und normalerweise unbeaufsichtigt an einer Mehrzahl gleichartiger Werkstücke wiederholt.

   Mangels ständiger Aufsicht durch eine qualifizierte Person ist hier die Sicherheit von Personen und auch von Sachwerten durch geschlossene Sicherheitsumzäunungen und überwachte Schutztüren herzustellen, wodurch zumindest die Personensicherheit gewährleistet ist, solange zusätzliche Sicherheitsvorschriften eingehalten und die Sicherheitseinrichtungen nicht mutwillig überlistet werden. Weiters kann die Bearbeitung eines Werkstückes im Automatikbetrieb nur dann das gewünschte Ergebnis bringen, wenn die Bedingungen betreffend der Art, Lage und Konfiguration des Werkstückes ausreichend genau jenen entsprechen, die bei der Programmierung bereits vorgesehen waren. Grobe Abweichungen führen in der Regel zu unbrauchbaren Arbeitsergebnissen, d.h.

   Ausschuss, oder sogar zu Beschädigungen an Maschine oder Werkzeug.
Arbeitsbereich: Der Arbeitsbereich (9) ist jener räumliche Einflussbereich eines Roboters (5) oder einer Werkzeugmaschine, in dem aufgrund der Art der vorgesehenen Arbeiten, der Maschine, der Werkzeuge (6), der Werkstücke (7) oder Werkstoffe eine Gefährdung für Personen oder Sachwerte gegeben sein kann und in welchem im Bearbeitungsprogramm nicht berücksichtigte Hindemisse eine Beschädigung des Roboters (5) oder der Werkzeugmaschine bzw. des Werkzeuges (6) oder des Werkstückes (7) verursachen können oder zumindest eine Beeinträchtigung des Ergebnisses der Bearbeitung hervorrufen können. Der Arbeitsbereich (9) ist daher üblicherweise besonders kenntlich gemacht und durch irgendwelche trennenden Schutzeinrichtungen, z.B.

   Gitter, Zäune oder Wände, abgegrenzt und darf nur betreten werden, wenn sich die Maschine in einem besonders gesicherten und eingeschränkten Betriebszustand befindet (z.B. im Programmierbetrieb, in dem Bewegungen nur mit stark reduzierter Geschwindigkeit möglich sind und wo Verfahrbewegungen nur während der fortwährenden Betätigung spezieller Sicherheitsschalteinrichtungen möglich sind).

   Im Arbeitsbereich (9) typischerweise angeordnete Objekte sind z.B. verschiedene Konstruktionsteile des Roboters (9) oder der Werkzeugmaschine, Transporteinrichtungen (8), Führungsschienen, Befestigungs- und Spannvo[pi]ichtungen, Werkstücke (7), Werkzeuge, Boden, Wände und Decke, Ablageflächen, Ablufteinrichtungen oder dergleichen.
Regulärer Arbeitsbereich: Im weiteren Sinne ist ein regulärer Arbeitsbereich (9) ein geometrisch derart gestalteter Arbeitsbereich, in dem alle darin angeordneten Teile und Objekte bei der Programmierung der Bearbeitungssequenz bereits derart beräcksichtigt wurden, dass während der Bearbeitung keine Gefahrdung, insbesondere keine Gefahr einer Kollision gegeben ist und die Bearbeitung zu akzeptablen Ergebnissen führt.

   Im engeren Sinne der beschriebenen Erfindung ist der reguläre Arbeitsbereich (9) charakterisiert durch die während dem Trainingsbetrieb gesammelten Messdaten (49) der Überwachungssensoren (1, 2, 3, 4) und den daraus abgeleiteten Referenzdaten (46). Ein hregulärer oder nicht regulärer Arbeitsbereich ist ein solcher, bei dem nicht alle Anforderungen an einen regulären Arbeitsbereich (9) erfüllt sind.
Trainingsbetrieb:

   Damit die erfindungsgemässe Überwachungsvorrichtung (16) ausreichend gesicherte Referenzdaten (46) betreffend der regulären Gestalt des Arbeitsbereiches (9), d.h. der Teile des Roboters (5) oder der Werkzeugmaschine selbst, der Gestalt und der regulären Lage des Werkstückes sowie der weiteren, ständig im Arbeitsbereich (9) befindlichen Objekte und Konstruktionsteile erhält, ist die automatische Bearbeitungssequenz ein oder mehrere Male bei überpräfter regulärer Gestaltung des Arbeitsbereiches zu durchfahren und sind die dabei gelieferten Messdaten (49) der Überwachungssensoren zur Bildung eines Referenzdatensatzes (46) zu verwenden.

   Sind gewisse reguläre Variationen des Arbeitsbereiches (9) während des Automatikbetriebes bereits absehbar, so sind diese Variationen vorzugsweise auch bereits im Trainingsbetrieb zu berücksichtigen, d.h. absichtlich herbeizuführen, um diese in den Referenzdaten abzubilden und dadurch spätere ungewollte Fehlauslösungen zu vermeiden.
Überwachungsbetrieb: Im Überwachungsbetrieb erfasst die erfindungsgemässe Überwachungsvorrichtung (16) mittels der Sensoren (1, 2, 3, 4) den Arbeitsbereich (9) und unter Umständen noch daran angrenzende Bereiche und beurteilt die gewonnenen Messdaten (49) unter Verwendung von Referenzdaten (46), die den regulären Arbeitsbereich beschreiben, hinsichtlich ihrer Plausibilität in einem ungestörten, regulären Arbeitsbereich. Dazu wird fortwährend aus den Messdaten (49) und den Referenzdaten (46) ein Gütemass bzw.

   Fehlermass (75, 76, 88) für die Abweichung gebildet und mit festgelegten Grenzwerten (72) verglichen.
Bearbeitungssequenz: Eine Bearbeitungssequenz ist eine programmtechnisch festgelegte Abfolge von Bewegungen des Roboters (5) oder der Werkzeugmaschine, üblicherweise kombiniert mit der Aktivierung spezifischer Werkzeuge (z.B. Greifer, Schweisseinrichtung, Sprüheinrichtung (6), Säge- oder Schleifeinrichtung) und gegebenenfalls der Bewegung des Werkstückes (7) zur Herstellung eines gewünschten abschliessenden Bearbeitungszu standes.

   Im Kontext dieser Schrift ist unter Bearbeitung auch die alleinige automatisierte Handhabung von Teilen, z.B. deren Entnahme aus einer Form oder deren Verpackung, ohne einer sonstigen Veränderung von Gestalt, Lage oder Eigenschaften der Teile zu verstehen.
Die programmtechnische Vorgabe einer Bearbeitungssequenz erfolgt durch eine festgelegte endliche Anzahl aneinander gereihter diskreter Programmschritte oder Instruktionen, zu denen Soll-Positionen der verschiedenen Maschinenachsen vorgegeben werden sowie weitere zur Bearbeitung erforderliche Maschinen- und Werkzeugaktivitäten (z.B.

   das Aktivieren einer Sprühvorrichtung oder einer Schweissvorrichtung).
Die Bearbeitungssequenz wird gewöhnlich im Programmierbetrieb durch Bedienhandlungen und unter Aufsicht eines Programmierers vorgegeben und im Automatikbetrieb an einer Vielzahl gleichartiger Werkstücke (7) automatisch und unbeaufsichtigt wiederholt. Bei Werkzeugmaschinen ist auch die automatische Generierung der Programmschritte ausgehend von CAD-Daten eines Werkstückes üblich.
Sequenzparameter: Der Sequenzparameter (51) ist eine skalare Grösse in der Art einer generalisierten Koordinate, vergleichbar mit einer Zeitskala, die den Fortgang einer Bearbeitungssequenz monoton abbildet.

   Ein bestimmter Wert des Sequenzparameters (51) ist damit einer ganz bestimmten Szene der Bearbeitungssequenz zugeordnet und ein Intervall, definiert durch einen unteren und einen oberen Wert des Sequenzparameters, entspricht einem gewissen Teilausschnitt der Bearbeitungssequenz, im Kontext dieser Schrift auch als Sequenzabschnitt (45) bezeichnet.
Bestimmte Beobachtungen, Messungen oder Ereignisse können durch Zuweisung eines Wertes des Sequenzparameters (51) einer ganz bestimmten Szene der Bearbeitung zugeordnet werden.
Synchronisationinformation: Um während der realen Ausführung einer Bearbeitungssequenz tatsächlich registrierte Beobachtungen, Messungen oder Ereignisse einer bestimmten Szene oder einem Sequenzabschnitt (45) unter Verwendung des Sequenzparameters (51) zuordnen zu können, muss dessen Wert synchron zum tatsächlichen Bearbeitungsfortgang nachgeführt werden.

   Im einfachsten Fall, in dem eine Bearbeitungssequenz stets mit starrem Zeitraster, d.h. mit gleicher Grundgeschwindigkeit und ohne variabler Pausen durchgeführt wird, ist zur Synchronisation des Sequenzparameters mit dem realen Bearbeitungsfortgang lediglich ein Startsignal am Beginn der Bearbeitungssequenz erforderlich und der Sequenzparameter (51) verhält sich analog einer Zeitachse.
Sind jedoch bei mehreren aufeinander folgenden Durchgängen einer Bearbeitungssequenz variable Grundgeschwindigkeiten oder Unterbrechungen variabler Dauer vorgesehen, so sind über ein Startsignal hinaus weitere periodisch bereitgestellte Synchronisationsinformationen (19) erforderlich.

   Die erforderliche zeitliche Dichte, mit der diese Synchronisationsinformationen (19) bereitgestellt werden, hängt von der geforderten Genauigkeit der Zuordnung ab, für die der Sequenzparameter (51) verwendet wird.
Die Synchromsationsinformationen (19) werden üblicherweise von der Steuerung (15) des Roboters oder der Maschine zur Verfügung gestellt und von einem quasi internen Sequenzparameter abgeleitet.
Bei den Synclironisationsinformationen (19) kann es sich beispielsweise direkt um numerische Werte handeln, die dem Wert des internen Sequenzparameters der Steuerung entsprechen oder aber auch um ein zur Bewegung synchrones Taktsignal und gegebenenfalls eines weiteren Signals zur Initialisierung eines Ausgangszustandes am Beginn einer neuen Bearbeitungssequenz.

   Die Übertragung der Synchronisationsinfo[pi]nationen (19) kann entweder über separate Signalleitungen (z.B. für ein Taktsignal) erfolgen oder über Datenleitungen oder ein Datennetzwerk unter Verwendung entsprechend echtzeitfähiger Kommunikationsprotokolle.
Sequenzabschnitte: Sequenzabschnitte (45) sind bestimmte zusammenhängende Teilabschnitte, d.h. Ausschnitte einer Bearbeitungssequenz. Sequenzabschnitte (45) können durch Angabe eines unteren und eines oberen Wertes des Sequenzparameters festgelegt werden oder z.B. äquivalent durch einen Koordinatenwert und eine Breite. Damit können Beobachtungen, Messungen und Ereignisse während der Ausführung einer Bearbeitungssequenz unter Zuhilfenahme des Sequenzparameters (51) einem bestimmten Sequenzabschnitt (45) zugeordnet werden.

   Eine gesamte Bearbeitungssequenz kann durch lückenlose Aneinanderreihung einer Mehrzahl kleiner Sequenzabschnitte quasi diskretisiert werden, wobei die Länge der Sequenzabschnitte derart gewählt wird, dass die Zuordnung von Ereignissen und Beobachtungen mit der geforderten Genauigkeit erfolgen kann.
Im konkreten Fall des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Länge der Sequenzabschnitte (45) vorzugsweise derart gewählt, dass die geometrische Konfiguration des Arbeitsbereiches innerhalb eines jeden Sequenzabschnittes näherungsweise als stationär betrachtet werden kann, also keine allzu grossen Änderungen erfahrt.
Die Länge der Sequenzabschnitte (45) kann einheitlich gewählt werden oder aber auch variabel.

   Die Länge und die Lage der Abschnitte kann vorab fix definiert sein oder aber auch automatisch, beispielsweise anhand bestimmter Beobachtungen an Messwerten oder korrespondierend zu den übermittelten Synchromsationsinformationen im Trainingsbetrieb festgelegt werden. Auch eine gewisse Überlappung (110) mehrerer Sequenzabschnitte (45) kann zweckmässig sein. Schliesslich können für die Zuordnung unterschiedlicher Arten von Beobachtungen, z.B. unterschiedlicher Sensoren (1, 2, 3, 4) als Quellen von Messwerten, auch unterschiedliche Sequenzabschnitte (45) definiert sein.
Unscharf begrenzter Erfassungsbereich: Übliche Entfernungsmesssensoren (24) weisen eine gewisse Richtcharakteristik und auch eine gewisse maximale Erfassungsdistanz auf. Sie erfassen also Objekte nur innerhalb eines gewissen Erfassungsbereiches (12) relativ zur Position und der Ausrichtung des Sensors.

   Sehr bekannt sind die typischen Schallkeulen handelsüblicher Ulttaschall-Entfernungsmesssensoren.
Die Empfindlichkeit der Sensoren (24), d.h. das Vermögen des Sensors, ein Objekt tatsächlich erfassen und eine korrespondierende Entfemungsinfo[pi]nation bereitstellen zu können, ist jedoch nicht auf einen räumlich scharf begrenzten Bereich beschränkt. Das Erfassungsvermögen hängt entscheidend von der Gestalt und Grösse des Objektes, seiner Oberflächenbeschaffenheit und der Ausrichtung der Flächen relativ zum Sensor und natürlich von der Objektposition relativ zum Sensor ab.

   Hinzu kommen verschiedene Umgebungseinflüsse, welche Einfluss auf die zur Messung verwendeten physikalischen Grössen und Effekte haben und damit Messergebnisse und Erfassungsvermögen beeinflussen.
Reicht beispielsweise die Sensorempfindlichkeit in einem bestimmten Fall zunächst gerade noch aus, um ein Objekt (26) zu erfassen, so genügen bereits geringste Störungen oder Veränderungen der Umgebungsbedingungen um eine weitere Erfassung zu verhindern. Die Zuverlässigkeit der Objekterfassung ist in diesem Fall daher geringer und bei mehreren aufeinander folgenden Messungen wird das Objekt (26) nur gelegentlich erfasst, also nur mit einer gewissen statistischen Wahrscheinlichkeit.
Der Grad an Reserven der Objekterfassung gegenüber solchen Störungen bzw.

   Veränderungen ist in der Nähe des Sensors bzw. entlang der Sensorachse (11) üblicherweise am grössten und nimmt zum Rand des Erfassungsbereiches (12) ab.
Entfemungsinfo[pi]nationen: Die Entfemungsinformationen sind die primären Informationen, die von den Entfernungsmesssensoren (1, 2, 3, 4) bereitgestellt werden. Sie können beispielsweise als Signalpulse mit zur Laufzeit eines Ultraschall-Bursts (33) korrespondierender zeitlicher Verzögerung (41, 42, 43) gegenüber einem Referenzpuls (33), der üblicherweise den Beginn einer Entfernungsmessung signalisiert, von den Sensoren bereitgestellt werden, oder aber bereits umgewandelt in entsprechende Zahlenwerte als Datenpakete übermittelt werden. Die Entfemungsinfo[pi]nationen bilden einen Teil der (Entfernungs)Messdaten, die darüber hinaus weitere Informationen, wie z.B. die Signal- bzw.

   Erfassungsstärke eines Objektes, enthalten können. Auch die Information, d.ass gegebenenfalls kein Objekt erfasst werden konnte, ist als Teil der Messdaten zu betrachten.
Je nach verwendetem Sensor-Typ können bei einem einzelnen Messvorgang nur ein oder aber auch mehrere Objekte erfasst werden. Im ersten Fall wird nur zu einem, üblicherweise zu dem zum Sensor nächstgelegenen erfassten Objekt (25) eine Entfemungsinformation bereitgestellt, im zweiten Fall werden zu mehreren Objekten (25, 26, 27) entsprechend mehrere Entfemungsinfo[pi]nationen bereitgestellt.

   Referenzdaten: Die Referenzdaten (46) sind ein Datensatz, der typische in einem regulären Arbeitsbereich erfasste Messdaten (49), insbesondere Entfemungsinfo[pi]nationen samt ihrer Zuordnung zu bestimmten Sequenzabschnitten (45) beschreibt.
Dabei werden zu einer Folge von einem bestimmten Sequenzabschnitt (45) zugeordneten Messdaten, welche auch aus mehreren Bearbeitungsdurchgängen stammen können, statistisch charakteristische Häufungsbereiche (44) der ermittelten Entfemungsinformationen (49) bestimmt und Kenngrössen zu deren Lage, Breite und Häufigkeit bzw.

   Erfassungswahrscheinlichkeit (47) sowie gegebenenfalls weitere Charakteristiken als Referenzdaten (46) gespeichert, die damit quasi ein Sensorbild in komprimierter Form darstellen.
Es kann weiters auch der Entfernungsmessbereich geeignet diskretisiert und in Entfernungsabschnitte eingeteilt werden und dann die Häufigkeit der ermittelten Entfemungsinfo[pi]nationen für diese Abschnitte ermittelt werden.
Werden mehrere Sensoren (1, 2, 3, 4) zur Überwachung eingesetzt, so ist jedem Sensor ein eigener Satz von Referenzdaten (46) zugeordnet, welche jedoch üblicherweise in einer gemeinsamen Datenstruktur abgelegt werden.
Verschiedene weitere Daten, die in Abhängigkeit der Sequenzabschnitte und der Sensoren angegeben werden, können ebenfalls vorteilhaft in einer gemeinsamen Datenstruktur mit den Referenzdaten erfasst bzw. abgelegt werden (z.B.

   minimal und maximal zugelassener Erfassungsbereich eines Sensors als Funktion des Sequenzparameters (51)).
Korrespondierend zugeordnete Referenzdaten: Die ko[pi]espondierend zugeordneten Referenzdaten (46) sind jener Teil des Referenzdatensatzes, der dem Sequenzabschnitt (45) zugeordnet ist, dem auch die aktuellen Messdaten (49) während einer Bearbeitungssequenz im Überwachungsbetrieb zugeordnet sind und der als Vergleichsbasis für diese Messdaten (49) herangezogen wird.
Abgebildete Objekte: Die abgebildeten Objekte sind jene Objekte oder Objektteile aus dem Arbeitsbereich, die Messdaten (49) bzw. Entfemungsinformationen verursachen, die bezüglich der Entfernungswerte charakteristische Häufungsstellen (44) aufweisen, welche dann in den Referenzdaten (46) abgebildet werden.

   Zustandsprüfung: Eine Zustandsprüfung (56) bezeichnet im Kontext dieser Schrift den Vorgang, aktuell ermittelte Messdaten (49), insbesondere Entfemungsinfo[pi]nationen mit Referenzdaten (46), welche eine zuvor festgestellte Charakteristik der Messdaten bei Vorliegen eines regulären Arbeitsbereiches beschreiben, zu vergleichen und aus diesem Vergleich die Entscheidung zu treffen, ob bezüglich der erfassten Objekte ein nicht regulärer Zustand des Arbeitsbereiches vorliegt.
Vorteilhaft ist dabei zunächst die Bildung und Verknüpfung mehrerer Fehler- oder Gütemasse (75, 76, 88) basierend auf einer Mehrzahl von Messdaten (49). Einzelne Entfernungsinformationen sind für sich genommen aufgrund verschiedener unbestimmbarer Einflüsse, Störungen und Ungenauigkeiten für eine unmittelbare Entscheidung wenig geeignet und eine Gesamtbetrachtung einer Mehrzahl von Messdaten bzw.

   Entfemungsinfo[pi]nationen vorteilhaft.
Neben den reinen Entfemungsinformationen können noch weitere Informationen in die Prüfung einbezogen werden, wie z.B. die Signalstärke, mit der ein Objekt erfasst wurde, sodass beispielsweise nur schwach und unzuverlässig erfasste Objekte ignoriert werden können.
Echtzeitbedingung: Die Ausfühmng von Verfahrensschritten oder die Übertragung von Informationen unter Echtzeitbedingung bedeutet im Kontext dieser Schrift, dass es bestimmte zeitliche Bedingungen, wie z.B. maximal zulässige zeitliche Verzögerungen für eine Reaktion auf ein reales Ereignis gibt, welche strikt eingehalten werden müssen. Datenverarbeitungseinrichtungen oder Signalübertragungseinrichtungen müssen entsprechend gestaltet sein, um solchen Vorgaben zu genügen.

   Der Begriff "Echtzeit" prägt für sich keine quantitativen Vorgaben für die Grösse dieser geforderten Reaktionszeiten, sondern weist nur daraufhin, dass solche Vorgaben existieren.
Fig. 1 zeigt stark vereinfacht eine typische Roboterzelle (14) in der ein Knickarmroboter (5) zum Lackieren einer Automobilkarosserie (7) verwendet wird, als einen möglichen Anwendungsfall der gegenständlichen Erfindung. Die Automobilkarosserie befindet sich dabei auf einer förderbandartigen Transporteinrichtung (8). Der Arbeitsbereich (9) des Roboters wird mittels der Ultraschallsensoren Sl bis S4 (1, 2, 3, 4) überwacht. Sl bis S3 sind an der Roboterkonstruktion (5) befestigt und werden mit dieser gemeinsam während der Bearbeitungssequenz bewegt. Der Sensor S4 (4) ist nicht am Roboter sondern auf einem feststehenden Konstraktionsteil (10) befestigt.

   Die Sensoren sind so angeordnet und ausgerichtet, dass ihre Erfassungsbereiche (12) (die Schallkeulen sind in der Figur angedeutet) vor allem im Zuge der Bewegung des Roboters (5) während der Bearbeitungssequenz die wichtigsten Teile des Arbeitsbereiches (9) erfassen.
Eine gerade beim Lackieren von Automobilkarossen verbreitete Ausgestaltungsform ist das sogenannte "Line-Tracking". Dabei wird das Werkstück (7) während der Bearbeitung kontinuierlich langsam z.B. auf einem Förderband (8) weiterbewegt. Dies steht im Gegensatz zu einem "Stop and Go"-Betrieb, bei dem das Werkstück (7) an eine vorgesehene Bearbeitungsposition gebracht wird und dort während der Bearbeitung verbleibt und erst anschliessend weiterbewegt wird.

   Solange beim "Line-Tracking" diese Relativbewegung des Werkstückes (7) gegenüber dem Roboter (5) stets gleich, also synchron zur Roboterbewegung und repetitiv ist, kann der erfindungsgemässe Ansatz zur Arbeitsbereichsüberwachung sogar beim "Line-Tracking" Anwendung finden.
Weitere typische, jedoch zur Darlegung der gegenständliche Erfindung unwesentliche Teile wie z.B. Abspe[pi]zäune oder dergleichen, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Figur nicht dargestellt, diese sind dem Fachmann jedoch hinlänglich bekannt.
Fig. 2 zeigt nochmals den Roboter (5) und die verwendeten Ultraschallsensoren Sl bis S4 (1, 2, 3, 4) aus Fig. 1 sowie die Steuerung (15) für den Roboter (5) und eine erfindungsgemässe Überwachungseinrichtung (16) mit den wesentlichen Signal- bzw. Datenverbindungen (17, 18, 19, 20) zwischen den einzelnen Komponenten.

   Die Robotersteuerung (15) wirkt auf die Antriebe (21), Aktuatoren und Werkzeuge (6) des Roboters (5) ein bzw. erhält von entsprechenden Drehwinkel- und Weggebem (im Bild nicht dargestellt) Informationen über aktuelle Istpositionen bzw. Gelenkswinkel des Roboters. Erforderliche oder übliche weitere Komponenten, z.B. Leistungsstellglieder, Messumformer und Bedieneinrichtungen sind nicht dargestellt bzw. sind als Teil der Steuerung bzw. des Roboters zu verstehen und dem Fachmann hinlänglich bekannt.
Die erfindungsgemässe Überwachungseinrichtung (16) ist über Signal- bzw. Datenleitungen (23) mit den Ultiaschallsensoren (1, 2, 3, 4) verbunden. Mittels dieser Signalleitungen werden die Sensoren angesteuert, d.h. Messvorgänge ausgelöst oder auch gesperrt und weiters die Messergebnisse von den Sensoren zur Überwachungseinrichtung (16) übertragen.

   Die praktische Ausgestaltung dieser datentechnischen Wirkverbindungen kann verschiedene übliche physikalische Verbindungen, Signalformen, Protokolle und Datenformate aufweisen, wie z.B. bei üblichen Feldbussystemen oder dergleichen. Verschiedene übliche Komponenten zur Aufbereitung oder Umformung der Messsignale sind in der Zeichnung nicht dargestellt bzw.

   als integraler Teil der Sensoren (1, 2, 3, 4) oder der Überwachungseinrichtung (16) zu verstehen.
Dargestellt ist eine datentechnische Wirkverbindung zwischen der Robotersteuerung und der Überwachungseinrichtung welche die Übertragung von Synchronisationsinformationen (19) von der Steuerung (15) an die Überwachungseinrichtung (16) und die Übertragung von Freigabeinformationen (18) von der Überwachungseinrichtung (16) an die Steuerung (15) beinhaltet.
Die Synchronisationsinformationen (19) ermöglichen es der Überwachungseinrichtung (16), Messwerte und Ereignisse bestimmten Abschnitten und Punkten des Bearbeitungsvorganges reproduzierbar zuzuordnen.
Die Freigabeinformationen (18) ermöglichen es der Steuerung (15) auf durch die Überwachungseinrichtung (16) festgestellte hreguläre Bedingungen im Arbeitsbereich (9) zu reagieren und den Roboter (5)

   umgehend zum Stillstand zu bringen.
Weiters werden auch noch Informationen (17) zum aktuellen Betriebmodus von der Steuerung (15) an die Überwachungseinrichtung (16) geleitet. Diese Mode-Infos (17) können beispielsweise die Unterscheidung zwischen Automatik- und Programmierbetrieb oder die Freigabe oder Initialisierung der Überwachungsvonichtung (16) ermöglichen, das Erkennen verschiedener Werkstück- oder Werkzeugtypen oder verschiedener Bearbeitungsprogramme oder sonstiger programmgemäss berücksichtigter Betriebsparameter oder Betriebszustände.
Weitere für bestimmte vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zweckmässige Informationen, welche von der Steuerung (15) an die Überwachungseinrichtung (16) übermittelt werden, umfassen laufend aktualisierte Bewegungsinformationen (20) des Roboters (5), also z.B. Gelenkswinkel, Winkelgeschwindigkeiten und dergleichen.

   Diese Informationen, zusammengefasst im Kontext dieser Schrift als Motion-Infos (20) bezeichnet, können in der Überwachungseinrichtung (16) zur Ermittlung der Position, Ausrichtung und der Geschwindigkeit der beweglich am Roboter (5) montierten Sensoren (1, 2, 3) und in weiterer Folge zur Ko[pi]ektur systematischer und bewegungsabhängiger Fehler in den ermittelten Entfernungsmessdaten verwendet werden.
Anwendungsspezifisch gegebenenfalls zweckmässige weitere Signalverbindungen, z.B. zur Weiterleitung von Störungsinformationen an übergeordnete Leitstellen oder zur Betriebsdatenerfassung, sind in der Abbildung nicht dargestellt, dem Fachmann jedoch hinlänglich aus der Praxis bekannt.
Fig.

   3 zeigt symbolisch einen Ultraschall-Entfernungsmesssensor (24) mit seinem um die Achse (11) typischerweise rotationssymmetrischen primären Erfassungsbereich Z1(12) samt Z2(13), der sogenannten Schallkeule, samt mehreren darin beispielhaft angeordneten Objekten O1 bis O (25, 26, 27, 28). Bei realen Ultiaschallsensoren prinzipbedingt ausgeprägte weitere kleine Nebenkeulen sind der Einfachheit halber nicht dargestellt, da ihre Gestalt dem Fachmann hinreichend bekannt und zahlreichen einschlägigen Literaturstellen zu entnehmen ist.
Der Erfassungsbereich des Sensors (24) ist weiters symbolhaft in einen Kembereich Z (13) mit hoher Erfassungsempfindlichkeit und einen Randbereich Z1(12) mit geringerer Erfassungsempfindlichkeit unterteilt dargestellt, wohingegen in der Praxis tatsächlich ein stetiger Übergang bzw.

   eine stetige Abnahme der Empfindlichkeit zum Rand hin zu beobachten ist.
Die Erfassungsempfindlichkeit des Sensors (24) für ein bestimmtes Objekt hängt darüber in hohem Mass von der Gestalt des Objektes, seiner Grösse und Oberflächenbeschaffenheit ab.
Das Objekt O1(25) befindet sich nahe der Mittenachse (11) des Sensors (24) und weist eine gekrümmte Oberfläche mit zumindest an einer Stelle einer Oberflächennormalen in Richtung des Sensors (24) auf, so dass dieses Objekt vom Sensor (24) üblicherweise zuverlässig erfasst wird. Das Objekt O2(26) hingegen befindet sich bereits im Randbereich der Schallkeule (12), so dass eine Erfassung in dieser Situation nicht mehr zuverlässig gegeben ist.

   Insbesondere fuhren Temperaturschwankungen mit Auswirkungen auf die Schallkeulenbreite und bereits geringe Luftströmungen oder Verwirbelungen dazu, dass bei mehreren aufeinander folgenden Messvorgängen nur einige wenige ein ausreichend starkes Echo für eine Entfernungsbestimmung liefern.
Das Objekt O3(27) ist mit vorwiegend ebenen Flächen ausgestattet, die bei der konkreten Anordnung einfallende Ultraschallwellen wegspiegeln. Allerdings genügt vielfach bereits eine abgerundete Kante (111) des Objektes mit einer Oberflächennormalen in Richtung des Sensors (24) für ein ausreichend starkes Echo zur Erfassung und Entfemungsbestimmung.
Das Objekt O (28) ist hingegen derart gestaltet, dass die einfallenden Ultraschallwellen vollständig weggespiegelt werden und nicht zum Sensor (24) zurück reflektiert werden. Eine Erfassung dieses Objektes O (28) ist daher nicht möglich.

   Allerdings könnte bei Vorhandensein weiterer Sensoren das weggespiegelte Signal von einem der anderen Sensoren erfasst werden (sogenanntes Übersprechen der Sensoren), wobei zwar der gewonnene Messwert nicht unmittelbar der Entfernung des Objektes entspricht, eine Veränderung aber trotzdem signifikant sein und für die Überwachung genutzt werden kann.
Fig. 4 zeigt stark vereinfacht den Schalldrackverlauf am Ultraschallsensor bzw. das korrespondierende Signal U1(31) am integrierten Ultraschallwandler während einer Entfernungsmessung mit den Objekten O1bis O3(25, 26, 27) im Erfassungsbereich (12, 13) vergleichbar zur Anordnung in Fig. 3 (O (28) kann zwar vorhanden sein, wirft jedoch aufgrund seiner Beschaffenheit kein Echo zum Sensor zurück). Weiters ist das aufbereitete Ausgangssignal U2(32) eines typischen Ultraschallsensors dargestellt.

   Die eingetragenen Zeiten t1(41), t2(42) und t3(43) sind im Wesentlichen proportional zu den Entfernungen Mxder Objekte Ox(25, 26, 27) und können unter Kenntnis der Schallgeschwindigkeit csin die Entfernungen Mxumgerechnet werden:
Mx= cs-tx/2 Diverse Ansätze für Ko[pi]ekturen, mit denen z.B. Änderungen der Schallgeschwindigkeit cszufolge Temperaturschwankungen oder auch Einflüsse durch die Geschwindigkeit der beweglich montierten Ultraschallsensoren sind darin jedoch nicht berücksichtigt.
Manche Ultiaschallsensoren können auch integrierte Messwertumformungen durchführen und beispielsweise statt der dargestellten Ausgangspulse (37, 38, 39) unmittelbar Zahlenwerte bzw. Datenpakete entsprechend der Echolaufzeit oder der Entfernung Mxan einer Datenschnittstelle zur Verfügung stellen.

   Manche Sensoren liefern dann jedoch pro Messung nur mehr einen einzigen Wert zum ersten empfangenen Echo (34) und blenden alle weiteren aus. In einem solchen Fall würde dann nur das Objekt O] (25) als das dem Sensor nächstgelegene Objekt erkannt werden und würden die weiter weg liegenden Objekte O (26) und O3(27) gewissermassen abgeschattet oder ausgeblendet werden.
In der Abbildung ist weiter eine Schaltschwelle UL (40) eingetragen, die jenen Mindestpegel angibt, den ein Echosignal (34, 35, 36) aufweisen muss, um von der Auswerteschaltung als Echo erkannt zu werden und eine Entfemungsbestimmung zu ermöglichen.

   Schwächere Echosignale werden ignoriert.
Es ist auch der typische Fall eines Ultraschallsensors dargestellt, bei dem die Länge der Ausgangspulse (37, 38, 39) im Zusammenhang mit der Amplitude des Echosignals (34, 35, 36) steht und so neben der reinen Entfemungsinformation noch eine weitere Mess- bzw. Kenngrösse zum jeweiligen Objekt verfügbar ist. Beispielsweise können damit Entfernungsinformationen zufolge schwacher Echosignale bei der Zustandsprüfung ignoriert werden.
Das Objekt O2(26) liefert entsprechend seiner Position im Randbereich des Erfassungsbereiches Zi (12) nur noch ein sehr schwaches Echo-Signal (35) bzw. einen kurzen EchoPuls (38) am Ausgang des Sensors und bereits geringe Änderungen in den Umgebungsbedingungen entlang der Messstiecke wie z.B.

   Luftströmungen, können dazu führen, dass das Objekt O2(26) bei wiederholten Messungen nicht mehr oder nur sporadisch erfasst wird.
Fig. 5 zeigt in einem Diagramm (112) beispielhaft die gemessenen Entfernungswerte, gekennzeichnet durch "+" Zeichen, von einem einzelnen Ultraschallsensor beim Durchfahren einer kompletten Bearbeitungssequenz eines Roboters (5) an einem Werkstück (7). Darin enthalten sind Sequenzabschnitte (45) in denen jeweils nur ein Häufungsbereich (44), mehrere Häufungsbereiche (44) oder auch gar keine Häufungsbereiche bezüglich der Entfernungsinformationen auftreten.

   Bei dem Beispiel wird von einem Sensor ausgegangen, der für mehrere Objekte im Erfassungsbereich entsprechende Entfemungsinfo[pi]nationen bereitstellt und nicht nur für das jeweils nächstgelegene Objekt, welcher Sensor also sogenannten Mehrfachauswertungen zulässt.
Die einzelnen Messungen M (49) sind über dem Sequenzparameter S (51) aufgetragen, der eine Art generalisierte Koordinate bezüglich des Bearbeitungsfortganges darstellt und für die Zuordnung der Messdaten zu Punkten und Abschnitten der Bearbeitungssequenz verwendet wird. Die Aktualisierung des Sequenzparameters S (51) erfolgt durch laufend von der Steuerung zur Überwachungseinrichtung übertragene Synchronisationsinformationen (19).
Der Wertebereich des Sequenzparameters (51) wird in Sequenzabschnitte Sx(45) eingeteilt.

   Im dargestellten Fall sind die Sequenzabschnitte (45) hinsichtlich ihrer Breite (114) gleich gross und überlappen (110) sich etwas. Die Grenzen der Sequenzabschnitte (45) können jedoch auch vollkommen anders festgelegt werden, ohne dadurch vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Vorteilhaft ist jedoch eine solche Festlegung der Sequenzabschnitte (45) bzw. der Abschnittsgrenzen, bei der die Entfernungsmesswerte innerhalb eines Abschnittes auf einige schmale Häufungsbereiche (44) - bezogen auf die Entfernungsmesswerte - konzentriert sind, bei der also die Sequenzabschnitte (45) nicht allzu breit sind.
Exemplarisch ist der Sequenzabschnitt Sxherausgezogen dargestellt (113), in welchem die erhaltenen Messwerte "+" auf zwei Häufungsbereiche (44) um die Referenzwerte Ri und R2(46) konzentriert sind.

   Die Referenzwerte können z.B. als geometrisches Mittel oder als arithmetisches Mittel der in den Häufungsbereichen konzentrierten Messwerten "+" festgelegt sein. Zahlreiche alternative oder zusätzliche Beschreibungsformen der Lage und gegebenenfalls weitere statistische Eigenschaften der Häufungsbereiche (44) sind möglich und bekannt. Fig. 6 zeigt nun beispielhaft eine Wahrscheinlichkeitsdichte dp/dM der gemessenen Entfernungswerte "+" innerhalb eines bestimmten Sequenzabschnittes Sx(45), bei dem die Messwerte auf die beiden Häufungsbereiche um die Referenzwerte R1und r2konzentriert sind. Die Flächen (47) unter der Dichtekurve (115) .an den Häufungsstellen geben die Wahrscheinlichkeit oder relative HäufigkeitpR1bzw.pR2für das Auftreten eines Messwertes in der Nähe der Werte R1bzw.

   R2an- Im dargestellten Fall tritt also ein Messwert um R2etwas seltener auf, als einer um Ri.
Aus den Messdaten während eines Bearbeitungsdurchganges unter kontrolliert regulären Bedingungen im Arbeitsbereich können nun für jeden festgelegten Sequenzabschnitt (45) und für jeden zur Überwachung vorgesehenen Ultraschallsensor diese Häufungsbereiche (44) ermittelt und durch definierte Kenngrössen, wie z.B. dem Mittelwert und der Streuung, beschrieben und als Referenzdatensatz gespeichert werden. Welche modellhafte Wahrscheinlichkeitsverteilung dabei zugrunde gelegt wird (z.B. Normalverteilung, Gleichverteilung, Dreiecksverteilung, quadratische Verteilung, ...), spielt im Rahmen der gegenständlichen Erfindung nur eine untergeordnete Rolle.

   Die individuelle Breite der Häufungsbereiche kann in den Referenzdaten beräcksichtigt werden oder es kann eine generelle fixe Breite vorgesehen werden, die auf die typische Streuung der Messwerte zufolge Messgenauigkeit und tolerierbarer Abweichungen gegenüber dem Referenzzustand abgestellt ist.
Um eine ausreichend breite und stabile Datenbasis für die Erstellung der Referenzdaten zu erhalten, werden vorzugsweise die Messdaten "+" aus einer Mehrzahl von Bearbeitungsdurchgängen herangezogen. Gewisse im Betrieb zu erwartende kleine Variationen im Arbeitsbereich (9), wie z.B. eine geringfügig variierende Position des Werkstückes (7) werden vorzugsweise schon bei der Erstellung der Referenzdaten durch absichtliches Herbeiführen solcher Variationen beräcksichtigt und damit entsprechend abgebildet.

   Dabei können nicht nur quantitative Abweichungen der erhaltenen Messwerte, sondern auch qualitative Unterschiede durch hinzukommende oder wegfallende Messwerte eingebracht werden.
Fig. 7 gibt einen Überblick über den Daten- bzw. Informationsfluss zwischen den wesentlichen Funktionsblöcken der erfindungsgemässen Überwachungseinrichtung (16). Die Signale (23) der zur Überwachung vorgesehenen Entfernungsmesssensoren werden zunächst einer Aufbereitung (55) unterzogen, gegebenenfalls einer Ko[pi]ektur um beispielsweise systematische Fehler zufolge Temperaturänderungen oder der Bewegung der am Roboter befestigten Sensoren, z.B. unter Verwendung der Motion-Infos (20), zu kompensieren und gegebenenfalls einer Transformation, z.B. einer Umrechnung von Laufzeiten in Entfernungen oder einer Einteilung in Entfemungsabschnitte.

   Es können auch weitere Informationen, wie z.B. die von der Signalstärke des Echos abhängige Impulsdauer eines Sensorsignals erfasst und zur Ko[pi]ektur oder als zusätzliche Information, z.B. zur Maskierung bestimmter Messwerte, verwendet werden. Die aufbereiteten Messdaten My(53) werden dann je nach Betriebszustand den Funktionsblöcken Profilerstellung (58) und/oder Zustandsüberwachung (57) zugeführt.
Die einzelnen Sensoren werden dem jeweiligen Betriebszustand entsprechend in einem vorgegebenen zeitlichen Raster angesteuert bzw.

   freigegeben oder synchronisiert, um entweder Querbeeinflussungen zu vermeiden oder diese zumindest zuverlässig reproduzierbar zu gestalten.
Der Funktionsblock Profilerstellung/Profiladaption (58) generiert während der Trainingsphase aus den Messdaten My(53) und gegebenenfalls aus bereits im Speicher (60) befindlichen älteren Daten aktualisierte Referenzdaten Rx(52). Im Wesentlichen werden dabei zu einer Mehrzahl von Messdaten aus einer Mehrzahl von Trainingsdurchläufen statistische Auswertungen durchgeführt und Kenngrössen (z.B. Mittelwert und Streuung) von zugrunde gelegten statistischen Modellverteilungen e[pi]nittelt und als Referenzdaten im Speicher (60) abgelegt.

   Dabei ist die Zusammenfassung von Messwerten zu Gmppen entsprechend der auftretenden Häufungsbereiche (44) zweckmässig, wie dies bereits in Fig. 5 dargestellt ist.
Der Funktionsblock Zustandsüberwachung (57) vergleicht im Überwachungsbetrieb die laufend ermittelten Messdaten (53) mit den ko[pi]espondierenden Referenzdaten (52) aus dem Speicher (60) hinsichtlich ihrer Plausibilität in einem regulären Arbeitsbereich und bildet daraus ein Freigabesignal bzw. Spe[pi]signal (18) mit dem die laufende Werkstückbearbeitung bei irregulärer Arbeitsbereichskonfiguration durch die Steuerung abgebrochen werden kann.

   Die von der Steuerung (15) der Überwachungsvorrichtung (16) zur Verfügung gestellten Synchromsationsinformationen (19) werden ebenfalls zunächst aufbereitet und gegebenenfalls korrigiert (56), z.B. verzögert, und dann entsprechend transformiert um schliesslich daraus den jeweils zur aktuellen Bearbeitungssituation korrespondierenden Sequenzabschnitt bzw. dessen Indexnummer (59) für den Zugriff auf die Referenzdaten (52) zu ermitteln. Eine fortlaufende Indexnummer eines Sequenzabschnittes (45) stellt quasi die Adresse für den Zugriff auf die jeweiligen Daten im Speicher (60) dar, was in der Figur durch eine entsprechende Verbindung zum Speicher (60) angedeutet ist.

   Natürlich kann alternativ die Indexnummer (59) des Sequenzabschnittes auch den Blöcken Zustandsüberwachung (57) und Profilerstellung (58) zugeführt werden und die Speicheradressierung aus diesen Blöcken heraus erfolgen.
Im Speicher (60) werden im Wesentlichen die während der Trainingsphase gewonnenen Referenzdaten abgelegt und für die Zustandsüberwachung (57) im Überwachungsbetrieb bereitgestellt.

   Natürlich können auch zusätzliche Daten, insbesondere Messdaten My, für eine fortlaufende Ko[pi]ektur oder Verfeinerung des Referenzprofils zwischengespeichert werden oder auch die Referenzprofile für mehrere unterschiedliche Bearbeitungssequenzen oder Werkstücktypen.
In einem zusätzlichen, vorzugsweise nichtflüchtigen und gegebenenfalls auswechselbaren Massenspeicher (61) können über eine Datenverbindung (62) gespeicherte Informationen aus dem Arbeitsspeicher (60) abgelegt oder in diesen zurück übertragen werden.
Die Koordinierung bzw. Synchronisation der einzelnen Funktionsblöcke wird durch eine Ablaufsteuerung (54) vorgenommen.

   Sie stellt für die einzelnen Funktionsblöcke Freigabesignale und Parameter (63) in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Überwachungseinrichtung (16) und vor allem den von der Steuerung (15) bereitgestellten Modernformationen (17) zu Verfügung.
Es ist anzumerken, dass die dargestellte Struktur bzw. die Zergliederung in Komponenten als Beispiel zur einfachen Erläuterung der wesentlichen Zusammenhänge und Funktionen zur verstehen ist. Für die tatsächliche Implementierung stehen dem Fachmann zahlreiche abweichende Möglichkeiten offen ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Fig. 8 beschreibt nun einen vorteilhaften und typischen Ansatz (85) zur Implementierung der Zustandsprüfung (57). Die Zustandsprüfung (85) ist zunächst in drei Funktionseinheiten, nämlich der Fehlerbestimmung (64), der Filterung bzw. Glättung (65) und der Freigabeentscheidung (66) untergliedert.

   Diese Dreiteilung ist typisch, die Ausgestaltung der einzelnen Teile kann jedoch vielfältig erfolgen.
Die hier dargestellte Fehlerbestimmung (83) vergleicht einen aktuellen Entfernungsmesswert M1durch Differenzbildung (68) mit in diesem Fall zwei möglichen Referenzwerten R1(S) und R2(S) (46) aus dem Referenzprofil (für den aktuell durchfahrenen Sequenzabschnitt S). Anschliessend wird das Minimum (69) der Beträge (67) der beiden Abweichungen als erstes Fehlermass p1(75) für einen regulären Zustand des Arbeitsbereiches gebildet, d.h. je grösser der Wert von ?/, desto grösser die Abweichung bzw. Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen eines nicht regulären, d.h. eines nicht zulässigen Zustandes des Arbeitsbereiches. Die Kennlinie (116) fürp1(M) in Abhängigkeit des Messwertes M (49) bei gegebenen Referenzwerten Rj und R2(46) ist dargestellt.

   Es ist leicht erkennbar, dass eine Anpassung an eine variable Anzahl von Referenzwerten, je nach tatsächlich im jeweiligen Sequenzabschnitt S registrierten Referenzwerten, leicht möglich und algorithmisch in einer Schleife realisierbar ist (angedeutet in der Fig. durch eine strichliert dargestellte weitere Eingangsgrösse (117) bei der min-Funktion(69)).
Einzelne Messwerte können leicht durch temporäre Störungen oder durch nur unwesentliche Änderungen im Arbeitsbereich entstehen bzw. verfälscht werden, so dass sie isoliert für sich genommen noch nicht zur Freigabeentscheidung unmittelbar herangezogen werden können, da andernfalls eine Vielzahl von Fehlauslösungen einen zuverlässigen und geordneten Betrieb verhindern würden. Daher wird im Funktionsblock Filterung bzw.

   Glättung (65) neben dem aktuellen auch eine Anzahl vergangener Werte (71) des Fehlermasses p1zur Generierung eines zweiten, gefilterten bzw. geglätteten Fehlermasses p2(76) herangezogen. Im dargestellten Fall handelt es sich um eine einfache Mittelwertbildung (70) aus k Einzelwerten von/?;. Bei konstanter Messrate, d.h. zeitlich äquidistanten Messabständen stellen die Folgen der Werte der Fehlermasse/?; und p2diskrete Signale dar, die daher auch mit verschiedenen allgemein bekannten Methoden der digitalen Signalverarbeitung, insbesondere von digitalen Tiefpassfiltern in z.B. FIR- oder IIR-Struktur geglättet, gemittelt bzw. gefiltert werden können. Auch eine Integration bzw.

   Summenbildung ist eine Möglichkeit zur Bildung des Wertes fürp2.
Das geglättete Fehlermass p2(76) wird nun in der Freigabeentscheidung mit einem voreingestellten Grenzwert (für einen regulären Arbeitsbereich) verglichen und binarisiert als Fehlersignal daeiner ODER- Verknüpfung (74) zugeführt. In dieser ODER- Verknüpfung werden gegebenenfalls die Signale mehrerer parallel entstandener Fehlersignale dssund d[gamma]von gegebenenfalls vorhandenen weiteren Überwachungssensoren eingebunden, zu einem einzelnen gemeinsamen Fehlersignal d (18) zusammengefasst und der Robotersteuerung bzw.

   Maschinensteuerung als STOP-Signal oder als Freigabesignal zugeführt.
Es ist unmittelbar erkennbar, dass die Zustandsüberwachung nach dem dargestellten Schema getrennt für eine Mehrzahl von Sensoren realisiert und die einzelnen Fehlersignale in der abschliessenden ODER- Verknüpfung (74) zu einem einzigen gemeinsamen Fehlerbzw. Freigabesignal d (18) zusammengefasst werden können.
Fig. 9 zeigt nun eine weitere, gegenüber der Ausfuhrung (83) in Fig. 8 verbesserte Ausführung (118) für die Bildung des Fehlermasses/?; (75).

   Hier wird nun ein Messwert Mi (49) beispielsweise mit drei Referenzwerten (46) verglichen, wobei auch hier ein Vergleich mit einer beliebigen variablen Zahl von Referenzwerten einfach realisierbar ist.
Nach der Fehlerbbestimmung durch Differenzbildung (68) zwischen dem Messwert und den Referenzwerten werden diese jedoch noch einer Skalierung (80) mit einem Wert 1/r (82) unterzogen und anschliessend quadriert (81). Bei der anschliessenden Min-Bildung (69) über alle Vergleiche wird weiters eine obere Grenze von 1 mit berücksichtigt, so dass sich für das Fehlermass/?; die dargestellte Kennlinie (119) als Funktion des Messwertes und der feststehenden Referenzwerte Ri bis R3 ergibt.

   Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist, dass Abweichungen eines Messwertes von den Referenzwerten ab einer gewissen Grösse r klar als unzulässig qualifiziert werden, d.h. ein Fehler von z.B. 20cm (>r) kennzeichnet einen i[pi]egulären Zustand des Arbeitsbereiches genauso wie eine Abweichung von mehreren Metern. Durch die Skalierung mit 1/r und eine Begrenzung der Min-Funktion auf 1 wird die Toleranzbreite 2r rund um die Referenzwerte festgelegt. Im konkreten Fall weisen alle Referenzwerte Rxdie selbe, fest eingestellte Toleranzbreite auf, denkbar ist jedoch auch eine Realisierung, bei der für jeden einzelnen Referenzwert Rxein individueller Tole ranzbereich rxfestgelegt und dieser z.B. aus der Streuung der Messwerte während der Trainingsphase ermittelt wird und einen Teil der Referenzdaten bildet.

   Die Verwendung der x -Funktion (81) anstelle der einfachen Betragsfunktion (67) aus Fig. 8 bietet den Vorteil, dass kleine Abweichungen zufolge der zu erwartenden Messungenauigkeiten noch als entsprechend unkritisch gewichtet in die Bildung von p1eingehen. Anstatt der quadratischen Funktion (81) kann alternativ natürlich auch eine Rechteckfunktion mit Sprungstellen zwischen 0 und 1 an den Rändern des Toleranzbereiches verwendet werden.
Die Normierung von/?; durch die Skalierung mit 1/r und die Begrenzung auf den Wertebereich von 0 bis 1 ermöglicht weiters eine bessere Verknüpfbarkeit mit weiteren, ähnlich gebildeten Fehlermassen, wie an anderer Stelle noch beschrieben wird.

   Als Verknüpfungsfunktionen kommen hier beispielsweise Ansätze aus der Wahrscheinlichkeitstheorie oder auch Funktionen aus dem Bereich der Fuzzy-Logic in Betracht.
Fig. 10 zeigt eine verbesserte Weiterbildung (120) des Funktionsblockes (83) aus Fig. 8 oder des Funktionsblocks (118) aus Fig. 9 zur Fehlerbildung (64), wobei nun nicht nur ein einziger Entfernungswert beräcksichtigt ist, sondern drei Entfernungswerte M , MB undc(49) zufolge einer einzelnen Messung mit Mehrfachauswertung hinsichtlich ihres Auftretens in einem regulären Arbeitsbereich bewertet werden und daraus ein gemeinsames erstes Fehlermass/?; (75) gebildet wird.

   Die drei Entfemungsinfo[pi]nationen stammen aus einer einzelnen Entfernungsmessung mit Mehrfachauswertung, d.h. es wurden drei Objektechos empfangen welche zu drei verschiedenen Entfernungsmesswerten führten.
Die Blöcke (83) mit der Bezeichnung "Einzelauswertung" stellen Auswertungen analog der Darstellung in Fig. 9 für jeden einzelnen Messwert Mxdar (hier jedoch gegenüber Fig. 9 mit nur zwei Referenzwerten Rj und i?2). Die Fehlermasse p1A, pBund p1cder Einzelauswertungen werden nun über eine Max-Funktion (84) zu einem gemeinsamen Fehlermass i (75) verknüpft.

   Passt auch nur einer der erfassten Entfernungsmesswerte Mxnicht zu den Referenzwerten, so signalisiert der Wert von/?* bereits einen nicht regulären Arbeitsbereich bzw. eine entsprechende Abweichung.
Liefern die Einzelauswertungen normierte Fehlermasse mit einem Wertebereich zw. 0 und 1 , so kann statt der Max-Funktion (84) beispielsweise auch die Funktion 
 <EMI ID=42.1> 
verwendet werden, bei welcher als Ergebnis nicht nur der "schlechteste" der Einzelwerte erhalten wird, sondern eine gewisse Gesamtbetrachtung der Messwerte vorgenommen wird, d.h. zwei oder drei Messwerte mit mässigem Fehlermass bilden gemeinsam ein stärkeres Indiz für einen nicht regulären Zustand, während bei der Max-Funktion (84) eben nur ein mässiges Fehlermass für/?;

   erhalten wird.
Auch hier ist unmittelbar erkennbar, dass die Anzahl der berücksichtigten Messwerte Mxbeliebig skalierbar ist und einfach in einer Schleife je nach tatsächlich vorliegender Anzahl von Messwerten beräcksichtigt werden kann.
Fig. 11 zeigt nun einen Ansatz (86) zur Bildung des ersten Fehlermasses/?; (75), bei dem nicht das Auftreten von Objektdistanzen abseits eines Referenzwertes R(S) sondern gewissermassen umgekehrt das Ausbleiben erwarteter Messwerte Mxbzw. Entfemungsinformationen, als Kriterium für das Vorliegen eines nicht regulären Zustandes des Arbeitsbereiches herangezogen wird. Werden bestimmte Objekte aus dem Erfassungsbereich eines Sensors entfernt oder durch ein hinzu gekommenes fremdes Objekt verdeckt, so bleiben zuvor im Trainingsbetrieb erfasste Entfemungsinfo[pi]nationen aus.

   Dieses Ausbleiben signalisiert nun eine gewisse Wahrscheinlichkeit für einen nicht regulären Zustand des Arbeitsbereiches, je nach Zuverlässigkeit, mit der die Messwerte beim Trainingsvorgang erfasst werden konnten. Das Ausbleiben von Messwerten, die bereits beim Trainingsbetrieb nur vereinzelt aufgetreten sind, liefert natürlich im Überwachungsbetrieb kein besonders zuverlässiges Indiz für einen Fehlerzustand, so dass hier vorzugsweise neben den Referenzentfernungen auch Kenngrössen (47) für ihre jeweilige Erfassungswahrscheinlichkeit in den Referenzdaten abgelegt werden.

   Als hierfür geeignete Kenngrösse kann die relative Häufigkeit (47) des Auftretens eines Messwertes bezogen auf die im jeweiligen Segmentabschnitt S durchgeführten Messvorgänge während des Trainingsvorganges verwendet werden.
Die Struktur zur Fehlerbildung ist sehr ähnlich der Struktur aus Fig. 9, allerdings sind hier die Rollen der Referenzwerte R(S) und der Messwerte M gewissermassen vertauscht und es kommt als zusätzliche Eingangsgrösse noch die Erfassungswahrscheinlichkeit PR(S) (47) des jeweiligen Referenzwertes R(S) hinzu, mit dem das normierte Ergebnis der MinFunktion (69) noch gewichtet wird.

   Daraus ist erkennbar, dass p1als Fehlermass und Wahr
 <EMI ID=42.1> 
 
scheinlichkeit eines i[pi]egulären Zustandes zufolge des Ausbleibens eines Referenzwertes R (S) höchstens so hoch sein kann, wie die zuvor beobachtete Erfassungswahrscheinlichkeit PR(S) dieses Wertes.
Auch hier ist zu erkennen, dass die dargestellte Struktur für eine beliebige Anzahl von Messwerten in einer Schleife skalierbar ist, einschliesslich der Situation, dass überhaupt kein Messwert erfasst werden konnte und somit die Min-Funktion 1 liefert und/??gleich PR(S) wird.
Die Kennlinie (121) zeigt den Wert für ?;

   in Abhängigkeit der Lage des Referenzwertes R(S) und einer Beobachtungswahrscheinlichkeit von PR(S) und den drei aktuellen Messwerten MA, MBund Mc-
Fig. 12 zeigt eine Erweiterung (87) der Fehlerbestimmung (86) aus Fig. 11, bei der nun drei Referenzwerte R[iota](S) bis R3(S) (46) einzeln hinsichtlich des Auftretens ko[pi]espondierender Messwerte MA, MBund Mc (49) beurteilt und daraus ein gemeinsames erstes Fehlermass p1(75) gebildet wird.

   Es ist anzumerken, dass eine Fehlerbestimmung auf Grandlage ausbleibender Messwerte vorzugsweise dann eingesetzt werden kann, wenn die Entfernungssensoren Mehrfachauswertungen zulassen, also mehrere im Erfassungsbereich befindliche Objekte gleichzeitig erfasst werden können und nicht nur das jeweils nächstliegende Objekt, da sonst auch im regulären Fall bei mehreren abgebildeten Referenzwerten zufolge eines unsicher erfassten Objektes im Vordergrund grundsätzlich immer nur zu einem davon ein ko[pi]espondierender Messwert auftreten kann und das Ausbleiben der weiteren Referenzwerte kein Indiz für einen nicht regulären Zustand ist.
Zur Verknüpfung der Fehlermasse der Einzelauswertungen wäre prinzipiell die MaxFunktion verwendbar, allerdings wurde hier die Funktion
herangezogen.

   Letztere bewährt sich vor allem in Situationen, in denen mehrere alternative Referenzwerte mit jeweils nur mittlerer oder geringer Erfassungswahrscheinlichkeit vorliegen (gerade bei kleineren Objekten im Hintergrund). Werden diese Objekte nun durch ein fremdes Objekt nahe dem Sensor plötzlich abgeschattet und werden daher allesamt nicht mehr erfasst, so würde die Max-Funktion nur ein schwaches Indiz für einen i[pi]egulä ren Zustand liefern (da die einzelnen Referenzwerte im dargestellten Beispiel ja nur geringe Erfassungswahrscheinlichkeit aufweisen), die alternative Funktion würde allerdings das Ausbleiben gleich mehrerer erwarteter Messwerte deutlich höher gewichten.
Auch hier ist die Skalierung auf eine beliebig variable Anzahl von Referenzwerten problemlos möglich.
Die beiden Ansätze zur Bildung eines Fehlermasses nach Fig. 10 und Fig.

   12 können natürlich auch parallel verwendet werden und sind die jeweils erhaltenen Fehlermasse geeignet, z.B. durch eine Max-Funktion, verknüpft und der nachfolgenden Weiterverarbeitung zugeführt zu werden.
Fig. 13 zeigt eine alternative Ausführung (123) für die Freigabeentscheidung (66).

   Hier wird die Verknüpfung mehrerer Sensoren anders als in der Grundausführung (122) in Fig. 8 nicht erst durch eine logische ODER- Verknüpfung der zuvor einzeln verglichenen und binarisierten zweiten Fehlermasse /?2der einzelnen Sensoren vorgenommen, sondern durch eine direkte Verknüpfung der Fehlermasse ?2,xzu einem gemeinsamen Fehlermass /?3(88) und einem anschliessenden Grenzwertvergleich (72) samt Binarisierung (73) zum StopSignal d (18) für die Steuerung (15).
Für die Verknüpfung wurde wieder die bereits an anderen Stellen mehrfach beschriebene Funktion

 <EMI ID=44.1> 
verwendet, welche wiederum den Fall höher gewichtet, in dem die Auswertung mehrerer Sensoren für sich jeweils nur einen geringen oder mittleren Fehlerwert ergeben,

   ein solches Ergebnis gleichzeitig von mehreren Sensoren jedoch eine insgesamt höhere Wahrscheinlichkeit für einen unzulässigen Zustand des Arbeitsbereiches, als jene zufolge der Einzelsensoren erkennen lässt.
Fig. 14 zeigt als Ausgangspunkt für einen weiteren alternativen oder ergänzenden Ansatz zur Objektüberwachung im Arbeitsraum die Auswirkung kleiner Relatiwerschiebungen [Delta]x12(97) von mehreren Objektkanten [alpha].), b.) und c.) (94, 95, 96) in drei verschiedenen Referenzlagen gegenüber der Position eines Entfernungssensors (92) im Ursprung des ein
 <EMI ID=44.1> 
 
gezeichneten Koordinatensystems (93). Alle drei Objektkanten gehören zum selben Objekt des Arbeitsbereiches.

   Es ist zu erkennen, dass eine kleine Verschiebung [Delta]xn des Objektes bzw. der Kanten a.) (94) und c.) (96) jeweils eine näherungsweise proportionale Änderung [Delta]Mk, (108, 109) des jeweiligen Entfernungsmesswertes * bewirkt. Der beobachtete Proportionalitätsfaktor [lambda]k(er beträgt z.B. für die Kante c.) näherungsweise 1/cos(ak) ) kann während der Trainingsphase durch definierte Referenzverschiebung der Kanten bzw. des Objektes um einen bekannten Wert [Delta]xrefund der dabei beobachteten Änderung der Entfernungsmesswerte [Delta]Mk ef bestimmt werden. Damit kann aus einer später im Überwachungsbetrieb beobachteten systematischen Änderung der Entfernungsmesswerte [Delta]Mk,1 2auf die tatsächliche Verschiebung [Delta]x12näherungsweise räckgerechnet werden bzw. ein zur Objektverschiebung proportionales Fehlermass/p1gewonnen werden.

   Allerdings liefern nur solche Kanten verwertbare Daten, die bei einer [Delta]x- Verschiebung nicht senkrecht oder nahezu senkrecht auf die jeweilige Sensormittenachse bewegt werden (wie z.B. Kante b.)). Ausserdem werden in realer Umgebung natürlich zahlreiche Kanten weiterer Objekte des Arbeitsbereiches erfasst, welche bei der Referenzverschiebung des überwachten Objektes jedoch unverändert bleiben und im Überwachungsbetrieb auszublenden sind. Durch eine Profilprüfung (102) sind daher jene Sequenzabschnitte bzw. Messwerte für die Auswertung zu spe[pi]en, in denen keine für die Objektverschiebung verwertbaren Daten gewonnen werden können.
Fig. 15 zeigt nun schematisch eine weitere Ausführungsform (104) für eine Fehlerbestimmung unter Nutzung des in Fig. 14 beschriebenen Effektes.

   Hierbei wird vorzugsweise gezielt die Position eines bestimmten Einzelobjektes im Arbeitsraum überwacht bzw. auch bestimmt. Die gespeicherten Referenzdaten R[iota](S) und R2(S), entsprechend den Entfernungsmesswerten für die beiden Referenzlagen 1 und 2 eines Objektes sowie die Referenzverschiebung [Delta]xrefwerden zur Bildung der L^-Skalierungswerte verwendet. Die aktuellen Messwerte Mk,12bzw. deren Differenz zu den ko[pi]espondierenden Referenzwerten Riss) werden mit denk- Werten skaliert. Durch eine Profilprüfung (102) werden für die weitere Auswertung nur jene Sequenzabschnitte bzw. Messwerte weitergeleitet bzw. freigeschaltet (124), die plausible Ergebnisse liefern (also z.B./??< [Delta]xref).

   Die Profilprüfung ermittelt insbesondere jene Sequenzabschnitte und bei Auswertung von Mehrfachechos jene Referenzwerte und Echos, in denen tatsächlich das zu überwachende Einzelobjekt vom Sensor erfasst wird. Die verwendeten Messdaten können zusätzlich durch ein entsprechendes Filter- oder Glättungsverfahren vorverarbeitet werden, welches in der Abbildung beispielhaft als Tiefpassfilter (103) dargestellt ist.
Die von der Profilprüfung (102) zur weiteren Bewertung freigegebenen Fehlerwerte/p1
(75) werden dann, wie auch schon in Fig. 8 dargestellt, zu einem zweiten Fehlermass p2
(76) geglättet bzw.

   gefiltert (65) und anschliessend der Freigabeentscheidung (66) zugeführt, welche das Freigabesignal d( 18) für die Robotersteuerung (15) ermittelt.
Das zweite Fehlermass p2kann unter gewissen Umständen auch als Ko[pi]ekturmass (97) für die Bearbeitungsbahn des Roboters verwendet werden, um eine festgestellte Objektverschiebung zu kompensieren.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Arbeitsbereichsüberwachung wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist,

   sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Der Ordnung halber sei abschliessend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Überwachungsvorrichtung diese bzw. deren Bestandteile stark schematisch dargestellt wurden.

   
Bezu szeichen aufs tellung Ultraschallentfemungssensor StUltraschallentfemungssensor S2Ultraschallentfemungssensor S3Ultraschallentfemungssensor S4Roboter Endeffektor, Werkzeug Werkstück, Autokarosserie Transporteinrichtung Arbeitsbereich Sensorbefestigung Sensorsachse Erfassungsbereich zuverlässiger Erfassungsbereich Roboterzelle Robotersteuerung Überwachungsvo[pi]ichtung Mode-Info Daten Enable/Stop Signal Synchronisationsinfo[pi]nation Motion-Information Robotergelenk und Antrieb Steuersignal Sensorsignal, Sensordatenleitung Ultraschallentfemungssensor Objekt OxUltraschallentfemungssensor St36 Echosignal von Objekt O3Ultraschallentfemungssensor S237 Sensorsignal zufolge Objekt Oi Ultraschallentfemungssensor S338 Sensorsignal zufolge Objekt O2Ultraschallentfemungssensor S439 Sensorsignal zufolge Objekt O3Roboter 40 Schaltschwelle Endeffektor,

   Werkzeug 41 Echolaufzeit ttWerkstück, Autokarosserie 42 Echolaufzeit t Transporteinrichtung 43 Echolaufzeit t3Arbeitsbereich 44 charakteristischer Häufungsbereich Sensorbefestigung 45 Sequenzabschnitt SxSensorsachse 46 Referenzwert R(S) des Erfassungsbereich Häufungsbereiches S zuverlässiger Erfassungsbereich 47 relative Häufigkeit Roboterzelle 48 Wahrscheinlichkeitsdichte Robotersteuerung 49 Messwerte, Echodistanz Mx
 <EMI ID=47.2> 
50 Echolaufzeit t Überwachungsvo[pi]ichtung Mode-Info Daten 51 Sequenzparameter S Enable/Stop Signal 52 Signalpfad für Referenzwerte Synchronisationsinfo[pi]nation 53 Signalpfad für Messwerte Motion-Information 54 Ablaufsteuerung
55 Messwertaufbereitung Robotergelenk und Antrieb Steuersignal 56 Synchronisationsverarbeitung Sensorsignal,

   Sensordatenleitung 57 Zustandsüberwachung Ultraschallentfemungssensor 58 Referenzwertermittlung Objekt Ox59 Signalpfad für Sequenzparameter S
60 Arbeitsspeicher
Objekt O2
Objekt O361 Massenspeicher
Objekt O462 Datenverbindung
Ordinate 63 Steuersignal
Abszisse 64 Fehlerbestimmung für zusätzliche und falsche Messwerte
Wandlersignal 65 Glättung, Filterung
Sensorsignal
Sendeburst 66 Freigabeentscheidung
Echosignal von Objekt Ot67 Betragsbildung
 <EMI ID=47.1> 
Echosignal von Objekt O268 Summen-/Differenzbildung
69 Minimumbildung
 <EMI ID=47.3> 
70 Mittelwertbildung
 <EMI ID=47.4> 

36 Echosignal von Objekt O3
37 Sensorsignal zufolge Objekt Oi
38 Sensorsignal zufolge Objekt O2
39 Sensorsignal zufolge Objekt O3
40 Schaltschwelle
41 Echolaufzeit tt
42 Echolaufzeit t
43 Echolaufzeit t3
44 charakteristischer Häufungsbereich
45 Sequenzabschnitt Sx
46 Referenzwert R(S)

   des
Häufungsbereiches S
47 relative Häufigkeit
48 Wahrscheinlichkeitsdichte
49 Messwerte, Echodistanz Mx
 <EMI ID=47.2> 
50 Echolaufzeit t
51 Sequenzparameter S
52 Signalpfad für Referenzwerte
53 Signalpfad für Messwerte
54 Ablaufsteuerung
55 Messwertaufbereitung
56 Synchronisationsverarbeitung
57 Zustandsüberwachung
58 Referenzwertermittlung
59 Signalpfad für Sequenzparameter S
60 Arbeitsspeicher
Objekt O2
Objekt O3
Objekt O4
Ordinate
Abszisse
Wandlersignal
Sensorsignal
Sendeburst
Echosignal von Objekt Ot
 <EMI ID=47.1> 
Echosignal von Objekt O2
61 Massenspeicher
62 Datenverbindung
63 Steuersignal
64 Fehlerbestimmung für zusätzliche und falsche Messwerte
65 Glättung, Filterung
66 Freigabeentscheidung
67 Betragsbildung
68 Summen-/Differenzbildung
69 Minimumbildung
 <EMI ID=47.3> 
70 Mittelwertbildung 0 71 Schiebe[pi]egister,

   Speicher 101 Referenzobj ektverschiebung
72 variabler Grenzwert 102 Profilpräfung
73 Binarisierung 103 Filter
74 Oder-Verknüpfung 104 Fehlerauswertung für
75 erstes Fehlermass pi Objektverschiebung
105 Profilfreigabesignal
76 zweites Fehlermass p2
77 Stop-/Freigabesignal d 106 Division 1/x
78 weiteres Stop-/Freigabesignal 107 [lambda]-Koeffizient
79 Stop-/Freigabeeingang der Steuerung 108 Messwertänderung an Kante a
80 Multiplikation 109 Messwertänderung an Kante c
110 Überlappung von Sequenzabschnitten
81 Quadrat-Funktion
82 Skalierungsfaktor 111 abgerundete Kante
83 Fehlerbestimmung für 112 Diagramm zu Sequenzabschnitten Einzelmesswert M 113 Detaildiagramm Sequenzabschnitt
84 Maximumbildung 114 Breite/Länge eines Sequenzabschnittes
85 Zustandsprüfung für einzelnes 115 Dichteverteilung Sensorsignal
116 Kennlinie p[iota](M)

  
86 Fehlerbestimmung für 117 weitere Eingangsgrösse
Einzelreferenzwert R(S) 118 verbesserte Fehlerbestimmung für
87 Fehlerbestimmung für ausbleibende Einzelmesswert und falsche Messwerte 119 Kennlinie p^M)
88 drittes Fehlermass p3120 verbesserte Fehlerbestimmung für
89 zweites Fehlermass von Sensor [alpha] Mehrfachmesswerte
90 zweites Fehlermass von Sensor ss
121 Kennlinie P[Iota](M)
91 zweites Fehlermass von Sensor [gamma] 122 Grundausführung
92 Sensorposition, Ursprung Freigabeentscheidung
93 Koordinatensystem 123 alternative Freigabeentscheidung
94 Objektkante a 124 Gate-Funktion
95 Objektkante b
96 Objektkante c
97 Obj ektverschiebung
98 Winkel [alpha] zwischen Ortsvektor und Verschiebungsvektor
99 Messwertänderung der Kante a
 <EMI ID=48.1> 
00 Messwertänderung der Kante c

 <EMI ID=48.2> 

71 Schiebe[pi]egister,

   Speicher
72 variabler Grenzwert
73 Binarisierung
74 Oder-Verknüpfung
75 erstes Fehlermass pi
76 zweites Fehlermass p2
77 Stop-/Freigabesignal d
78 weiteres Stop-/Freigabesignal
79 Stop-/Freigabeeingang der Steuerung
80 Multiplikation
81 Quadrat-Funktion
82 Skalierungsfaktor
83 Fehlerbestimmung für Einzelmesswert M
84 Maximumbildung
85 Zustandsprüfung für einzelnes Sensorsignal
101 Referenzobj ektverschiebung
102 Profilpräfung
103 Filter
104 Fehlerauswertung für Objektverschiebung
105 Profilfreigabesignal
106 Division 1/x
107 [lambda]-Koeffizient
108 Messwertänderung an Kante a
109 Messwertänderung an Kante c
110 Überlappung von Sequenzabschnitten
111 abgerundete Kante
112 Diagramm zu Sequenzabschnitten
113 Detaildiagramm Sequenzabschnitt
114 Breite/Länge eines Sequenzabschnittes
115 Dichteverteilung
116 Kennlinie p[iota](M)

  
86 Fehlerbestimmung für 117 weitere Eingangsgrösse
Einzelreferenzwert R(S) 118 verbesserte Fehlerbestimmung für
87 Fehlerbestimmung für ausbleibende Einzelmesswert und falsche Messwerte 119 Kennlinie p^M)
88 drittes Fehlermass p3120 verbesserte Fehlerbestimmung für
89 zweites Fehlermass von Sensor [alpha] Mehrfachmesswerte
90 zweites Fehlermass von Sensor ss
121 Kennlinie P[Iota](M)
91 zweites Fehlermass von Sensor [gamma] 122 Grundausführung
92 Sensorposition, Ursprung Freigabeentscheidung
93 Koordinatensystem 123 alternative Freigabeentscheidung
94 Objektkante a 124 Gate-Funktion
95 Objektkante b
96 Objektkante c
97 Obj ektverschiebung
98 Winkel [alpha] zwischen Ortsvektor und Verschiebungsvektor
99 Messwertänderung der Kante a
 <EMI ID=48.1> 
00 Messwertänderung der Kante c

Claims (52)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Überwachung des Arbeitsbereiches (9) von programmgesteuerten Robotern (5) oder Werkzeugmaschinen für die automatisiert repetitive Ausführung einer Bearbeitungssequenz an einer Mehrzahl von im Wesentlichen gleichartigen Werkstücken (7)

- unter Verwendung eines Entfernungsmesssensors (4),

- mit dem in einem Trainingsbetrieb beim Durchfahren der programmierten Bearbeitungssequenz erste Entfemungsinformationen gewonnen werden, während ein für den späteren Automatikbetrieb regulär gestalteter Arbeitsbereich (9) vorliegt,

- aus den gewonnenen ersten Entfemungsinformationen Referenzdaten (49) erstellt werden,

- in einem automatischen Überwachungsbetrieb während einer Bearbeitungssequenz mit dem Entfemungsmesssensor (4) zweite Entfemungsinfo[pi]nationen (49) gewonnen werden,

- die gewonnenen ersten und zweiten Entfemungsinformationen sowie die erstellten Referenzdaten jeweils zu einem bestimmten Sequenzabschnitt der Bearbeitungssequenz in Beziehung gesetzt, insbesondere diesem Sequenzabschnitt zugeordnet werden,

- die zweiten Entfemungsinfo[pi]nationen (49) fortlaufend in Echtzeit einer Zustandsprüfung hinsichtlich des Voriiegens eines regulären Arbeitsbereiches (9) unterzogen werden

- und dabei bezüglich des Sequenzabschnittes ko[pi]espondierend zugeordnete Referenzdaten (46) als Vergleichsbasis verwendet werden,

- bei festgestelltem, nicht regulären Zustand des Arbeitsbereiches (9) die laufende Bearbeitungssequenz unterbrochen und die Roboter- bzw. Maschinenbewegung zum Stillstand gebracht wird und/oder das Ergebnis der Zustandsprüfung signalisiert wird, gekennzeichnet dadurch,

- dass in den ko[pi]espondierend zugeordneten Referenzdaten (46) mehrere Entfemungsinfo[pi]nationen zufolge unterschiedlicher Objekte oder Objektteile oder eines definiert variabel positionierten Objektes abgebildet sind.

2. Verfahren nach Ansprach 1, gekennzeichnet dadurch, dass während dem Durchfahren der Bearbeitungssequenz von einer Steuerung (15) des Roboters (5) oder der Werkzeugmaschine mehrfach Synchronisationsinfo[pi]nationen (19) zur Verfügung gestellt werden und diese Synchronisationsinformationen (19) mittelbar oder unmittelbar zum Herstellen der Beziehung der ersten und oder zweiten Entfemungsinfo[pi]nationen und/oder der Referenzdaten (46) zu einem Sequenzabschnitt herangezogen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass eine Mehrzahl von Entfemungsmesssensoren (1, 2, 3, 4) zur Überwachung des Arbeitsbereiches (9) vorgesehen ist, im Trainingsbetrieb für jeden dieser Entfemungsmesssensoren (1, 2, 3, 4) ein individueller Satz von Referenzdaten (46) erstellt wird und im Überwachungsbetrieb die Entfernungsinfo[pi]nationen (49) der Mehrzahl von Entfemungsmesssensoren (1, 2, 3, 4) bei einer gesamtheitlichen Zustandsprüfung betreffend des Voriiegens eines regulären Arbeitsbereiches (9) einbezogen werden.

4. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass als Entfemungsmesssensoren (1, 2, 3, 4) handelsübliche UltraschallEntfernungssensoren eingesetzt werden.

5. Verfahren nach Ansprach 4, gekennzeichnet dadurch, dass die UltraschallEntfernungssensoren je ausgesendetem Ultraschallburst mehr als ein nachfolgend eintreffendes Echosignal erfassen und die jeweilige Laufzeit- oder Entfemungsinformation an einer Schnittstelle bereitstellen.

6. Verfahren nach Ansprach 4 oder 5, gekennzeichnet dadurch, dass ausgesendete Ultraschallpulse (33) in zeitlich kürzerem Abstand gesendet werden, als er der Echolaufzeit für die maximal vorgesehene Erfassungsdistanz entspricht.

7. Verfahren nach einem der Anspräche 3 bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass die Entfernungsmessungen der Mehrzahl von Entfemungsmesssensoren (1, 2, 3, 4) zeitlich synchron oder in einem festgelegten zeitlichen Raster durchgeführt werden, wobei Messwerte durch Übersprechen bzw. eine fallweise gegenseitige Beeinflussung der Entfernungsmesssensoren (1, 2, 3, 4) bewusst akzeptiert und in die Referenzdaten (46) und die Zustandsprüfung (85) einbezogen werden.

8. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, dass während einer Trainingsphase die programmierte Bearbeitungssequenz mehrere male durchfahren wird und die Entfemungsinformationen aus mehreren Bearbeitungsdurchgängen zum Erstellen der Referenzdaten eines Entfernungsmesssensors (1, 2, 3, 4) herangezogen werden.

9. Verfahren nach Ansprach 8, gekennzeichnet dadurch, dass während der Trainingsphase die Bearbeitungssequenzen mehrmals mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durchfahren werden.

10. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, dass zumindest ein Entfemungsmesssensor (4) räumlich feststehend angeordnet ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, dass zumindest ein Entfemungsmesssensor (1, 2, 3) mit einem während der Bearbeitungssequenz beweglichen Maschinen- oder Roboterteil verbunden ist und mit diesem gemeinsam bewegt wird.

12. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, dass zumindest ein Entfemungsmesssensor (1, 2, 3, 4) an einer gesteuert um eine oder mehrere Achsen schwenkbaren Sensorhalterung befestigt ist und die Erfassungsrichtung des Entfernungsmesssensors (1, 2, 3, 4) während einer Bearbeitungssequenz ablaufsynchron zu dieser veränderbar ist.

13. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, dass zumindest ein Entfemungsmesssensor (1, 2, 3, 4) während zumindest eines definierten Sequenzabschnittes (45) deaktiviert ist oder seine gelieferten Messwerte ausgeblendet oder ignoriert werden.

14. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 13, gekennzeichnet dadurch, dass für einen Entfemungsmesssensor (1, 2, 3, 4) eine minimale oder maximale Erfassungsdistanz festgelegt wird, unterhalb bzw. oberhalb welcher die Entfemungsinfo[pi]nationen ignoriert, insbesondere nicht für die Arbeitsbereichsüberwachung verwendet werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet dadurch, dass die minimale oder maximale Erfassungsdistanz in einzelnen Sequenzabschnitten (45) variabel festgelegt ist.

16. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 15, gekennzeichnet dadurch, dass die ermittelten Referenzdaten (46) aus einem Arbeitsspeicher (60) einer Überwachungsvorrichtung (16) in einen nichtflüchtigen Massenspeicher (61) und zu einem anderen Zeitpunkt aus diesem wieder zurück in den Arbeitsspeicher (60) übertragen werden.

17. Verfahren nach Ansprach 16, gekennzeichnet dadurch, dass im nichtflüchtigen Massenspeicher (61) mehrere Referenzdatensätze für eine bestimmte Anzahl unterschiedlicher Bearbeitungssequenzen und/oder für unterschiedliche Typen von Werkstücken abgelegt sind und diese jeweils passend vor dem Beginn einer geänderten Bearbeitungssequenz oder eines geänderten Werkstücktyps in den Arbeitsspeicher (60) übertragen werden.

18. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 16, gekennzeichnet dadurch, dass in einem Arbeitsspeicher (60) einer Überwachungsvo[pi]ichtung (16) mehrere Referenzdatensätze für eine bestimmte Anzahl unterschiedlicher Bearbeitungssequenzen und/oder für unterschiedliche Typen von Werkstücken abgelegt sind und diese jeweils passend vor dem Beginn einer geänderten Bearbeitungssequenz oder eines geänderten Werkstücktyps für die Zustandsprüfung der folgenden zweiten Entfemungsinfo[pi]nationen aktiviert werden.

19. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 17, gekennzeichnet dadurch, dass die Referenzdaten (46) nicht oder nicht nur während einer ausgewiesenen definierten Trainingsphase erstellt werden, sondern auch parallel zu einem normal ablaufenden Überwachungsbetrieb laufend anhand aktueller gewonnener zweiter Entfemungsinformationen schrittweise ergänzt und/oder angepasst werden.

20. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 19, gekennzeichnet dadurch, dass die ermittelten ersten und/oder zweiten Entfernungsinfo[pi]nationen vor deren weiteren Verwendung hinsichtlich systematischer Messwerteinflüsse korrigiert werden.

21. Verfahren nach Anspruch 20, gekennzeichnet dadurch, dass bei der Korrektur systematischer Messwerteinflüsse auch aktuelle, von einer Steuerung (15) des Roboters (5) oder der Werkzeugmaschine übermittelte Bewegungsinfo[pi]nationen (20) einbezogen werden.

22. Verfahren nach Anspruch 21 , gekennzeichnet dadurch, dass die Ko[pi]ektur der systematischen Messwerteinflüsse auch hinsichtlich deren Zuordnung zu einem bestimmten Sequenzabschnitt (45) erfolgt.

23. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 22, gekennzeichnet dadurch, dass neben der Entfernungsinfo[pi]nation noch andere messtechnisch erfassbare Merkmale der erfassten Objekte bei der Erstellung der Referenzdaten und/oder der Zustandsüberpräfung im Überwachungsbetrieb herangezogen werden, insbesondere die Dauer eines Echopulses, die Amplitude eines Echo-Bursts bei Verwendung von Ultraschallentfernungsmesssensoren oder allgemein die Erfassungssignalstärke.

24. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 23, gekennzeichnet dadurch, dass sich einzelne Sequenzabschnitte (45) hinsichtlich der Ausführung der Bearbeitungssequenz teilweise Überlappen (110) und einzelne erste oder zweite Entfemungsinfo[pi]nationen mehr als einem Sequenzabschnitt (45) zugeordnet sind.

25. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 23, gekennzeichnet dadurch, dass bei der Zustandsprüfung hinsichtlich des Voriiegens eines regulären Arbeitsbereiches nicht nur die Referenzdaten des jeweils ko[pi]espondierenden Sequenzabschnittes (45), sondern auch die Referenzdaten unmittelbar benachbarter Sequenzabschnitte (45) einbezogen werden.

26. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 25, gekennzeichnet dadurch, dass im Trainingsbetrieb ein bestimmtes Objekt bei ansonsten unverändertem Arbeitsbereich nacheinander in einer ersten und einer dazu definiert benachbarten zweiten Referenzlage positioniert wird und jeweils zumindest ein Bearbeitungsdurchgang zur Aufzeichnung von Messwerten durchgeführt wird, und im Überwachungsbetrieb für die Zustandsprüfung ein Fehler- bzw. Gütemass gebildet wird, welches bei Positionierung des Objektes entlang der Geraden zwischen der ersten und zweiten Referenzlage einen im Wesentlichen zur Objektposition proportionalen Wert annimmt.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 26, gekennzeichnet dadurch, dass die Bearbeitungssequenz, d.h. die Bewegung des Roboters (5) oder der Werkzeugmaschine, derart gestaltet oder optimiert wird, dass die Erfassungsbereiche der beweglichen Entfemungsmesssensoren (1, 2, 3) schon frühzeitig auf kritische Teile des Arbeitsbereiches (9) ausgerichtet werden und ein i[pi]egulär gestalteter Arbeitsbereich, insbesondere ein i[pi]egulär angeordnetes oder gestaltetes Werkstück möglichst frühzeitig erkannt und die Bearbeitungssequenz daraufhin abgebrochen wird.

28. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 27, gekennzeichnet dadurch, dass zumindest ein zusätzlicher Sensor zur wiederholten Messung einer üblicherweise im Laufe einer Bearbeitungssequenz veränderlichen Prozesskenngrösse vorgesehen ist, beim Trainingsbetrieb erste Prozessmesswerte des zusätzlichen Sensors gewonnen werden und in die Erstellung zusätzlicher Referenzdaten einbezogen werden, im Überwachungsbetrieb zweite Prozessmesswerte des zusätzlichen Sensors gewonnen werden, die gewonnenen ersten und zweiten Prozessmesswerte sowie die zusätzlichen Referenzdaten einem be stimmten Sequenzabschnitt zugeordnet werden und in die Zustandsprüfung einbezogen werden.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, gekennzeichnet dadurch, dass das Werkstück (7) während wenigstens einem Bearbeitungsvorgang durch den Roboter (5) oder die Werkzeugmaschine auf einer förderbandartigen Transporteinrichtung (8) bewegt wird und gleichzeitig die Arbeitsbereichsüberwachung aktiv und funktionswirksam ist.

30. Verfahren zum Erstellen von Referenzdaten (46) zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 29, gekennzeichnet durch die Schritte:

- Ein- oder mehrmaliges Durchfahren der Bearbeitungssequenz bei regulärer räumlicher Ausgestaltung des Arbeitsbereiches (9), der Werkzeuge (6) und des Werkstückes (7),

- fortlaufendes Registrieren der Entfemungsinfo[pi]nationen eines Entfernungsmesssensors (1, 2, 3, 4) beim Durchfahren der Bearbeitungssequenz,

- Zuordnen der Entfemungsinformationen zu einem mit dem Bearbeitungszustand zum Durchführungszeitpunkt der Entfernungsmessung ko[pi]espondierenden Sequenzabschnitt (45),

- Ermitteln von Kennzahlen, welche die Lage und gegebenenfalls weitere statistische Eigenschaften von bezüglich der Objektdistanz charakteristischen Häufungsbereichen (44) der registrierten Entfemungsinfo[pi]nationen in dem Sequenzabschnitt (45) bezeichnen,

- Zuordnen dieser Kennzahlen zum Sequenzabschnitt (45) und

- Ablegen der Kennzahlen in einem Arbeitsspeicher (60) für die anschliessende Verwendung als Referenzdaten (49) zur Charakterisierung eines regulären Arbeitsbereiches (9).

31. Verfahren nach Anspruch 30, gekennzeichnet dadurch, dass im Trainingsbetrieb ein bestimmtes Objekt bei ansonsten unverändertem Arbeitsbereich nacheinander in einer ersten und einer dazu definiert benachbarten zweiten Referenzlage positioniert wird und jeweils zumindest ein Bearbeitungsdurchgang zur Aufzeichnung von Messwerten durchgeführt wird, und die Kennzahlen der dabei gewonnenen Entfemungsinfo[pi]nationen und vorzugsweise einer Information über das Ausmass der Objektverschiebung in den Referenzdaten (46) abgebildet werden.

32. Verfahren nach Ansprach 30 oder 31 , gekennzeichnet dadurch, dass die Kennzahlen eines charakteristischen Häufungsbereiches (44) einen unteren und oberen Wert umfassen, die einen Wertebereich angeben, in dem ein definierter Anteil der Entfernungsinfo[pi]nationen, welche den Häufungsbereich (44) bilden, zu liegen kommt.

33. Verfahren nach einem der Anspräche 30 bis 32, gekennzeichnet dadurch, dass die Kennzahlen eines charakteristischen Häufungsbereiches (44) einen Zentrumsoder Mittelwert umfassen, der die Lage des Häufungsbereiches (44) bezüglich der Objektdistanz bezeichnet.

34. Verfahren nach einem der Anspräche 30 bis 33, gekennzeichnet dadurch, dass die Kennzahlen eines charakteristischen Häufungsbereiches (44) einen Streuwert oder eine Breitenangabe umfassen, der die Breite eines Wertebereiches bezeichnet, in dem ein definierter Anteil der Entfemungsinformationen zu liegen kommt, welche den Häufungsbereich (44) bilden.

35. Verfahren nach einem der Anspräche 30 bis 34, gekennzeichnet dadurch, dass die Kennzahlen eines charakteristischen Häufungsbereiches (44) einen Wert zur Angabe der relativen Häufigkeit des Auftretens der Entfemungsinformationen, die den Häufungsbereich (44) bilden, bezogen auf die Gesamtzahl der im jeweiligen Sequenzabschnitt (45) durchgeführten Entfernungsmessungen umfassen.

36. Verfahren nach einem der Anspräche 30 bis 35, gekennzeichnet dadurch, dass einem charakteristischen Häufungsbereich (44) eine standardisierte statistische Verteilungsfunktion, insbesondere eine Rechtecksverteilung, eine Normalverteilung oder eine Dreiecksverteilung, hinsichtlich der den Häufungsbereich (44) bildenden Entfemungsinfo[pi]nationen zugeordnet wird und die Kennzahlen des Häufungsbereiches (44) aus der La ge der einzelnen Entfemungsinformationen unter Annahme dieser standardisierten statistischen Verteilungsfunktion ermittelt wird.

37. Verfahren zur Zustandsprüfung während des Überwachungsbetriebes hinsichtlich des Voriiegens eines regulären Arbeitsbereiches (9) als Teil eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 29, gekennzeichnet durch

- die Bildung eines ersten Fehlermasses (75) für das Vorliegen eines regulären bzw. eines nicht regulären Arbeitsbereiches beim Auftreten der jeweils erhaltenen zweiten Entfernungsinformationen unter Berücksichtigung der Referenzdaten (46),

- Einbeziehen dieses ersten Fehlermasses und gegebenenfalls weiterer Fehlermasse in die Beurteilung für das Vorliegen eines regulären bzw. eines nicht regulären Arbeitsbereiches.

38. Verfahren nach Ansprach 37, dadurch gekennzeichnet, dass in den Messdaten enthaltene zweite Entfernungsinfo[pi]nationen, welche abseits der in den Referenzdaten abgebildeten charakteristischen Häufungsbereiche (44) der ersten Entfemungsinfo[pi]nationen liegen, zu einem solchen Wert für das erste Fehlermass (75) führen, welcher das Vorliegen eines nicht regulären Arbeitsbereiches (9) repräsentiert.

39. Verfahren nach Ansprach 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass in den Referenzdaten abgebildete charakteristische Häufungsbereiche (44), für welche in den Messdaten keine entsprechenden zweiten Entfemungsinformationen auftreten, zu einem solchen Wert für das erste Fehlermass (75) führen, welcher das Vorliegen eines nicht regulären Arbeitsbereiches (9) repräsentiert.

40. Verfahren nach einem der Anspräche 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Fehlermass (76) aus dem aktuellen Wert und mehreren vorangegangenen Werten des ersten Fehlermasses (75) gebildet wird und dieses zweite Fehlermass (76) in die Beurteilung fiir das Vorliegen eines regulären bzw. eines nicht regulären Arbeitsbereiches (9) einbezogen wird.

41. Verfahren nach einem der Anspräche 37 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Fehlermass (88) aus mehreren ersten (75) oder zweiten (76) Fehlermassen gebildet wird, welche jeweils auf den Entfemungsinfo[pi]nationen von einem aus einer Mehrzahl von zur Arbeitsbereichsüberwachung vorgesehener Entfemungsmesssensoren (1, 2, 3, 4) basieren und dieses dritte Fehlermass (88) in die Beurteilung für das Vorliegen eines regulären bzw. eines nicht regulären Arbeitsbereiches (9) einbezogen wird.

42. Verfahren nach einem der Anspräche 37 bis 41 , dadurch gekennzeichnet, dass die ersten, zweiten oder dritten Fehlermasse (75, 76, 88) einen normierten Wertebereich, insbesondere einen Wertebereich von 0 bis 1 aufweisen.

43. Verfahren nach einem der Anspräche 37 bis 42, gekennzeichnet dadurch, dass die Beurteilung für das Vorliegen eines regulären Arbeitsbereiches (9) den Vergleich eines ersten, zweiten oder dritten Fehlermasses (75, 76, 88) mit einem ersten Grenzwert (72) entsprechend einer zulässigen Maximalabweichung für das Vorliegen eines regulären Arbeitsbereiches (9) beinhaltet und bei einem negativen Vergleich einer Steuerung (15) des Roboters (5) oder der Werkzeugmaschine ein Stopp-Signal (18) übermittelt wird bzw. ein Freigabesignal entzogen wird.

44. Verfahren nach einem der Anspräche 37 bis 43, gekennzeichnet dadurch, dass für eine weitere Beurteilung für das Vorliegen eines regulären Arbeitsbereiches (9) ein zweiter Grenzwert entsprechend einer zulässigen Maximalabweichung vorgesehen ist, ein Vergleich eines ersten, zweiten oder dritten Fehlermasses (75, 76, 88) mit dem zweiten Grenzwert durchgeführt wird und bei einem negativen Vergleich einer Steuerung (15) des Roboters (5) oder der Werkzeugmaschine ein Signal zur Verminderung der Bearbeitungsbzw. Bewegungsgeschwindigkeit übermittelt wird.

45. Verfahren nach einem der Anspräche 37 bis 44, gekennzeichnet dadurch, dass aus einem Vergleich der gewonnenen zweiten Entfemungsinformationen (49) mit den Referenzdaten (46) ein erstes Fehlermass (75) derart gebildet wird, dass der Wert dieses Fehlermasses (75) für gegenüber der Referenzposition kleinen Abweichungen näherungsweise proportional zur Abweichung des Objektes ist.

46. Überwachungsvo[pi]ichtung (16) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Anspräche 1 bis 29, aufweisend zumindest einen Prozessor, einen Speicher (60) zur Aufnahme zumindest eines Satzes von Referenzdaten (46), zumindest eine Schnittstelle zur Anbindung an zumindest einen Entfemungsmesssensor (1, 2, 3, 4), sowie zumindest eine Schnittstelle zur Herstellung einer datentechnischen Wirkverbindung mit einer Steuerung (15) eines Roboters oder einer Werkzeugmaschine.

47. Programmgeführte Steuerung (15) für einen Roboter (5) oder eine Werkzeugmaschine mit einer Schnittstelle sowie angepasster softwaretechnischer Mittel zur Herstellung einer datentechnischen Wirkverbindung mit einer Überwachungsvorrichtung (16) nach Ansprach 46, gekennzeichnet dadurch, dass sie für die Übertragung von Synchromsationsinformationen (19) betreffend den Fortgang einer laufenden Bearbeitungssequenz sowie für den Empfang von Freigabe- oder Sperrinfo[pi]nationen (18) für die gesteuerte Unterbrechung der laufenden Bearbeitungssequenz ausgebildet ist.

48. Programmgeführte Steuerung (15) für einen Roboter (5) oder eine Werkzeugmaschine mit einer baulich und gegebenenfalls auch datenverarbeitungstechnisch integrierten Überwachungsvorrichtung (16) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Anspräche 1 bis 29.

49. Programmgesteuerter Roboter (5) oder programmgesteuerte Werkzeugmaschine mit einer Überwachungsvorrichtung (16) nach Ansprach 46.

50. Programmgesteuerter Roboter (5) oder programmgesteuerte Werkzeugmaschine mit einer Steuerung (15) nach Ansprach 47 oder 48.

51. Verfahren zum Betreiben einer datentechnischen Wirkverbindung zwischen einer Überwachungsvo[pi]ichtung (16) nach Ansprach 46 und einer Steuerung (15) eines Roboters (5) oder einer Werkzeugmaschine, beinhaltend die Übertragung von Synchronisationsinformationen (19) in Echtzeit von der Steuemng (15) an die Überwachungsvorrichtung (16) über den aktuellen Fortgang einer automatisiert laufenden Bearbeitungssequenz.

52. Verfahren zum Betreiben einer datentechnischen Wirkverbindung einer

Überwachungsvo[pi]ichtung (16) nach Ansprach 46 mit einer Steuerung (15) eines Roboters (5) oder einer Werkzeugmaschine, beinhaltend die Übertragung von Signalen oder Datenpaketen (18) in Echtzeit von der Uberwachungsvomchtung (16) an die Steuerung (15) des Roboters (5) oder der Werkzeugmaschine zur Freigabe oder zur Unterbindung einer Bearbeitungssequenz.