CN101375220A - 控制机器人工位的方法和相应的机器人工位 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制至少一个包括操作单元(2、3)的工位(1)的方法，所述操作单元连接到执行控制程序的控制器(7)，对每一操作单元，控制程序包括至少一个子部分，所述子部分根据同步状态定义多个动作序列，本控制方法包括控制程序的配置阶段和执行阶段，配置阶段包括以下步骤：选择要操作的单元，通过选择要执行的动作序列和相关联的同步状态来设定对应子部分内的参数值，而执行阶段包括执行以此方式配置的控制程序的步骤。本发明还涉及能使方法得到实施的工位。

Description

控制机器人工位的方法和相应的机器人工位

技术领域

本发明涉及控制自动化工位的方法，并涉及相应的工位。本发明特别适用于机动车辆车身制造的自动组装线。

背景技术

生产工件的自动线通常包括一系列工位，每个工位具有连接到控制器的操作单元。有很多种类型的操作单元，例如：搬运机器人、焊接机器人、自动加工工具、位置固定工具、输送机、移动的定位装置以及夹紧构件，……。在每一工位，各操作单元布置并控制成执行动作序列的操作单元在一个或多个工件上一起动作。控制器执行一控制程序，控制程序协调和同步各操作单元，并激发由每个操作单元执行的动作。多个操作单元可相继地或同时地执行各种动作，然后，使操作单元同时地和独立地作用，直到它们相应的动作结束为止。

根据工位使用者的要求特别地为每个工位设计控制程序。程序设计包括用高级语言或用户语言写出程序的步骤，以及编译程序的步骤，其中，将高级语言翻译为机器语言。程序准备尤其是程序编译相当长并需要很多的计算机资源。在该操作模式中，对于每一新的工位或任何对现有工位的修改，程序都需要全部地或部分地改写。然而，这样的控制程序相当复杂，特别是当机器人数量很大时，从而协调和同步机器人的运动、功能和动作变得很难，全部地或部分地改写程序需要高技术的人员。因此对程序采取行动不但时间相当长而且费钱，当程序需要服从灵活性要求时，这样做就很不利。

本发明的目的

因此，有利地是有能使自动化工位控制得到简化的措施。

发明内容

为此目的，本发明提供一种控制至少一个包括操作单元的工位的方法，该操作单元包括诸如焊接机器人的至少一个机器人，该操作单元连接到执行控制程序的控制器，对每一操作单元，控制程序包括至少一个子部分，子部分根据同步状态定义多个动作序列，所述控制方法包括控制程序的配置阶段和执行阶段，配置阶段包括以下步骤：选择要操作的单元，通过选择要执行的动作序列以及相关联的同步状态来设定对应子部分内的参数值，而执行阶段包括执行以此方式配置的控制程序的步骤。

因此，程序只编译一次，并可以是执行不同作业的多个工位所共用。这样，通过重新配置控制程序，可容易地进行对特定工位内执行的工作的修改。

本发明还提供一种工位，该工位包括连接到控制器上的操作单元，该控制器由控制程序控制，对于每一操作单元，控制程序包括多个动作序列的至少一个子部分，以及对子部分设定参数值的装置。

工位能使本发明的方法得到实施。

阅读以下对本发明特定的、非限制性元素的描述，可以明白本发明其它的特征和优点。

附图说明

参照唯一的附图，该附图显示根据本发明的一工位。

具体实施方式

参照附图，总的标示为1的根据本发明的工位包括多个操作单元，即，输送机2、定位工具3、搬运机器人4、焊接机器人5以及焊接机器人6。在已知方式中，操作单元包括致动器和连接到(例如，通过一总线)控制器7的传感器，控制器7包括一计算机单元8，该计算机单元连接到一输入/输出(I/O)装置，在该实施例中，输入/输出装置由一触摸敏感显示屏9组成，计算机单元8布置成执行一包含在计算机单元8的存储器10内的控制程序。上述机器人是六轴工业机器人，它在干预性和灵活性方面提供最大的能力。该六轴搬运机器人4因此可以最佳位置将工件呈递到焊接机器人上。操作单元和控制器本身都是公知的，因此不再作详细描述它们本身。

操作单元布置成执行一系列动作。

输送机2和搬运机器人4执行三个序列A、B和C的动作。

在序列A中，输送机2需要在至工位的进入位置中等待工件到达工位，以便将其带到靠近定位工具3的中间位置。搬运机器人4需要在中间位置中从输送机上拿取工件，并将工件放置在定位工具3中，然后，在工件被机器人5和6焊接之后，需要从定位工具3中抽出工件并将工件放回到输送机2上。输送机2在从工位中拿取工件到一出口位置之前，必须在中间位置等待工件。

在序列B中，搬运机器人4需要在工位之外的区域16内拿住工件，以便将工件带到定位工具3，然后，在工件完成焊接之后，需要将工件放置在输送机2上。输送机2必须在中间位置等待工件，以使工件从工位1到出口位置。

在序列C中，搬运机器人4需要拿住在输送机2上的工件以将它放置在定位工具3上，然后，在工件完成焊接之后，需要拿住定位工具3上的工件以便将工件放置在工位1之外的区域16内。

在这些序列中，定位工具3在探测到工件时抓住工件，而当完成焊接之后就释放工件。

在这些序列的每一个中，焊接机器人5和6需要执行三个序列D、E和F中的动作，即：

●一旦工件在定位工具3上的合适位置中，机器人5首先动作，机器人6在机器人5完成动作之后动作(序列D)；

●一旦工件在定位工具3上的合适位置中，机器人5和6同时动作(序列E)；以及

●一旦工件在定位工具3上的合适位置中，机器人6首先动作，机器人5在机器人6完成动作之后动作(序列F)。

应该看到，当多个操作单元需要独立地和平行地执行动作时，一旦所有前面的动作已经完成，就执行具有后续动作的序列。

每个操作单元的动作序列构成了控制程序的对应子部分。根据至少一个操作单元需要达到以便开始互相作用的操作单元的其后动作的状态(该状态称之为同步状态)，使各动作彼此同步。

为了使工位1适应需执行的工作，控制方法包括一配置控制程序的阶段。在程序编译好之后执行程序配置，使编译只执行一次，并且一旦程序配置完成，就执行程序，没有任何其后的编译。该配置阶段包括选择所要使用的操作单元，选择要由各操作单元执行的动作序列，以及选择相应的同步状态(如果需要的话)。操作单元、动作序列和同步状态构成控制程序的变量或参数。

举例来说，对输送机2和搬运机器人4选择序列A，对焊接机器人5和6选择序列E。

配置阶段借助于控制程序的计算机例程来实施，计算机例程设置成使所述程序的参数能被修改，并在触摸敏感显示器9上显示一输入屏页11，以显示出参数的值。该输入屏页11具有对应于对每个对应操作单元的可修改参数的字段12、13、14和15。

术语“动作”用来表示操作单元的工作阶段，例如，抓住或焊接，或操作单元的非工作阶段，诸如等待一个激发它采取行动的事件，或实实在在地储存这样的事实：要由操作单元执行的所有或某些动作已经完成。

一般来说，激发由一操作单元执行动作的事件是在由另一操作单元或同一操作单元执行的动作的结束。

当激发事件始终发生并是强制(例如，为了安全原因)时，预定义控制程序，使激发事件不需被指明。这特别适用于每次负责工件加载的操作者加载了一工件并清理了操作单元采取行动的区域时操作者所执行的确认动作。

对于某一动作，修改的参数通常如下：

●步骤号；

●要执行的动作或动作结束时单元所处的状态；

●识别执行动作的操作单元；以及

●执行动作的地方，例如，表示为诸如用来定位工件的一工具的操作单元的标识符。

对于等待动作，修改的参数通常如下：

●步骤号；

●识别正在等待的操作单元；

●识别执行正在等待其结束的步骤的操作单元；以及

●操作单元的步骤号，该步骤的结束将触发序列中的下一动作。

对于储存动作，修改的参数通常如下：

●步骤号；以及

●动作的位置，例如，呈诸如用来定位工件的一工具的操作单元的标识符的形式。

如果在进行到动作序列所规定的操作单元下一动作之前，不需要等待特定的状态，则指定所希望事件的字段和启动该事件的操作单元被留为空白。

当然，可以提供其它可修改的参数，诸如等待阶段的持续时间、涉及不同夹紧操作或定位器的不同类型工件。

当使用者想要将一值输入到字段12、13、14和15之一中时(通过按压对应于该字段的触摸敏感显示器9的区域)，该例程显示一给出多种选择的上下文菜单17，这些选择给出对选定类型操作单元预定义的各种序列。通过按压对应于一选项的触摸敏感显示器9的区域，来进行该选择。

根据选定字段的值，例程将参数应用到控制程序的子部分，该(这些)子部分对应于正在配置的操作单元。这样的参数设定启动对应的子部分。

这能使各种单元的动作或动作序列被交错成各单元能够一起工作。

应该理解到，控制程序因此包括涉及操作单元的子部分，这些子部分对应于可由操作单元执行的大量动作序列，还应理解，配置阶段用来选择和为其设定参数值。

控制方法继续进行一执行已配置的控制程序的已选择且为其设置了参数值的子部分的阶段。

在控制阶段中，控制程序致使触摸敏感显示器9显示一些屏页，这些屏页类似于配置阶段中所显示的那些屏页(不过，各字段已如所配置的被填入)。为了能即刻监控所述控制的正确操作，控制程序显示了已经完成的动作以及正在执行的动作。当一操作单元完成了一动作时，例如通过这样的屏页上的颜色变化来指示该事实，而目前正在执行的动作或还未完成的动作例如用闪烁来指示。

当一动作的执行超过预定的正常执行时间时，一可见的警示显示在屏幕上，并借助于以太局域网型或某些其它类型的电连接，将一警示信号发送到一管理站或维护人员的场所。

此外，显示一直线以示出屏上文件内容，以便帮助找到引起时间超限的可能原因并解决已经产生的问题。

举例来说，所述文件是操作单元的二维(2D)或三维(3D)的图像，在该方面系统等待一事件或一动作的结束。有利地是，图像还具有显示在其上的一指针，以指示有望状态变化的分量(诸如一致动器的行程结束传感器、安全装置、...)。所述文件也可包含：

●用于单元的电气示意图；

●显示单元结构的平面图；和/或

●对于重新开始动作定序有用的任何其它信息。

较佳地，显示另一窗口，其示出错误信息的历史记录以及发表数据的日期和时间。还可显示其它的窗口以便获取：

●各种状态(停止、正常操作、等待工件、...)的历史记录；

●涉及工位操作和/或操作单元性能的曲线和其它统计指示器；和/或

●储存在机器人控制机柜内或其它操作单元(当操作单元包括连接到计算机网络的控制机柜时)内的错误文件。

当然，上述实施例非常简单，这是为了使该方法更容易理解。在实践中，可由工位执行的序列数量远大得多，特别是当操作单元的数量很大时。

应该理解到，配置之前的控制程序对生产线中的所有工位都是一样的。这使得生产线更加模块化并使工位更加可互换。

当然，本发明不局限于所述实施例，各种变体可适用于所述实施例，而不超越如权利要求书所定义的本发明的范围。

尤其是，这里所述的工位结构只是为了能使本方法容易理解，本方法决不局限于此。因此，工位可具有不同于所述的结构，并可包括某些其它数量的操作单元和/或某些其它数量的不同类型的操作单元。

以上实施例描述中提及的程序子部分可以具体地为单个程序的各部分，或它们可以是主程序的子程序，或它们可以是受主程序控制的从属程序，……。控制程序可具有不同于上述的结构。

程序的子部分可对应于一个或多个操作单元的全部序列的动作，或对应于其一部分。所用机器人例如可具有不同于六个的多个轴线。

配置阶段可远离工位进行。

可使用一不同于触摸敏感屏的I/O装置，例如，能使用一键盘、一鼠标和一屏、一触摸敏感屏和显示屏，或触摸敏感显示屏，……。该I/O装置可以布置成连接到多个控制器上，以便配置其控制程序。

Claims (24)

1.一种控制至少一个包括操作单元(2、3、6)的工位(1)的方法，所述操作单元包括诸如焊接机器人的至少一个机器人，该操作单元连接到执行控制程序的控制器(7)，对每一操作单元，所述控制程序包括至少一个子部分，所述子部分根据同步状态定义多个动作序列，所述控制方法包括对于所述控制程序的配置阶段和执行阶段，所述配置阶段包括以下步骤：选择要操作的单元，通过选择要执行的动作序列以及相关联的同步状态来设定对应子部分内的参数值，而所述执行阶段包括执行以此方式配置的所述控制程序的步骤。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置阶段借助于修改所述控制程序的参数的计算机例程来实施，该例程设置成显示用于输入参数值的显示屏(11)。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述输入屏(11)包括至少一个多选上下文菜单(17)。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述输入屏(11)显示在触摸敏感显示器(9)上。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述配置步骤在所述控制器(7)上实施。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置步骤通过从在所述工位外的计算机将计算机文件加载到所述控制器(7)的存储器内来实施。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述执行阶段中，所述控制程序设置成显示已经完成的动作和/或正在被完成的过程中的动作。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制程序在配置前对于生产线上至少两个工位(1)是相同的。

9.一种工位(1)，该工位包括操作单元(2、3)，所述操作单元包括至少一个机器人，所述操作单元连接到由控制程序控制的控制器(7)，所述工位的特征在于，对于每一操作单元，所述控制程序包括至少一个多个动作序列的子部分，以及用于设定所述子部分的参数值的装置。

10.如权利要求9所述的工位，其特征在于，所述控制器(7)与I/O装置(9)相关联，所述I/O装置(9)布置成使所述控制程序的参数能被修改。

11.如权利要求9所述的工位，其特征在于，所述I/O装置包括屏(9)。

12.如权利要求11所述的工位，其特征在于，所述屏(9)是触摸敏感屏。

13.如权利要求11所述的工位，其特征在于，所述程序能在所述屏上显示窗口，从而允许获取关于所述操作单元的信息。

14.如权利要求13所述的工位，其特征在于，所述信息包括其上带有希望识别状态变化的元件的所述操作单元的图像。

15.如权利要求13所述的工位，其特征在于，所述信息包括错误信息的历史记录。

16.如权利要求13所述的工位，其特征在于，所述信息包括操作单元状态的历史记录。

17.如权利要求13所述的工位，其特征在于，所述信息涉及所述工位的性能。

18.如权利要求9所述的工位，其特征在于，所述操作单元包含有连接到计算机网络的控制机柜。

19.如权利要求18所述的工位，其特征在于，所述程序设置成提供可获取储存在所述控制机柜内的信息。

20.如权利要求10所述的工位，其特征在于，所述I/O装置(9)上可移去的。

21.如权利要求20所述的工位，其特征在于，所述I/O装置(9)设置成可连接到同类型另一工位的控制器。

22.如权利要求9所述的工位，其特征在于，所述机器人(4)具有六条轴线。

23.如权利要求9所述的工位，其特征在于，所述操作单元包括焊接机器人(5、6)以及工件搬运机器人(4)。

24.如权利要求9所述的工位，其特征在于，用于机动车辆车身制造的组装线。