BR0011203B1 - método de controle da forma de veìculo automotivo. - Google Patents

Description

"MÉTODO DE CONTROLE DA FORMA DE VEÍCULO AUTOMOTIVO"

A invenção se refere aos processos de controle da geometria dos subconjuntos de veículos automotivos e notadamente da carroceria dos veículos. É conhecido o princípio que consiste em colocar sensores óticos do tipo com triangulação ótica sobre um suporte e passar as carrocerias de uma linha de produção pelo interior desse suporte, de maneira que os sensores meçam individualmente o afastamento do posicionamento de uma dada marca de referência da carroceria, com relação a uma posição estabelecida dessa marca.

Essas montagens, com um controle continuado na linha de produção, apresentam entretanto importantes inconvenientes.

Os sensores são geralmente aparafusados em uma estrutura tubular em locais que correspondem, cada um, a uma marca de referência na carroceria a controlar, e um reposicionamento dos sensores para controlar uma nova forma requer uma manutenção importante.

Uma finalidade da invenção é sanar esse inconveniente, propondo um procedimento de controle de geometria que seja flexível, isto é, que permita mudar a forma a controlar sem precisar ser feita uma grande operação no dispositivo de controle.

Uma outra finalidade da invenção é a de propor um dispositivo que requeira somente um pequeno número de sensores óticos.

A: Foi também proposto, em EP 528 054, colocar um sensor ótico sobre um braço do robô, para levar o sensor para pontos diferentes. Para a localização desses pontos em um referencial geral é detectado o movimento do robô entre uma posição de partida e uma posição de chegada. Conhecendo o posicionamento do sensor na posição de partida, e conhecendo o deslocamento detectado, pode-se deduzir o posicionamento do sensor no momento da medição final.

No entanto, esse procedimento requer de uma medida precisa do deslocamento do robô, que nesse exemplo é feita com o sensor na posição de partida e de chegada.

Uma tal medida de deslocamento é enfadonha e torna a utilização do robô pouco vantajosa. A principal finalidade da invenção é tornar mais fácil uma medição ótica com o braço do robô.

Essa finalidade é atendida conforme a invenção graças a um processo de controle da geometria de um subconjunto, notadamente de veículo automotivo, no qual é usado um sensor ótico para medir o posicionamento das marcas de referência feitas no subconjunto, caracterizadas por compreenderem as seguintes etapas:

a) colocar o sensor ótico sobre um robô;

b) colocar um subconjunto dotado de uma geometria de referência frente ao robô, colocando o robô em posições em que o sensor esteja cada vez posicionado em frente a uma marca de posicionamento conhecida no referencial do veículo.

c) para cada posição, registrar em um módulo de comando a posição do robô, acionar o sensor e fazer um ajuste dos resultados da medição destes, para os tornar correspondentes ao posicionamento conhecido da marca no referencial do veículo;

d) colocar um subconjunto a controlar frente ao robô;

e) fazer o robô repetir as posições registradas e, para cada uma dessas posições, medir com o sensor a posição da marca de referência, utilizando o mesmo ajuste de medição que o a justado para essa mesma posição do robô na etapa c), de modo a obter a posição da marca no referencial do veículo.

E também proposto de acordo com a invenção, um dispositivo de controle da geometria de um subconjunto de veículo automotivo, que comporta um sensor ótico, caracterizado por compreender um robô sobre o qual está montado o sensor ótico, um módulo de comando que comporta uma memória das posições pré-registradas do robô, e no que o módulo de comando pode fazer o robô repetir uma posição pré-registrada e comandar o sensor para que meça a posição de uma marca de referência do subconjunto de acordo com um ajuste de medida pré-registrada do robô, de tal maneira que o resultado da medida assim ajustada seja a posição da marca no referencial do veículo. Outras características, finalidades e vantagens da invenção aparecerão com a leitura da descrição detalhada a seguir, com referência às figuras anexas: a figura 1 é uma vista lateral de um dispositivo de controle de geometria de acordo com a invenção;

a figura 2 é uma vista superior do mesmo dispositivo; a figura 3 é uma vista detalhada de um contato de referência utilizado nesse mesmo dispositivo;

a figura 4 representa a sub-forma dos blocos funcionais desse mesmo dispositivo de controle de acordo com a invenção.

O presente dispositivo de controle de geometria comporta cinco partes principais: um conjunto de quatro robôs 110, 120, 130, 140 do tipo "antropomorfos com seis eixos em série";

um sistema 200 de transporte e de posicionamento da carroceria; um módulo 500 de comando dos robôs e de tratamento das medidas realizadas; e

uma série de alvos de referência fixos previstos nos contatos 405. O presente sistema de transporte e de posicionamento da carroceria 200 comporta um carrinho móvel sobre trilhos que cruzam o dispositivo. O carrinho transporta a carroceria até a posicionar sobre um suporte fixo 300 dotado de referências de posicionamento. Quando a carroceria estiver sobre o suporte, o carrinho se esconde em baixo, de maneira a colocar a carroceria sobre o suporte, sensivelmente sobre as referências de posicionamento. O suporte é dotado de meios para o posicionamento mais preciso da carroceria no dispositivo, uma vez estando sobre este.

O suporte 300 comporta igualmente uma série de sensores aptos a indicar as distâncias entre a carroceria e as superfícies de referência de posicionamento. O carrinho transporta também uma carroceria 150 em posição adequada entre os quatro robôs, onde é colocada posicionada por um determinado período. Os quatro robôs 110, 120, 130, 140 são colocados dois a dois de cada lado do eixo de deslocamento do suporte 200.

Graças a essa disposição dos robôs, tira-se partido, como se compreenderá a seguir, da simetria da carroceria do veículo.

Os inventores puderam constatar que esses robôs "antropomorfos com seis eixos em série" são particularmente aptos a restabelecer em comando uma posição pré-registrada, com repetibilidade satisfatória. Este robô é mais vantajoso que um robô que possua uma cadeia fechada ou que um robô com transmissão por paralelogramo, que se adaptariam mal a esse tipo de utilização.

Os braços de cada robô 110, 120, 130, 140 que formam suas extremidades livres, portam um sensor ótico 115, 125, 135, 145 com triangulação ótica, como os destinados às medições óticas clássicas, podendo ser obtidos notadamente nas firmas PERCEPTRON ou DIFFRACTO. Funcionam com a medição de impacto de um fluxo de laser com o auxílio de uma câmara. Os robôs 110 a 140 são montados sobre os suportes correspondentes 112, 122, 132, 142 em aço, que possuem uma face superior inclinada sobre a que é fixada na base do robô.

Assim, cada robô se inclina para o veículo, de maneira que o primeiro eixo de articulação do robô está apoiado permanentemente sobre um de seus lados, isto é, aqui o lado virado para o veículo sob efeito do peso.

Uma tal disposição permite portanto evitar o surgimento de jogo na primeira articulação do robô.

Em uma primeira etapa, os robôs são colocados em diferentes posições, cada uma correspondendo a um posicionamento preciso de seu sensor ótico de extremidade, com respeito à localização de uma marca de referência na carroceria a ser controlada. Essa regulagem é feita colocando sobre o suporte uma carroceria de referência da qual se conhece a geometria, sendo colocada essa carroceria pelo intermediário do sistema 200.

Cada robô é então comandado manualmente por um operador, de forma a colocar seu sensor ótico em perfeito alinhamento com uma marca da carroceria de referência, podendo essa marca ser um furo ou uma borda da carroceria.

Uma vez o robô estando localizado em uma tal posição ideal, o operador registra na memória de comando do módulo 500 o exato posicionamento do robô. O operador aciona a seguir o sensor ótico portado pelo robô, que fornece o resultado da medição. É feito então um ajuste da medida, de tal modo que o resultado indicado seja o posicionamento conhecido da marca no referencial do veículo. Esse ajuste de medida é também registrado na memória e associado à posição pré-registrada do robô. Um vez tendo sido feitos esses registros de referência por cada um dos robôs e cada um dos ajustes da carroceria, é colocada em posicionamento uma carroceria a controlar entre os robôs e feita uma seqüência de medidas. O módulo 500 faz então cada robô repetir uma primeira das posições pré- registradas e aciona a medição pelo sensor da posição da marca que se encontra sensivelmente face ao sensor.

Os inventores puderam constatar que os robôs "antropomorfos com seis eixos em série" são particularmente eficientes no que concerne às suas capacidades de retomar precisamente para uma posição já adotada. Assim, o robô reencontra aqui, de maneira bastante precisa, a posição que lhe foi destinada pelo posicionamento efetivo deste na carroceria de referência. O sensor 115, 125, 135, 145, substituído em sua posição quase ideal, mede o posicionamento da marca de referência do novo veículo, aplicando a essa medida o ajuste adaptado à etapa de medição na carroceria de referência, para essa mesma posição do robô, de maneira a indicar após esse ajuste o posicionamento da marca no referencial do veículo. Esse ajuste fica adaptado a essa nova medida, pois este consiste em ajustar as medidas do sensor tendo em conta a posição em que este último se encontra. Ou o robô reproduz como idêntica a posição que lhe foi destinada na etapa ou esse ajuste está determinado.

Deduz -se portanto um eventual deslocamento de posicionamento da marca no referencial do veículo, tendo em conta a posição pré-registrada do robô.

Esta operação de medição é repetida para cada marca de referência da carroceria, de forma que o dispositivo registra a posição de cada marca da carroceria no referencial do veículo.

Um tal posicionamento preciso não seria possível através de uma pré- programação do robô com referência às localizações teóricas que este nunca tivesse adotado na prática. A precisão de posicionamento do robô é aqui cerca de alguns décimos de milímetro.

Os movimentos repetidos dos robôs induzem o aquecimento de seus diferentes componentes mecânicos e notadamente de seus braços retilíneos, que induzem os desvios geométricos do robô e assim um desvio de posicionamento dos sensores com relação aos posicionamentos ideais pré-registrados. Esses desvios podem também ser devidos às variações de temperatura ambiente. Portanto, a repetibilidade do robô na partida foi medida com a precisão de 5/100 de incerteza. Essa repetibilidade se degrada devido ao aquecimento, para atingir um desvio cerca de 3 décimos de milímetro.

Para solucionar esse inconveniente, é proposto colocar uma série de alvos de referência fixos na vizinhança de cada um dos robôs. Esses alvos são aqui os furos feitos nos contatos metálicos 405 ocos, colocados nas colunas 400 fixadas ao solo.

Isto está representado na figura 3, um contato 405 se constitui de uma capa metálica em forma de pirâmide com base quadrada com o vértice truncado por um plano horizontal, formando assim cinco faces, cada uma atravessada por um furo circular 407, formando a cada vez um alvo.

Um tal contato 405 em que as faces laterais são inclinadas, apresenta uma importante acessibilidade para o robô, cujo braço articulado alcança o contato 405 por cima, permitindo uma importante solicitação dos diferentes graus de liberdade deste último para chegar às diferentes faces.

Foi representado nas linhas interrompidas na figura 2 a periferia da zona de intervenção dos robôs 130 e 140, colocados em um mesmo lado da carroceria. Para cada um dos robôs, seis contatos fixos são repartidos em suas zonas de intervenção, em alturas e comprimentos variados com relação ao robô. Na zona de intervenção dos robôs 130 e 140, são colocados três contatos de referência 410, 420, 430 na proximidade da periferia da zona de intervenção, de acordo com uma repartição angular sensivelmente uniforme à volta do suporte considerado.

Três outros contatos 440, 450, 460 são uniformemente repartidos em uma zona de interseção entre os dois locais de intervenção dos dois robôs 130 e 140, de forma que esses contatos são repartidos pelos dois robôs. Durante o ciclo de transferência entre as duas carrocerias, cada robô posiciona seu sensor diante de certos alvos 407 de certos contatos 405 situados à sua volta. Para tanto, o módulo 500 comporta na memória os posicionamentos ideais de cada um dos robôs, pré-registrados e correspondendo a um posicionamento ideal do sensor ótico no alinhamento direto de cada alvo 407. Quando o sensor é assim colocado face ao alvo, o módulo 500 detecta um desvio de posicionamento do alvo 407 na marca de referência do sensor, totalmente devido ao desvio geométrico do robô, já que o alvo 407 é fixo. Vantajosamente, a medida do desvio é efetuada em tempo oculto (mascarado).

Depois dessa medida de variação geométrica do robô, o módulo 500 realiza uma correção do posicionamento do robô, de maneira a anular o desvio no reposicionamento do robô, de forma que este retoma, durante a medida na carroceria, às localizações ideais registradas com relação à carroceria de referência.

De acordo com outra configuração, o sensor mede um deslocamento de posicionamento que é devido ao desvio de geometria do robô e transmite essa medida ao módulo 500, medida que o módulo 500 interpreta como uma variação geométrica do robô a ser retirada nos resultados de medição em uma próxima carroceria.

De acordo com uma configuração vantajosa, o módulo 500 comanda uma medida de desvio em um primeiro alvo e, em função da presença ou não de um desvio, comanda ou não uma medida completa no conjunto dos alvos. Essa medida completa pode ser efetuada totalmente durante uma única fase de transferência, ou ser repartida em várias fases sucessivas de transferências. A medida de desvios térmicos não é feita se não for necessária.

Vantajosamente, os contatos 405 são repartidos em diferentes alturas e em diferentes comprimentos relativamente ao robô, de maneira a que cada medida em um contato fixo precise de um posicionamento em particular do robô, adaptado para suscitar uma manifestação de uma dilatação de uma parte específica do robô.

Assim, um contato colocado a certa distância do robô permite medir a dilatação dos braços da extremidade livre deste e uma medida na altura para verificar a dilatação dos braços do robô, adjacentes à sua base.

De maneira mais geral, dispõem-se vantajosamente os diferentes contatos de referência nas posições que correspondem sensivelmente às posições do robô durante as diferentes medições na carroceria.

São escolhidas, notadamente para os alvos, as alturas que correspondem às alturas dos pontos de medida na carroceria. Dessa forma, se ativa em cada alvo de referência os diferentes parâmetros do robô que serão solicitados na medição no veículo.

Assim, as compensações a aplicar são determinadas nas posições do robô que são efetivamente tomadas por este durante a medição.

Os desvios geométricos do robô utilizado dotado de seis eixos são representados com o auxílio de vinte e quatro parâmetros, isto é, quatro parâmetros por eixo, consistindo de duas medidas de deslocamento em posição e duas medidas de deslocamento angular entre as duas extremidades de um braço.

Cada medida em um alvo permite uma medida de 3 parâmetros representativos do desvio do conjunto. É portanto necessário para resolver um sistema de 24 incógnitas no mínimo 24 medidas representativas do desvio. Na prática, é feita a medida em cinco alvos por contato, à razão de seis contatos por robô, isto é 6 χ 5 medições de alvos, permitindo cada uma o ajuste de 3 parâmetros. São medidos portanto 90 parâmetros do desvio.

o número de parâmetros medidos é portanto sensivelmente superior ao número de parâmetros a ajustar, de maneira que o sistema é largamente superdeterminado. Uma tal superdeterminação pode ser aproveitada na determinação da correção a ser feita, para uma regulagem mais precisa da compensação.

De forma mais geral, para um robô com X articulações, os alvos devem ser pelo menos em número de 4X/3 e definir em seu conjunto 4X medidas do desvio. Será agora descrito, com referência à figura 4, o conjunto de comando desse dispositivo de controle de geometria.

Esse conjunto de comando compreende, como anteriormente descrito: um automático para comandar o transporte das carrocerias pelo carrinho no suporte e para comandar os meios de deslocamento,

uma baia para o robô 110, somente aqui representada para simplificação do exposto;

- um armário de medição 114 para comandar um sensor de posição 115, colocado na extremidade desse robô.

O módulo 500 está representado na figura 4. Compreende a baia 110, o armário114 e o módulo 520, sendo o módulo 520 um computador de tratamento do desvio do robô 110. O dispositivo compreende igualmente um módulo 540, que se trata de um módulo de tratamento e de registro dos dados dos desvios geométricos medidos pelo sensor 115.

Para controlar o desvio do robô, a baia do robô 110o comanda para que venha colocar seu sensor 115 frente a um alvo de referência 407, pois esta comanda o acionamento da medida ótica pelo sensor 115. O armário de medição 114 do sensor 115 gera então o resultado da medida na forma de um desvio geométrico Apos, que é transmitido por intermédio da baia do robô 110 para o módulo 520. O módulo 520 leva então em conta esse desvio Apos para determinar uma trajetória que permita posicionar o robô 110 frente às diferentes marcas de referência da carroceria, conforme uma trajetória medida a partir do alvo de referência 407, naquela trajetória em que o módulo 520 integra a compensação correspondente ao desvio Apos.

Uma vez posicionado o robô, o armário 114 comanda a medida ótica pelo sensor 115. O dado de desvio geométrico feito na carroceria é então transmitido a um módulo de metrologia 540 que transmite, eventualmente após tratamento, uma totalização diretamente interpretável por um operador de produção em um dispositivo de fixação 800 colocado em um local central 900, esses dados sendo encaminhados ao local central por intermédio de uma rede local.

O automático comanda os elementos 200 e 300 para colocar um novo veículo no local de medição.

Este automático é vantajosamente dotado de meios para indicar, na chegada da carroceria no dispositivo, o modelo de veículo que conduz e que deve ser controlado.

O módulo 500 recebe do automático os diferentes jogos de parâmetros que correspondem a cada um dos modelos de veículos em produção; adapta as diferentes etapas de medição e de tratamento em função do modelo de veículo a tratar, de sorte que o dispositivo se adapta instantânea e automaticamente à nova forma.

A invenção não se limita à configuração ora descrita.

Em particular, pode ser acionada para o controle da geometria de todos os outros subconjuntos de veículos automotivos.

Claims (10)

1. "MÉTODO DE CONTROLE DA FORMA DE VEÍCULO AUTOMOTIVO" para controle da geometria de um subconjunto (150), notadamente de veículo automotor, no qual é utilizado um sensor ótico (115, 125, 135, 145) para medir o posicionamento das marcas de referência feitas no subconjunto (150), incluindo a colocação do sensor ótico (115) em um robô (110); caracterizado por compreender as seguintes etapas: a) colocar um subconjunto (150) dotado de uma geometria de referência diante do robô (110), fazendo o robô (110) tomar as posições nas quais o sensor (115) está a cada vez posicionado frente a uma marca de posicionamento conhecida no referencial do veículo; b) para cada posição, registrar em um módulo de comando (110, 114, 520) a posição do robô (110), acionar o sensor e fazer um ajuste de resultados de medição do mesmo, para fazê-los corresponder ao posicionamento conhecido da marca no referencial do veículo; c) colocar um subconjunto para controlar em frente ao robô (110); d) fazer o robô (110) repetir as posições registradas e, para cada uma dessas posições, medir com o sensor (115) a posição da marca de referência, usando o ajuste de medida utilizado para essa mesma posição de robô na etapa c), de maneira a obter a posição da marca no referencial do veículo; e) fazer o robô (110) repetir as posições pré-registradas frente a pelo menos um alvo (407) de referência fixa; f) medir um desvio de posicionamento do sensor (115) em relação a uma posição esperada do sensor (115) relativamente a esse alvo de referência (407).

2. "MÉTODO" de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compensar as medidas de posição das marcas de referência do subconjunto (150) pelas medidas do desvio de posicionamento do sensor (115).

3. "MÉTODO" de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo que, após as medidas o desvio de posicionamento do robô (110) e antes de serem efetuadas a medidas no subconjunto (150), ser aplicada ao robô uma correção de posicionamento que anula de maneira sensível esse desvio.

4. "MÉTODO" de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado pelos alvos de referência (407) fixos serem colocados em alturas e distâncias de uma base de fixação (112) do robô, que são aquelas adotadas quando toma medidas no subconjunto (150).

5. "MÉTODO" de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelos alvos de referência (407) fixos serem colocados em locais divididos, de maneira a solicitar particularmente diferentes partes específicas do robô (110).

6. "MÉTODO" de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelos alvos de referência (407) serem colocados em alturas e distâncias diferentes de uma base de fixação (112) do robô (110).

7. "MÉTODO" de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo robô (110) comportar um número X de graus de liberdade, o número de alvos de referência (407) fixos sendo superior ou igual a 4X/3.

8. "MÉTODO" de acordo com uma das reivindicaçõesl a 7, caracterizado pelos alvos (407) serem colocados sobre as faces de uma pirâmide (405) de vértice truncado.

9. "MÉTODO" de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo robô (110) ser um robô "antropomorfo com seis eixos em série".

10. "MÉTODO" de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo robô (110) ser colocado sobre uma base inclinada (112), de forma a que a primeira articulação esteja em permanente apoio de um mesmo lado durante o controle da geometria.