CN101510084B - 用于处理误差可视化表示的系统和方法 - Google Patents

用于处理误差可视化表示的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于可视化处理误差的系统，所述处理误差关于通过处理工具(3)以及在所述处理期间沿相对于工件的路径移动该工具的工业机器人(5)进行的工件处理而发生。该系统配置用于在检测到处理误差时，存储关于处理误差的信息以及关于在机器人路径上的何处发生误差的信息，以及呈现机器人路径(10)以及相对于机器人路径的所存储的误差(13)的位置的图形可视化表示。

Description

用于处理误差可视化表示的系统和方法
技术领域
本发明涉及对在关于通过处理工具和工业机器人在处理期间沿路径运动进行的工件处理中发生的处理误差进行可视化的方法和系统。
对于使用工业机器人的任何类型的处理，本发明都是有用的，例如用于焊接、涂漆、抛光、磨削以及去毛刺。
背景技术
工业机器人通常用于执行对于工件的处理。该处理例如是涂漆或焊接汽车的部件。机器人被编程以在处理期间遵循一定路径。机器人控制器根据所存储的控制程序中的指令来控制机器人的运动。机器人在处理期间所使用的处理工具，例如喷枪或焊枪，通常由分立的处理控制器加以控制。处理控制器和机器人控制器通常运行于分立的处理器上，但可以装配于相同的机架中。然而，处理控制器和机器人控制器也可以集成并运行于相同的处理器上。
有时在进行处理期间，发生了处理误差，例如油漆流动不无分。处理控制器检测到已经发生了处理误差并将该误差存储在存储于处理控制器上的误差日志列表中。该误差列表包含关于误差类型以及误差何时发生的时间点的信息。根据请求，向用户呈现误差日志列表。误差日志列表例如呈现为打印的列表或呈现于连接到处理控制器的显示器上。那些误差中的某些是偶然的并且是随机发生的，并且误差之间不相关。然而，某些误差与机器人的位置有关。那些误差沿机器人路径在相同的位置重复地发生。可能难以找到此类误差的原因，这是由于精确地用视觉观测何时以及何处发生了误差通常是困难的。
发明内容
本发明的目的在于使用户易于查清在工件的处理进行期间沿机器人路径重复发生的处理误差的原因。
根据本发明的一个方面，由权利要求1中定义的方法来达到上述目的。
该方法包括存储关于误差在机器人路径上的何处发生的信息，以及呈现机器人路径以及与机器人路径有关的所存储的误差的位置的可视化表示。
根据本发明，将误差与关于误差在机器人路径上的何处发生的信息一起加以存储。以后基于用户的请求，将该信息用于呈现相对于机器人路径的误差的可视化表示。该可视化表示使用户能够观测在路径上的何处发生误差，并因此决定错误的原因。举例而言，向喷枪提供油漆的柔性管可能在沿路径的某位置被压紧，或是路径的一部分被编程为接近工件的边缘从而引起了处理误差。相对于编程路径的误差的可视化表示为用户提供了信息使得用户知晓如何对机器人路径重编程。多数误差与处理相关，但也有一些误差体现为某种机器人误差，诸如角路径错误。
根据本发明的实施方式，在处理进行期间由机器人携带的、在误差发生的时间点的对象的位置与关于处理误差的信息一起加以存储。在处理进行期间机器人携带工具或工件。如果机器人携带工具，则将在误差发生的时间点的机器人的工具中心点(TCP)优选地与关于处理误差的信息一起加以存储。工具中心点是工具上的点，其相对于机器人的基点坐标系良好定义并因此相对于机器人路径良好定义。机器人控制器知晓沿路径在任何时刻工具中心点的位置。因此，当检测到误差时将容易存储TCP位置。如果机器人作为替代携带工件，则知晓相对于机器人路径的对应于TCP的点，并因此将该点的位置优选地加以存储。
根据本发明的实施方式，将标识了当前机器人路径的信息与误差一起加以存储。可选地，以这样的方式获取并记录诸如路径id以及处理参数的有关当前工作的所选信息，使其可以与误差的发生相关联。以后将此信息用于呈现机器人路径的可视化表示。如果使用不同的机器人路径，则知晓当误差发生时哪条路径在运行是很重要的，以便能够将误差与在误差发生的时间点由机器人所遵循的路径一起显示。
根据本发明的实施方式，该方法进一步包括呈现工件的可视化表示，以及相对于工件呈现机器人路径的可视化表示。在相对于工件误差不得不与路径的位置有关的情况下，诸如在路径过于接近工件边缘的情况下，相对于工件可视化机器人路径是有利地，因为这使得用户更容易找到误差的原因。
根据本发明的实施方式，可视化表示是三维可视化表示。机器人路径、工件以及误差的三维可视化表示进一步改善了查清处理误差原因的可能性。
根据本发明的实施方式，由机器人控制器来控制机器人的运动，以及关于误差以及在机器人路径上的何处发生误差的信息，或至少是何处可以取回此信息的参考，被存储在机器人控制器上。举例而言，此信息可以存储在误差日志列表中。误差日志列表可以包含关于误差类型以及误差发生时的TCP位置的信息，或至少是何处可以取回此信息的参考。举例而言，误差日志列表存储在机器人控制器上的数据库中。由于机器人控制器持有关于沿路径的TCP位置的信息，在机器人控制器上存储此信息是有利的。
配置用于检测处理误差的处理控制器控制处理工具。根据本发明的实施方式，该方法包括：在检测到误差时，向机器人控制器发送关于处理误差的信息。当处理控制器检测到误差时，将关于误差的信息，诸如误差的类型，发送到机器人控制器，其将该信息与当前TCP位置一起加以存储，或者在机器人相对于工具移动工件的情况下，将该信息与工件位置一起加以存储。
根据本发明的实施方式，该方法包括：向外部计算机发送关于处理误差以及误差在机器人路径上的何处发生的信息，并在外部计算机上呈现可视化表示。优选地，外部计算机配备有图形生成器，其生成工件、相对于工件的机器人路径以及误差的3D图形可视化表示。可选地，可视化表示显示在手持示范操纵台单元的显示器上。
根据本发明的另一方面，由权利要求10中定义的系统来达到上述目的。
此系统配置用于在检测到误差时，存储关于误差在机器人路径上的何处发生的信息，以及用于呈现机器人路径以及相对于机器人路径的所存储的误差的位置的可视化表示。
附图说明
现在将通过本发明的不同实施方式的描述并参考附图更详尽地对本发明加以解释。
图1示出了根据本发明实施方式的机器人系统；
图2示出了工件、机器人路径以及处理误差之间的关系的可视化表示。
具体实施方式
图1示出根据本发明的用于可视化处理误差的系统的示例。系统包括处理控制器1，其被配置用于控制处理，诸如涂漆处理或焊接处理。处理控制器包括诸如处理器的硬件、用于存储处理控制程序的存储器以及用于与其他单元进行通信的通信装置。处理控制器根据处理控制程序中的指令向处理设备提供控制信号。处理设备包括工具3，例如喷枪或焊枪，其由机器人携带，以及驱动单元2，用于向工具提供其能够执行处理所需的东西，例如用于向喷枪提供具有充分压力的油漆的设备以及用于向焊枪提供电流的设备。工具在工件4上执行处理。
在处理进行期间，工具3通过机器人5沿预编程路径在工件上运动。可选地，工具可以是固定的而工件通过机器人运动。机器人控制器6根据存储在机器人程序中的指令来控制机器人的运动。机器人程序定义机器人在进行处理期间要遵循的运动路径。处理控制器包括诸如处理器的硬件、用于存储处理控制程序的存储器以及用于与其他单元进行通信的通信装置。机器人控制器包括数据库7。针对每个工具类型，相对于机器人而定义工具中心点。一般而言，将工具中心点定义作为工具3的尖端。举例而言，如果工具是电弧焊枪，则将工具中心点定义在焊丝从焊枪伸出的点。已知相对于机器人基点坐标系的工具中心点的位置，并因此已知相对于机器人路径的工具中心点的位置。
处理控制器1还被配置用于管理所述处理以便检测处理中的误差。处理误差例如油漆供应偏差、在静电喷漆期间的高压误差、在电弧焊期间的送丝器马达超载。根据本发明的本实施方式，处理控制器被配置用以在检测到误差时向机器人控制器发送关于该误差的信息。机器人控制器被配置用以在从处理控制器接收到该关于误差的信息时，将关于该误差的信息与当前的机器人的工具中心点位置以及在误差日志列表中标识了机器人所遵循的当前路径的信息一起加以存储。适用地，将误差日志列表存储于数据库7中。误差日志列表包含关于误差类型以及误差发生所在的TCP位置的信息，或至少是何处可以取回此信息的参考。可选地，关于路径程序的信息以及处理参数与误差日志列表中的误差一起加以存储。
该系统还包括外部计算机8，其可以是普通个人计算机(PC)或手持设备，诸如PDA或示范操纵台单元(TPU)。外部计算机8包括显示器设备9以及生成显示于显示器设备上的3D图形的图形生成器。外部计算机8被配置用于基于用户请求从机器人控制器6取回误差日志列表。图形生成器被配置用于基于误差日志列表中的信息生成所处理工件、相对于工件的机器人路径以及相对于机器人路径的误差的3D图形可视化表示。为了生成路径的可视化表示，外部计算机需要更多关于路径的详细信息，诸如与机器人相同的路径程序。外部计算机可以例如基于与误差列表中的误差一起加以存储的程序id取回关于路径程序的必要信息。程序id使得外部计算机取回误差发生时所执行的路径程序的副本成为可能。外部计算机已存储了或取回了所处理的工件的3D CAD模型，以及图形生成器基于工件的CAD模型生成所处理的工件的3D图形可视化表示。
根据本发明的方法可以例如根据以下内容加以实施。当处理控制器1检测到误差时，关于误差类型的信息与将误差与当前工具中心点位置一起加以存储的请求一起发送到机器人控制器6。当机器人控制器6从处理控制器接收到关于误差的信息以及存储误差的请求时，机器人控制器将从处理控制器所接收的信息与数据库7中的当前工具中心点位置一起加以存储。举例而言，将误差和TCP位置存储在数据库中所存储的误差日志列表中。误差日志列表包含所存储的误差的列表。基于请求，将误差日志列表发送到外部计算机8。外部计算机生成工件、相对于工件的机器人路径以及误差的3D图形可视化表示。
图2示出了显示于外部计算机的显示器设备9上的此类可视化表示的示例。在图2中，将机器人路径10示出为叠加于工件12的3D CAD模型上的具有方向的线，该工件在本示例中是车身。以白色叉号示出误差13。在本示例中显示了七个误差。相对于机器人路径10，误差集中于两个位置。当光标15悬停于该叉号上时，显示关于误差的更详细的信息，诸如关于误差的类型的信息。
可视化表示还可以包括机器人误差。3D可视化表示可以包含不同的用户场景。典型的用户场景包括：
●示出了在处理进行期间已发生了的所有处理或机器人误差的3D可视化表示。
●示出了在所选择的处理程序中所有处理误差的3D可视化表示。
●示出了何处已发生了处理误差的路径程序的列表，允许用户选择路径程序，以及示出相对于路径的处理误差的3D可视化表示。
●可视化上周期间已经发生的在所选择的处理程序中的高压误差。
本发明并不限于所公开的实施方式，并可以在随附的权利要求书的范围内变化及修改。举例而言，误差日志列表可以被存储在外部计算机上或在处理控制器中。在可选的实施方式中，系统将不包括任何外部计算机。在这样的实施方式中，可以在示范操纵台单元的显示器设备上或在连接到处理控制器或连接到机器人控制器的显示器设备上做出3D可视化表示。本发明也可应用于具有与机器人控制器一并集成的处理控制器的系统，这意味着处理控制器和机器人控制器共享至少硬件中的某些。提供相对于工件的机器人路径以及误差的2D表示是可能的。

Claims (18)

1.一种用于使用户易于查清沿预编程机器人路径重复发生的处理误差的原因的方法，所述处理误差是关于通过处理工具(3)以及工业机器人(5)在处理期间沿预编程路径(10)运动对工件(12)进行的处理，其中所述方法包括存储有关处理误差的信息以及呈现所述有关处理误差的信息，其特征在于所述方法进一步包括：
-在检测到处理误差时，存储关于处理误差在机器人路径上的何处发生的信息，以及
-呈现预编程机器人路径(10)以及相对于所述预编程机器人路径的所存储的处理误差(13)的位置的图形可视化表示(10，12，13)，以便使用户能够观测在预编程路径上的何处重复发生处理误差，并从而使所述用户易于查清所述处理误差的原因。
2.根据权利要求1的方法，其中依赖于所述机器人在所述处理进行期间所携带的是所述处理工具或所述工件中的哪个，将在所述处理误差发生的时间点的所述处理工具或所述工件的位置与关于所述处理误差的信息一起加以存储。
3.根据权利要求1的方法，其中在所述处理误差发生的时间点的所述机器人的工具中心点(TCP)与关于所述处理误差的信息一起加以存储。
4.根据权利要求1的方法，其中将标识所述机器人路径的信息与所述处理误差一起加以存储。
5.根据前述任一权利要求的方法，其中所述方法还包括呈现所述工件(12)的可视化表示，以及相对于所述工件的所述可视化表示来呈现所述机器人路径(10)的可视化表示。
6.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中所述可视化表示是三维可视化表示。
7.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中所述机器人的运动由机器人控制器(6)加以控制，以及关于所述处理误差以及在所述机器人路径上的何处发生了所述处理误差的所述信息，或至少是从何处可以取回此信息的参考，被存储于所述机器人控制器上。
8.根据权利要求7的方法，其中所述处理工具(3)由处理控制器(1)控制，所述处理控制器被配置用于检测所述处理误差，并且所述方法包括：在检测到处理误差时，将有关所述处理误差的所述信息发送到所述机器人控制器(6)。
9.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中所述方法包括：将有关所述处理误差以及在所述机器人路径上的何处发生了所述处理误差的所述信息发送到外部计算机(8)，并基于请求在所述外部计算机上呈现所述可视化表示。
10.一种用于使用户易于查清通过处理工具(3)以及工业机器人(5)在处理期间沿预编程路径运动，在工件上沿预编程机器人路径重复发生的处理误差的原因的系统，其中所述系统配置用于在检测到处理误差时，存储关于处理误差的信息，以及呈现所述关于处理误差的信息，其特征在于所述系统进一步被配置用于存储关于在所述预编程机器人路径上的何处发生所述处理误差的信息，以及所述系统包括图形生成器，其被配置用于基于所述预编程机器人路径以及关于在所述预编程机器人路径上的何处发生所述处理误差的所述信息，生成机器人路径(10)以及相对于所述机器人路径的所述处理误差(13)的位置的图形可视化表示。
11.根据权利要求10的系统，其中所述系统被配置用于依赖于所述机器人在所述处理进行期间所携带的是所述处理工具或所述工件中的哪个，将在所述处理误差发生的时间点的所述处理工具或所述工件的位置与关于所述处理误差的信息一起加以存储。
12.根据权利要求10的系统，其中所述系统被配置用于将在所述处理误差发生的时间点的所述机器人的工具中心点(TCP)与关于所述处理误差的信息一起加以存储。
13.根据权利要求10的系统，其中将标识所述机器人路径的信息与所述处理误差一起加以存储。
14.根据权利要求10-13中任一项的系统，其中所述系统被配置用于呈现所述工件(12)的可视化表示，以及相对于所述工件来呈现所述机器人路径的所述可视化表示。
15.根据权利要求10-13中任一项的系统，其中所述系统被配置用于呈现所述路径和所述处理误差的三维可视化表示。
16.根据权利要求10-13中任一项的系统，其中所述系统包括控制所述机器人(5)的运动的机器人控制器(6)，以及所述机器人控制器被配置用于在所述机器人控制器上将关于在所述机器人路径上的何处发生了所述处理误差的所述信息与关于所述处理误差的所述信息一起加以存储，或将至少是从何处可以取回此信息的参考加以存储。
17.根据权利要求16的系统，其中所述处理工具(3)由处理控制器(1)控制，所述处理控制器被配置用于检测所述处理误差，并且在检测到处理误差时，将关于所检测的处理误差的信息发送到所述机器人控制器(6)，以及所述机器人控制器被配置用于接收关于所检测的处理误差的所述信息，并在接收到关于所检测的处理误差的信息时将所述信息与关于在所述机器人路径上的何处发生了所述处理误差的所述信息一起加以存储。
18.根据权利要求17的系统，其中所述系统包括外部计算机(8)，以及所述机器人控制器(6)被配置用于向所述外部计算机发送关于所述处理误差以及在所述机器人路径上的何处发生了所述处理误差的所述信息，以及所述外部计算机被配置用于基于请求来呈现所述可视化表示。
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