CN102019565A - 用于制造部件的质量控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于生产制造部件的系统和方法，包括具有至少一个工业机器人(2)的生产工段，该机器人装配有用于拾取制造部件(4)的操控工具(8)。该机器人设置在质量检查单元(9)中，并且该机器人被编程为将该制造部件保持在质量检查单元中的至少一个已知位置，并呈现该部件以便进行质量检查。该质量检查可以由操作人员以目视方式进行，或者在工具或传感器的帮助下进行，或者借助于自动传感器进行。在本发明的另一方面中，描述了一种方法、系统和用于执行该方法的计算机程序。

Description

用于制造部件的质量控制系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于在制造部件上执行质量检查的方法。尤其是，涉及部分地由工业机器人自动地执行的质量检查。

背景技术

在许多不同工业领域中需要质量检查，例如机动车、大型家用电器、铸造厂、焊接操作、喷涂产品、食品生产、药物生产等。厂家努力降低劣质产品成本(CoPQ)，同时提高供给市场的产品质量。在后面或者随后的生产工段中发现缺陷时，该成本指数性地增长。出于此原因，质量检查在许多领域中成为普遍要求。

使用机器人在制造工段中操控工件、坯件或半成品越来越多。现在，制造方法通常包括将成品或半成品放置在带式输送器上的机器人，操作人员随后在带式输送器上进行质量检查。采用压制车间的情况作为制造工段的示例。压制线的自动化通常终止于机器人或操纵器将部件从最后的压制卸载到带式输送器上。压制车间自动化的完成将通常是把冲压部件放置在指定被运输到车体车间区域的支架上。在面板情况下，不将部件从最后的压制自动放置到支架中的其中一个原因是首先执行表面质量检查的要求。于是，现在，方法包括将部件放置在带式输送器上的机器人，由操作人员在带式输送器上进行质量检查。在部件质量处于正确参数内的情况下，操作人员带走部件并将其放置到相对应支架或容器中；或者将其传递用于堆垛或者可能的话用于由机器人进行自动堆垛。在最后一种情况下，由于负责操作的机器人必须首先将部件定位在输送器上以便进行正确拾取，所以操作可能会真正复杂。部件可能会不稳定，并可能会要求这样的复杂装置，即具有三条带式输送器，其中中央条带的高度可调，以提供所需稳定性，从而将部件保持住而不晃动。最后，将会需要可能是3D的视觉系统，或者机械对中装置，以将部件定位或对中。

发明内容

本发明的目的是改善一个或多个上述问题。

在本发明的第一方面中，公开了一种在制造部件的生产中用于进行质量检查的系统，该系统包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，其中该机器人设置在质量检查单元中，并且该机器人被编程为将该制造部件保持在质量检查单元中的至少一个已知位置，并呈现该部件以便进行质量检查。

根据本发明的实施方式，公开了一种用于在制造部件的生产中进行质量检查的系统，该系统包括生产工段，并具有至少一个工业机器人，该机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，其中该机器人被编程为相对于已知位置在三维空间中将制造部件定向于已知方位。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在制造部件的生产中进行质量检查的系统，该系统包括生产工段，并具有至少一个工业机器人，该机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，其中该质量检查单元设置成具有安全装置和/或安全功能，用于保护操作人员免于受到机器人和/或正被操控以便由操作人员进行手动检查的制造部件的伤害。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在制造部件的生产中进行质量检查的系统，该系统包括生产工段，并具有至少一个工业机器人，该机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，其中该质量检查单元设置成具有设置在单元中以便进行质量检查的一个或多个传感器。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在制造部件的生产中进行质量检查的系统，该系统包括生产工段，并具有至少一个工业机器人，该机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，其中至少一个已知位置包括部件在质量检查单元中的一个或多个位置和方位，所述位置和方位适合于操作人员以目视方式和/或以使用工具或传感器的方式检查部件。

在本发明的另一实施方式中，公开了一种用于在制造部件的生产中进行质量检查的系统，该系统包括生产工段，并具有至少一个工业机器人，该机器人配置有用于拾取制造部件的操控工具，其中所述一个或多个传感器分别设置于质量检查单元中的固定位置。

在本发明的另一实施方式中，公开了一种用于在制造部件的生产中进行质量检查的系统，该系统包括生产工段，并具有至少一个工业机器人，该机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，其中所述一个或多个传感器中的至少一个设置在伺服控制式第二操纵器、非伺服控制的第二操纵器中的任意一者上。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在制造部件的生产中进行质量检查的系统，该系统包括生产工段，并具有至少一个工业机器人，该机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，其中所述一个或多个传感器中的至少一个设置成测量根据部件的表面质量、部件的结构参数、部件的尺寸中的任意一者的一个或多个值。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在制造部件的生产中进行质量检查的系统，该系统包括生产工段，并具有至少一个工业机器人，该机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，其中操控工具包括选自由以下装置构成的组的任何装置：真空吸盘、抓取器、磁体或其它机械器具。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在制造部件的生产中进行质量检查的系统，该系统包括生产工段，并具有至少一个工业机器人，该机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，其中相对于质量检查单元设置至少一个第二机器人，并且，所述第二机器人被编程为从已将部件从生产工段卸载的机器人接收部件并将制造部件保持在质量检查单元中的至少一个已知位置，并呈现该部件以便进行质量检查。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在制造部件的生产中进行质量检查的系统，该系统包括生产工段，并具有至少一个工业机器人，该机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，其中该质量检查单元还包括支架或固定装置，所述支架或固定装置适合于将一个或多个制造部件保持于已知位置和方位，用于进行随后的拾取和质量检查，或者，用于在其放置在所述固定装置或支架中时进行质量检查核实。

在本发明的第二方面中，公开了一种用于在生产系统中对制造部件执行质量检查的方法，该方法包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该工业机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，其中，在所述方法中，进行这样的动作，即：机器人拾取制造部件并且将该制造部件移动到质量检查单元中的至少一个已知位置以及呈现该制造部件以便进行质量检查。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在生产系统中对制造部件执行质量检查的方法，该方法包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该工业机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，并且，在所述方法中进行这样的动作，即：机器人拾取制造部件并在三维空间中将其定向于至少一个已知方位。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在生产系统中对制造部件执行质量检查的方法，该方法包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该工业机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，并且，在所述方法中进行这样的动作，即：机器人拾取制造部件并将其移动到质量检查单元中的至少一个已知位置，以便操作人员以目视方式检查该部件。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在生产系统中对制造部件执行质量检查的方法，该方法包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该工业机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，并且，在所述方法中进行这样的动作，即：机器人拾取制造部件并将其移动到质量检查单元中的至少一个已知位置，以便操作人员以使用传感器和/或工具的方式检查该部件。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在生产系统中对制造部件执行质量检查的方法，该方法包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该工业机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，并且，在所述方法中进行这样的动作，即：机器人拾取制造部件，并相对于质量检查单元中的一个或多个传感器将该制造部件放置于至少一个已知位置和方位，以便进行自动检查。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在生产系统中对制造部件执行质量检查的方法，该方法包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该工业机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，并且，在所述方法中进行这样的动作，即：机器人拾取制造部件，并相对于由操作人员操作的至少一个工具或传感器将其移动到至少一个已知位置，并且接收输入到生产系统中的控制单元的、制造部件的检查结果或测量的输入。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在生产系统中对制造部件执行质量检查的方法，该方法包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该工业机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，并且，在所述方法中进行这样的动作，即：机器人拾取制造部件，并相对于安装在机器人的操纵器臂上的至少一个传感器将其移动到至少一个已知位置。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在生产系统中对制造部件执行质量检查的方法，该方法包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该工业机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，并且，在所述方法中进行这样的动作，即：在由操作人员进行手动检查之前，启动针对机器人设置的安全装置和/或安全功能。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在生产系统中对制造部件执行质量检查的方法，该方法包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该工业机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，并且，在所述方法中进行这样的动作，即：通过机器人拾取制造部件，并相对于安装在第二及非伺服控制式操纵器上的至少一个传感器将其移动到已知位置。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在生产系统中对制造部件执行质量检查的方法，该方法包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该工业机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，并且，在所述方法中进行这样的动作，即：机器人拾取制造部件，并相对于至少一个传感器将其移动到至少一个已知位置，所述传感器用于测量根据部件的表面质量、部件的结构参数、部件的尺寸中的任意一者的一个或多个值。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在生产系统中对制造部件执行质量检查的方法，该方法包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该工业机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，并且，在所述方法中进行这样的动作，即：机器人移动已进行质量检查的制造部件，并将其放置在固定装置或支架上，以便转移到随后的工段。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在生产系统中对制造部件执行质量检查的方法，该方法包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该工业机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，并且，在所述方法中进行这样的动作，即：机器人移动已进行质量检查且不合格的制造部件，并将其放置在输送器、固定装置或支架上，以便进行检查和/或修复。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在生产系统中对制造部件执行质量检查的方法，该方法包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该工业机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，并且，在所述方法中进行这样的动作，即：机器人拾取制造部件，并将其搬运至至少一个第二机器人，以便进行检查和/或进一步放置。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在生产系统中对制造部件执行质量检查的方法，该方法包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该工业机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，并且，在所述方法中进行这样的动作，即：第二机器人从已对部件进行卸载的另一机器人接收制造部件，该第二机器人将该部件移动到质量检查单元中的至少一个已知位置，并呈现部件以便进行质量检查。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在生产系统中对制造部件执行质量检查的方法，该方法包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该工业机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，并且，在所述方法中进行这样的动作，即：机器人从生产工段拾取制造部件，并在由第二机器人将该部件移动到质量检查单元以便进行质量检查之前将该部件放置在支架或固定装置上。

根据本发明的另一实施方式，公开了一种用于在生产系统中对制造部件执行质量检查的方法，该方法包括具有至少一个工业机器人的生产工段，该工业机器人装配有用于拾取制造部件的操控工具，并且，在所述方法中进行这样的动作，即：机器人与第二机器人一起拾取制造部件，并且这两个机器人一起将部件移动到相对于质量检查单元的至少一个已知位置。

在本发明的第一方面中，机器人在质量检查站处操控待被检查的部件。在质量检查站中，检验部件从而检测可能的缺陷。根据该检验的结果，机器人将会把部件留在废品站，或者让部件在工段中继续。该质量检查站可以是手动的或自动的：

在手动检查的情况下，操作人员进行目视检查，这可以在某些工具或传感器的帮助下进行。为了通过建立人机工程环境而有利于操作人员的工作，机器人可以对部件进行定向以便进行最佳检查。由于机器人和工作人员的相互作用，必须提供工作人员的必需安全措施。出于此目的，ABB机器人技术能够提供不同方法、不同安全装置和机器人功能。

在自动检查的情况下，机器人将部件呈现于包括一个或多个传感器的自动质量检查站。这些传感器可以属于不同类型，适合用于检测不同类型的缺陷。一个或多个传感器也可以由小的第二机器人或操纵器操控，以向系统提供额外的灵活性。

由于部件随时由机器人操控，所以本发明的一方面的主要关键价值之一在于维持其位置的信息，从而有利于整个工段的完成，与丢失部件位置并且为了使部件在工段中继续而需要重新定位的传统概念相比，这是个大的提高。我们提出的概念还消除了对丢失位置的输送器或复杂输送器的需要，因此消除了对视觉重新定位系统或机械对中装置的需要。

而且，在手动检查的情况下，由于机器人操控部件，所以这能够以正确方位呈现给操作人员从而优化他的用于检查的可接触性。由于方位和位置能够以例如人机工程的方式而被优化，所以这为操作人员提供了健康和安全的优点。这将减少可能会导致例如操作人员劳累的由工作人员进行的不必要的移动或用力。由于对例如表面缺陷的检查要求以足够的照明和以一致的方式对该表面进行观察，所以机器人的存在也提高了检查的技术性。机器人总是将部件呈现于用于质量检查的最佳的位置和方位。

在许多不同工业领域中需要质量检查，例如机动车、大型家用电器、铸造厂、焊接操作、喷涂产品、食品生产、药物生产等。作为示例，门、罩体的面板(外板)和用于机动车的其它车体板中的表面质量(外观或修饰外观)在机动车工业中看作是必须的。结构缺陷也是主要关注点，因此也是检查要求的对象。在机动车车身工业中，生产工段中典型的连续阶段是压制车间、车体车间和喷涂。尽管提早检测意味着更低的成本，但是表面质量的控制和检测也可以在不同工段阶段中进行。

为了更加具体和作为示例来说明我们的概念的优点，我们将集中于压制车间中的应用，其中，若干类缺陷(如擦伤、折缝或裂纹等)需要检测。因而，如果马上检测到，则冲压的门面板上的表面缺陷可以以低成本进行修正。提早检测也使得可以在其它部件以具有缺陷的方式被制造之前对问题进行修正。如果在随后的阶段才进行检测，例如如果在检测到缺陷之前将板安装在机动车上并进行喷涂，则造成技术挑战和成本大得多。

将我们的概念应用于机动车面板，整个工段明显简化。卸载机器人将部件呈现给另一机器人(或者相继地呈现给一个以上的另外机器人)，而不是将部件放置在带式输送器上。当将部件从一个机器人转移到另一机器人时，部件通常进行翻转。这能够呈现需要对其进行质量检查的正确表面。由于卸载机器人通常从待被检查的一侧(上侧)拾取部件，所以机器人将部件移交给另一机器人是便利的，因为在移交中发生部件翻转。而且，以这种方式，通过可选择地移交到两个或多个机器人，卸载机器人可以将冲压部件流分开，这两个或多个机器人将平行工作，每一个都将部件呈现到一个质量检查站。根据可用的循环时间，相同机器人能够将部件放置在支架或容器上，或者转移到另一个机器人，或者还将该任务分开并移交到两个或多个机器人以完成任务。

在本发明的另一方面中，公开了一种计算机程序、一种计算机程序产品和一种记录在计算机可读介质上的计算机程序。

附图说明

结合附图参照下面的详细描述可以更加完全地理解本发明的方法和系统，在所述附图中：

图1和图2示出了本发明的第一方面的实施方式所述的质量检查单元的计算机模拟图的两个视图；

图3示出了图1和2的本发明的示意图，尤其示出了用于实现在质量检查单元中使用手动检查的实施方式的布置图；

图4和5示出了图1和2的本发明，其中在另一实施方式所述的质量检查单元中执行自动检查，其中，图4是自动检查的计算机模拟图，并且图5是用于实现本实施方式的布置图；

图6-8示出了图1和2的本发明，其中自动检查在质量检查单元中执行，其中，传感器由机器人操控，并且图6、7是执行自动检查的机器人的计算机模拟图，并且图8是用于实现这些实施方式的布置图；

图9示出了图1和2的本发明的示意性布置图，尤其示出了用于实现在质量检查单元中使用统计检查的实施方式的布置图；

图10、11是用于图1和2的本发明的第二方面的实施方式所述的一个或多个方法的示意性流程图；以及

图12示出了图1和2的本发明的示意性布置图，尤其示出了用于实现一实施方式的布置图，在该实施方式中卸载机器人执行质量检查的一部分。

具体实施方式

图1和2示出了质量检查单元9的两个计算机模拟图，包括设置成用于手动检查的工业机器人2。工业机器人2设置成具有用于拾取生产工段(此处未示出，参见图3、5、8-10)中制造部件4的操控工具8，该操控工具可以是抓取器。该检查单元以下述方式起作用。工业机器人2从生产工段(未示出)用操控工具8拾取部件4，并将其移动到事先编程和固定的、从而在质量检查单元中预定的至少一个已知位置。首先机器人将部件4相对于操作人员7应当定位的位置移动到至少一个已知位置。下面描述该工段中的安全事项。机器人保持该部件，或者说，将该部件呈现给操作人员，从而操作人员能够有效地和简单地进行检查。机器人精确地以正确定向保持该部件，以便操作人员检查部件上的相关的表面或边缘或缝合处等(对于至少一个已知位置中的每一个)；并且保持于地板上方在人体功率学上最合适的高度和离操作人员一定距离处。操作人员目视检查相关的一个或多个表面。部件总是处于正确位置和正确方位，从而表面外观和任何缺陷被正确地照明和定位，从而操作人员能够始终看到它们。

操作人员可以在检查中使用工具或夹具或传感器。机器人可以在至少一个已知位置的边界内转动或移动该部件，以针对一个以上的检查和/或测量阶段呈现该部件。当检查完成时，操作人员按动按钮或者对控制系统进行另一类型的信号输入，然后机器人移动该部件，如果良好，移动到一个位置，例如固定装置或支架(此处未示出)，以进入到工段中的下一阶段。如果不良，则机器人将不合格的部件放置在固定装置或支架或输送器(未示出)上，以便例如进行修复或者进一步检查，或者除了在生产工段中继续之外的其它动作。

图3示出了质量检查单元中用于手动检查的布置图。图3从右到左示出了部件移行的流动过程，如箭头所示。在图中，示出生产工段5、制造部件4、拾取部件4从而将其从生产工段5卸载的第一工业机器人2a。该图还示出了两个另外工业机器人2b、2c，操作人员所处的手动检查站7b、7a，和在检查之后将部件4放置在支架11b、11a中的两个另外机器人45、46。在该压制线的示例中，压制线中最后的压制是所述的生产工段5。卸载机器人2a从生产工段拾取部件4。在具有较快循环时间的该布置图中，部件的流动是分开的，并且部件被传递到两个机器人2b、2c，以进行质量检查并允许更长的循环时间用于检查和/或堆垛。这样，工业机器人2b、2c各自可以在三维空间中将部件4转动到期望方位，并将部件移动到操作人员前面的操作人员站7a、7b处的至少一个预定的预编程的已知位置3b’、3b”。根据部件的应当检查的特征，机器人可以将部件移动经过一个以上的位置(和/或一个以上的方位)。操作人员进行目视检查，并可另外使用工具或传感器。操作人员经由按钮或其它输入装置将质量检查结果用信号发送，并且部件通过机器人2b、2c而被移开。然后，机器人2b、2c将已检查部件移交到堆垛机器人45、46。待被布置在支架上从而在工段中继续的部件通过两个另外工业机器人45、46而被放置在支架上。

应当注意的是，卸载部件的工业机器人2或2a“知道”部件的位置，即部件4在空间中的位置和方位建立并记录在控制单元和/或计算机程序中。当卸载机器人2或2a将部件移交给如2b或2c等的第二机器人时，位置和方位的确定得以继续，并且不需要检测或校准以精确地建立部件在质量检查过程中的任何点处在空间中处于何处。以此方式，在确保准确和一致的质量检查的传感器和/或操作人员等的前面的已知位置3或3b’、3b”处，部件能够精确地放置于正确位置和方位。

图4示出了另一实施方式。它示出了质量检查单元9中的工业机器人2。数个传感器，在所示示例中为三个传感器6a-6c，在质量检查单元中相对于并邻近于预定和已知的位置安装。在自动检查的情况下，将部件4保持在抓取器8或其它操控工具中的机器人2将部件4相对于设置在检查单元9中的一个或多个传感器6a-6c移动到预定的和预编程的已知位置。操控工具8可以包括来自真空吸盘、抓取器、磁体或其它机械器具的组的任何装置。该机器人将部件4在传感器前面以期望方位保持或呈现在一个或多个已知和预定位置处。该已知位置通常指的是三维空间中的位置，并且期望方位通常指的是具有三自由度(DOF)的方位。在离地面预定高度处、离一个或多个传感器预定距离处，并以期望或预定方位，该部件放置于传感器前面至少一个已知位置，从而在检查单元中进行快速、准确和一致的传感器测量。

传感器6a-6c受到控制，从而进行测量并向生产工段或检查单元的控制单元登记信号或测量。控制信号供给至生产系统，然后如果部件良好并应当在工段中继续，则机器人将部件移动到例如另一机器人或第一支架。如果部件不良，则机器人将其移动到另一地方，例如导引至废品站，或者将其提供给另一机器人，该机器人然后将不合格部件放置在例如支架中用于进行随后处置。

图5示出了质量检查单元中用于自动检查的布局图，同样使用了压制线作为生产工段的示例。它从右到左示出了生产工段5、制造部件4、卸载机器人2a和两个工业机器人2b、2c，这两个工业机器人将部件呈现在固定的自动传感器6a、6b和6c、6d前面、以3a’和3a”表示的、至少一个预编程的预定已知位置，用于自动检查。在该布局图中，部件从生产工段5的流动再次示出为是分开的，并且部件被分出至两个检查站和两个堆垛站11b、11a。这允许检查和/或堆垛的循环时间是生产循环时间的两倍长。部件的流动可以分开成两个以上的流水线以便进行检查，和/或可以在检查之后分开成两个或多个流水线，以允许足够的时间用于进行堆垛。

图10是流程图，示出了本发明的一个或多个实施方式所述的方法步骤。该图示出了：

20机器人从生产工段5拾取部件4；

22机器人将部件定向于用于在至少一个已知位置处进行检查的期望的、预定的方位；

23机器人将部件移动到检查单元9中的至少一个已知位置(3、3a、3b)，从而保持或呈现部件以准备好进行检查；

25a如果是手动检查，则机器人已将部件移动到操作人员前面的至少一个已知位置，该操作人员进行目视检查，并可以任选地使用工具和/或传感器；

25b如果是自动检查，则机器人已将部件移动到一个或多个传感器6a-6c前面的至少一个已知位置；

27在手动或自动检查之后，该机器人接收根据检查结果的信号；

29如果部件的质量检查不过关，则机器人将其放置成用于进行修复或进一步检查或废弃等；

30如果部件已通过质量检查，则机器人放置部件以继续到下一工段阶段。

动作22和23可以组合，从而机器人在其将部件移动到已知位置期间将该部件转动或定向。这些步骤可以以另一顺序执行，从而部件首先移动到已知位置23，然后定向或转动到期望方位。参照图3和5，部件呈现于每个检查站前面的已知位置3a’、3a”之时或之前，该部件可以由第二工业机器人2b、2c转动。

在操作人员要进行手动检查的情况下(图1-3)，该方法原理上是相同的，并且图11是示出本发明的实施方式所述的手动检查中的方法步骤的流程图。

33机器人2(或2b、2c)将部件移动到检查单元9中的已知位置，从而保持或呈现部件以准备好进行手动检查，

34任选地，机器人2将部件移动到操作人员前面的另外的一个或多个已知位置或方位，以便进行目视检查和/或利用工具和/或传感器，

35操作人员记录输入或用信号发送检查结果作为良好或通过；或者不良或不过关，

39如果不良，即部件的质量检查不过关，则机器人将其放置在第二输送器等上，以便进行修复或者进一步检查等，

40如果良好，即部件通过质量检查，则机器人2将其放置在第一输送器或支架上，以便使其继续工段中的下一阶段。

质量检查单元中的安全事项根据国际上接受的安全标准处置。安全装置包括在单元中，以防止操作人员接触机器人或者接触正在由机器人操控的部件。这些安全装置可以包括防护装置或栅栏，其上安装有报警开关的一个或多个门，或者接近开关，压力开关，传感器，光束等。控制功能也存在于控制单元中或者设计成执行安全功能以防止操作人员与机器人接触的、与检查单元和机器人相关的单元中。称为安全系统(SafeMove)的、在与操作人员协同工作时用于控制机器人的安全相关产品可以从ABB机器人技术获得。需要时，紧急停止按钮可以放置在检查单元中、处在操作人员能触及的范围内。

质量检查可以设计成以不同方式检测部件的表面修整中的缺陷。表面质量和外观缺陷可以包括擦伤、裂纹或折缝或者由污垢或其它污染物导致的其它痕迹中的任何一种。该质量检查可以包括与表面修整相关的测量。也可以采取尺寸或与结构性能相关的其它参数的测量。

也可以使用工业机器人检查部件，以操纵传感器，或者使用更简单类型的非伺服受控操纵器。图6和7是第一机器人2将制造部件4保持或呈现在至少一个已知位置的图。如在这种情况中所示，一个或多个传感器设置成由三个小工业机器人42k-m操控。小机器人42k-m各自保持传感器6k-m中的至少一个。小机器人各自将它们保持的传感器沿预定方向指向部件4，该部件由卸载机器人2保持在至少一个已知位置和至少一个预定方位。该卸载机器人2可以根据需要将部件4保持和定向于多个位置和方位，以便进行多个检查和检查测量。

图8示出了用于包括由机器人操控的传感器的质量检查单元的布局图。该图从右到左示出了部件4和生产工段5、卸载机器人2a、两个另外工业机器人2b、2c、具有安装在机器人43ab和42ab上的传感器6f-g和6h-i的两个质量检查站。使用由机器人42ab、43ab保持或操纵的传感器检查部件，且所述传感器被导引向保持在预编程的已知和预定位置3a’或3a”中的部件。两个另外工业机器人46、45设置成接收检查之后的部件，并将它们放置在支架11a、11b中，或者如果不合格，则适当地将它们放置在输送器等上。

在一些实施方式中，卸载生产工段或压制的第一工业机器人将一个部件传递到第二机器人，并将另一部件传递到第三机器人，从而将卸载的部件分开成两个流水线。在部件例如由机器人2、2a从生产工段拾取之后，部件可以翻转，或者部件可以在随后翻转，例如在从机器人至机器人如从机器人2a至机器人2b或2c的移交期间转动。然后，第二和第三机器人2b、2c各自将它们正在保持的部件在检查单元中以至少一个已知方位呈现于至少一个已知和预定位置，如前所述。

在另一实施方式中，卸载生产工段或压制的第一工业机器人将部件留在例如支架或固定装置上的中间位置。然后，第二工业机器人将部件从中间支架或固定装置取走，并将部件4移动到检查单元中如3a或3b等的至少一个已知位置，如上所述。

在另一改进方案中，部件可以放置在一个或多个支架或固定装置。任选地，一个或多个操控检查传感器的其它操纵器或机器人可以被编程，以在部件位于该一个或多个支架或固定装置的同时对部件进行检验，以检测缺陷。该固定装置或支架设置成使得，部件的位置是已知的并得以维持。机器人，无论是与卸载机器人相同或另一机器人，接着可以将支架检验的部件取走，以继续生产工段，或者在检测到缺陷的情况下将其废弃。

当卸载生产工段时，如果例如部件特别大或难以操控(图中未示出)，部件4可以由一起工作的两个机器人拾取。两个机器人也可以用于将部件保持在检查单元中一个或多个已知位置。

在质量检查完成之后，机器人可以将部件提供给另一机器人，或者如果需要的话，将部件4放置在输送器上，这两者都是较快的操作。如果部件在质量检查之后要被放置在支架或其它固定装置上，则这可以直接由检查机器人2b或2c或者卸载机器人进行。然而，由于将部件放置在支架上通常比例如传统地放置在输送器上花费更多时间，并且为了维持关于部件位置和方位的信息，检查机器人可以不同地将部件放置在中间固定装置上，或者将其提供给随后将其放置在支架或座上的另一机器人。

该卸载机器人优选为以六自由度或更多自由度移动的工业机器人。其它操纵器可以用在检查单元中，其可以是更简单的操纵器。更简单的机械的、液压的或气动的操纵器可以用于例如保持、操控或移动作为检查单元中更灵活检查过程的部件的传感器。例如，在图8或9的布局图中，一个或多个机器人42a或42b或43a或43b可以由更简单的操纵器代替。

图12示出了一实施方式的布局图，在该实施方式中卸载机器人2也在质量检查期间执行部件的操控。该图示出了生产工段5、制造部件4和具有操控工具8的工业机器人。在单元中或与之相邻处，设有两个站10、11，其可以是受检查部件可以通过机器人或第二机器人(未示出)而放置在其上的固定装置或支架。机器人安装在质量检查单元9中，该单元包括操作人员站7和传感器站。该传感器站包括多个传感器6a-6e，这些传感器中的一些处于固定位置。已知的预定位置3b示出在传感器的前面。该检查单元还包括操作人员站7，操作人员可以站立在该站上以执行部件4的视觉检查。在手动检查的情况下，机器人2将部件保持在操作人员前面的至少一个已知位置3a。如上面结合其它实施方式描述的那样，机器人在质量检查期间可以将部件在至少一个位置3a或3b中移动经过多个方位。本实施方式的优点在于，对于长循环时间的部件，机器人既能够执行部件的卸载，又能够对其进行检查。另一优点是针对于这样的较少见的情况，即，对部件进行制造，其中机器人由上侧拾取部件，而正是另一侧即下侧是必须进行检查的一侧。在这种情况下，卸载部件的机器人能够将其保持在操作人员和/或传感器前面并将其指向操作人员和/或传感器，并且部件的翻转是不需要的。

在本发明的另一实施方式中，质量检查过程可以设置成在比例或统计基础上进行操作。图9示出了一质量检查的布局图，其中对统计比例的部件进行检查。图9示出了生产工段5、卸载机器人2、两个另外工业机器人2a和2b，以及一个自动质量检查单元。卸载机器人2将预定数量的部件例如50％移交给第二工业机器人2a，该第二工业机器人将部件移动到自动检查单元中传感器6h-i前面的预编程的、预定已知位置3s”。在质量检查之后，当质量良好、获得通过时，部件被传递到用于堆垛的堆垛机器人45。如果检查不过关，则例如堆垛机器人45可以将部件放置在输送器上作为废品。其它部件直接传递到另一堆垛机器人46，该另一堆垛机器人在不进行检查的情况下对其它部件进行堆垛。

如上面结合图10、11和本说明书中其它部分所描述的质量控制检查的方法可以通过计算机应用程序执行，该应用程序包括计算机程序元件或软件代码，当加载在处理器或计算机中时，其导致计算机或处理器执行所述方法步骤。方法或方法的功能可以通过处理数字功能、算法和/或计算机程序和/或通过模拟部件或模拟电路或者通过数字和模拟功能两者的组合来执行。

如前所述，本发明的方法可以借助于一个或多个计算机程序来执行，该程序包括在计算机或处理器上运行的计算机程序代码或软件代码部分。处理器(或多个处理器)包括根据本发明的一个或多个方面执行方法的步骤的中央处理单元CPU。方法或多个方法在一个或多个所述计算机程序的帮助下执行，比如，其至少部分地存储在存储器中并且如此而可由一个或多个处理器访问。该处理器或每个处理器可以设置成访问生产工段中的PLC(可编程逻辑控制器)或机器人控制单元或处理系统控制单元的存储器存储单元。该计算机程序包括计算机程序代码元件或软件代码部分，它们使计算机使用前述的等式、算法、数据、存储值和计算来执行该方法。

程序的一部分可以如上所述地存储在处理器中，但是也可以存储在ROM、RAM、PROM、EPROM或EEPROM芯片或类似存储装置中。该程序的部分或全部也可存储在其它合适的计算机可读介质上或计算机可读介质中，如磁盘、CD-ROM或DVD盘、硬盘、磁光存储器存储装置，在非永久性存储器、闪存中，作为固件存储在数据服务器或者数据服务器的一个或多个阵列上。也可以使用其它已知和合适的介质，包括可移动存储介质，如记忆棒，或其它可移动闪存，硬盘驱动器等。

所述的计算机程序也可以部分地设置为分布式应用程序。如起始位置、原本位置、事件路点、路径路点或用于编程机器人路径的其它信息等的数据可以制成为易于获取、输送或在程序的情况下易于在互联网上执行。可以借助于OPC，OPC服务器，对象请求代理程序，如COM、DCOM或CORBA，网页服务器访问数据。

应当注意的是，尽管上面描述了本发明的示例性实施方式，但是在不脱离如所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，存在对所公开技术方案进行的若干变型和修改，如卸载机器人和检查机器人的各种组合。

Claims (35)

1.一种用于生产制造部件的系统，包括具有至少一个工业机器人(2)的生产工段，所述机器人装配有用于拾取制造部件(4)的操控工具(8)，其特征在于，所述机器人设置在质量检查单元(9)中，并且所述机器人被编程为将所述制造部件保持在所述质量检查单元中的至少一个已知位置(3)，并呈现所述部件以便进行质量检查。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机器人被编程为相对于所述已知位置在三维空间中将所述制造部件定向于已知方位。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述质量检查单元设置成具有安全装置和/或安全功能，用于保护操作人员免于受到所述机器人(2)和/或正被操控以便由所述操作人员进行手动检查的制造部件(4)的伤害。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述质量检查单元具有设置在所述单元中用于进行质量检查的一个或多个传感器(6)。

5.如权利要求1或4所述的系统，其特征在于，所述已知位置包括所述部件在所述质量检查单元中的一个或多个位置和方位，所述位置和方位适合于操作人员以目视方式和/或以使用工具或传感器的方式检查所述部件。

6.如权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述一个或多个传感器(6a-6c)分别设置于所述质量检查单元中的固定位置。

7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述一个或多个传感器中的至少一个设置在伺服控制式第二操纵器上。

8.如权利要求4或6所述的系统，其特征在于，所述一个或多个传感器中的至少一个设置在非伺服控制的第二操纵器上。

9.如权利要求4-8中任意一项所述的系统，其特征在于，所述一个或多个传感器中的至少一个设置成测量根据所述部件的表面质量的一个或多个值。

10.如权利要求4-8中任意一项所述的系统，其特征在于，所述一个或多个传感器中的至少一个设置成测量根据所述部件的结构参数的一个或多个值。

11.如权利要求4-8中任意一项所述的系统，其特征在于，所述一个或多个传感器中的至少一个设置成测量根据所述部件的尺寸的一个或多个值。

12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述操控工具(8)包括选自由以下装置构成的组的任何装置：真空吸盘、抓取器、磁体或其它机械器具。

13.如权利要求1所述的系统，其特征在于，相对于所述质量检查单元设置至少一个第二机器人(2b，2c)，并且，所述第二机器人被编程为从卸载机器人(2，2a)接收所述部件(4)并将所述制造部件保持在所述质量检查单元中的至少一个已知位置(3)，并呈现所述部件以便进行质量检查。

14.如权利要求1所述的系统，其特征在于，相对于所述质量检查单元设置第二工业机器人，所述第二工业机器人适合于和所述第一机器人一起拾取所述制造部件。

15.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述质量检查单元还包括支架(10，11)或固定装置，所述支架或固定装置适合于将一个或多个制造部件保持于已知位置和方位，以便进行随后的拾取和质量检查。

16.一种用于生产制造部件的方法，包括具有至少一个工业机器人(2)的生产工段，所述工业机器人装配有用于拾取制造部件(4)的操控工具(8)，其特征在于，所述机器人(2)拾取所述制造部件并将所述制造部件移动到质量检查单元中的至少一个已知位置，并呈现所述制造部件以便进行质量检查。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述机器人拾取制造部件并在三维空间中将所述制造部件定向于已知方位。

18.如权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述机器人拾取制造部件，并将所述制造部件移动到所述质量检查单元中的至少一个已知位置，以便操作人员以目视方式检查所述部件。

19.如权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述机器人拾取制造部件，并将所述制造部件移动到所述质量检查单元中的至少一个已知位置，以便操作人员以使用传感器和/或工具的方式检查所述部件。

20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述机器人拾取制造部件，并相对于所述检查单元中的一个或多个传感器将所述制造部件放置于已知位置和方位，以便进行自动检查。

21.如权利要求16至20中任意一项所述的方法，其特征在于，所述机器人拾取制造部件，并相对于由操作人员操作的至少一个工具或传感器将所述制造部件移动到至少一个已知位置，并且接收输入到生产系统中的控制单元的、所述制造部件的检查结果或测量的输入。

22.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述机器人拾取制造部件，并相对于安装在所述机器人的操纵器臂上的至少一个传感器将所述制造部件移动到至少一个已知位置。

23.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述机器人拾取制造部件，并相对于安装在第二及非伺服控制式操纵器上的至少一个传感器将所述制造部件移动到已知位置。

24.如权利要求16所述的方法，其特征在于，在由操作人员进行手动检查之前，启动针对所述机器人设置的安全装置和/或安全功能。

25.如权利要求16至20中任意一项所述的方法，其特征在于，所述机器人拾取制造部件，并相对于至少一个传感器将所述制造部件移动到至少一个已知位置，所述传感器用于测量根据所述部件的表面质量、所述部件的结构参数、所述部件的尺寸中的任意一者的一个或多个值。

26.如权利要求16至25中任意一项所述的方法，其特征在于，所述机器人移动已进行质量检查的制造部件，并将所述制造部件放置在固定装置或支架上，以便转移到随后的工段。

27.如权利要求16至25中任意一项所述的方法，其特征在于，所述机器人移动已进行质量检查且不合格的制造部件，并将所述制造部件放置在输送器、固定装置或支架上，以便进行检查和/或修复。

28.如权利要求16至25中任意一项所述的方法，其特征在于，所述机器人(2)拾取制造部件(4)，并将所述制造部件搬运至至少一个第二机器人(2a，2b)，以便进行检查和/或进一步放置。

29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，第二机器人(2a，2b)从另一机器人(2)接收制造部件(4)，该第二机器人将所述部件移动到所述质量检查单元中的至少一个已知位置(3a，3b)，并呈现所述部件以便进行质量检查。

30.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述机器人从所述生产工段拾取制造部件，并在由第二机器人将所述部件移动到所述质量检查单元以便进行质量检查之前将所述部件放置在支架上。

31.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述机器人与第二机器人一起拾取制造部件，并且这两个机器人一起将所述部件移动到相对于所述质量检查单元中的已知位置。

32.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述机器人(2，2a)拾取制造部件，并依次将每个制造部件移交给一个或多个第二机器人(2b，2c)，从而按照制造部件的总数的比例执行质量检查。

33.一种计算机程序，所述计算机程序存储在用于包括有质量检查单元的生产工段的控制单元的存储器存储装置中，当所述计算机程序被输送给计算机或处理器时，所述计算机程序将执行如权利要求16所述的方法的步骤。

34.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品被构成为计算机可读介质，当所述计算机可读介质被输送给计算机或处理器时，所述计算机可读介质将执行如权利要求16所述的方法的步骤，以便在生产工段的质量检查单元中执行质量检查。

35.如权利要求16至32中任意一项所述的系统的应用，以对在车辆或车辆组成部件的生产工段中制造的部件执行质量检查。

Images