CN112188955B - 用于构造生轮胎的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于构造生轮胎的方法，所述方法包括：提供成形鼓(3)；提供构造成用于进给初级半成品(8)的至少一个进给设备(14)；将拟人化机器人臂(16)与所述成形鼓(3)相联；向所述拟人化机器人臂(16)发送移动命令(MC)，以便使所述成形鼓(3)在工作区域(WZ)中移动，所述工作区域(WZ)限定在出口区域(OUT)处，在所述出口区域处所述初级半成品(8)离开所述进给设备(14)，在所述进给设备(14)进给所述初级半成品(8)的同时，所述成形鼓(3)在所述工作区域(WZ)中移动，使得所述初级半成品(8)以并排布置或至少部分地相互重叠的线圈铺设在所述成形鼓(3)上，以用于制造给定轮胎型号的生轮胎的至少一个部件。向所述拟人化机器人臂(16)发送所述移动命令(MC)包括：为所述拟人化机器人臂(16)确定与所述生轮胎的所述至少一个部件相关联的目标坐标(TC)，以便使所述成形鼓(3)在所述工作区域(WZ)中移动；从存储区域(M)中检索与所述拟人化机器人臂(16)和所述工作区域(WZ)相关联的校正函数(CF)；借助于所述校正函数(CF)修改所述目标坐标(TC)，从而获得处理后的坐标(PC)；针对所述移动命令(MC)使用所述处理后的坐标(PC)。还描述了工作站(1)，用于铺设用于构造生轮胎的初级半成品，按照所述方法操作。

Description

用于构造生轮胎的方法

技术领域

本发明涉及一种用于构造生轮胎的方法。

本发明还涉及一种用于铺设用于构造生轮胎的初级半成品的工作站，所述工作站按照所述方法运行。

背景技术

用于车辆车轮的轮胎通常包括胎体结构，所述胎体结构包括至少一个胎体帘布层，所述胎体帘布层具有与通常称为“胎圈芯”的相应环形锚固结构接合的相应地相对的端部折片，所述环形锚固结构在通常称为“胎圈”的区域中确定，所述胎圈的内径基本匹配轮胎的所谓“装配直径”，以便将轮胎配合在相应轮辋上。轮胎还包括胎冠结构，所述胎冠结构包括布置在相对于胎体帘布层的径向外部位置的至少一根带束条和在相对于带束条的径向外部的胎面带。由弹性体材料制成的所谓“底层”插置在胎面带和带束条之间，所述底层具有适于确保带束条与胎面带之间稳定联接的特性。另外，在胎体结构的侧表面上施加由弹性体材料制成的相应侧壁，所述侧壁中的每个从胎面带的侧边缘之一延伸直到锚固到胎圈的相应锚固环形结构。在“无内胎”类型的轮胎中，胎体帘布层由优选基于丁基的弹性体材料层在内部涂覆，所述弹性体材料层通常称为“衬里”，所述衬里具有最佳不透空气特性且从一个胎圈延伸到另一个。

术语“弹性体材料”是指包括至少一种弹性体聚合物和至少一种增强填料的复合物。优选地，所述复合物还包括诸如像交联剂和/或增塑剂的添加剂。由于交联剂的存在，所述材料能够通过加热交联，以便形成最终产品。

术语“初级半成品”是指弹性体材料制成的连续细长元件。优选地，所述连续细长元件包括沿着细长元件本身的纵向方向彼此平行布置的一根或多根增强帘线，优选地为纺织或金属帘线。更优选地，将所述连续细长元件切割成一定尺寸。

轮胎的“部件”或“结构部件”旨在表示轮胎的能够执行功能或功能的一部分的任何部分。轮胎部件例如包括：衬里、底层衬里、侧壁插入件、胎圈芯、填料插入件、抗磨层、侧壁、胎体帘布层、带束层、胎面带、胎面带底层、底层带束插入件等或其部分。

与拟人化机器人臂相关联的“校正函数”是指示所述拟人化机器人臂在特定工作区域中所产生的定位误差的函数，所述定位误差表示当执行确定的移动命令时所述拟人化机器人臂应当所处的位置和当执行所述确定的移动命令时所述拟人化机器人臂实际占据的对应位置之间的差异。

拟人化机器人臂的“构型”是指参数的集合，所述参数为拟人化机器人臂的末端的每个位置定义所述拟人化机器人臂的各节或各段所布置和取向的角度。通常，可以使用两种或更多种不同的构型获得拟人化机器人臂的末端的给定位置。

术语“轮胎型号”是指轮胎的以下特征的集合：几何特征，即，例如截面宽度、侧壁高度、配合直径和/或外径；结构特征，即，例如，存在一层或两层胎体帘布层、是否存在用于泄气行驶的侧壁插入件、带束条的数量、存在侧壁包胎冠(“SOT”)或胎冠包侧壁(“TOS”)结构；和技术特征，即，例如，用于每个部件的弹性体材料、用于每个增强帘线的材料的类型及其形成。

同一申请人名下的文献WO00/35666描述了一种通过在刚性环形支撑件上直接制造轮胎的部件而形成轮胎的方法和设备，所述刚性环形支撑件的形状与要获得的轮胎的形状相匹配。通过从挤出机输送初级半成品，以便在环形支撑件绕其自身轴线旋转时适当地分布在环形支撑件上，获得轮胎的某些部件。同时，从机器人臂悬垂的环形支撑件在挤出机前移动，以确定初级半成品的横向分布，然后利用其形成多个周向线圈，所述多个周向线圈布置成轴向并排关系和/或径向重叠以限定轮胎的结构部件。

文献DE202013101050U1描述了用于实时校准和引导多轴机器人关节臂的方法和设备，其中多轴机器人关节臂通过其末端构件沿着预定路径移动，所述预定路径存储在机器人自身的控制器中。机器人关节臂使末端构件沿着路径移动，所述路径在通过经由支撑属于外部控制系统的测试元件实验地执行的过程所进行的参考移动期间被编程。在机器人移动期间，测试元件的位置和取向由外部的测量装置、特别是光学测量装置以及由属于控制系统的控制计算机存储。在这种情况下，将实时检测取向和路径误差并确定提供给机器人控制器的校正值。外部控制系统和/或机器人控制器存储校正值，并可能在不使用外部控制系统的情况下在随后的操作中沿着如此校正的被编程路径移动。

本申请人观察到，使用如WO00/35666中所述的方法和设备(其中使用初级半成品以便通过铺设在成形鼓(所述成形鼓基本上为圆柱形或环形形状)上来形成轮胎部件)需要铺设初级半成品时的精度和准确度，这既是因为初级半成品本身的小尺寸，又是因为成形鼓由机器人臂移动所必须遵循的轨迹的变化性。

本申请人已经证实，由于机器人臂以及因此成形鼓所占据的位置与设计规范中所指定的位置不完全相同，因此在铺设阶段期间可能会出现不准确。

更详细地，本申请人已经证实，用于拟人化机器人臂的控制系统允许以高度可重复性为特征的移动，但是缺乏某些精确度。换句话说，这种控制系统进行随着时间的推移可以彼此基本相同的移动，但是最终位置可能与预期位置不同。

本申请人还已经证实，拟人化机器人臂所占据的实际位置与预期位置之间的差异并非在所有位置上都相同，而是取决于所考虑的位置而变化。

从实践的角度来看，本申请人已经观察到，这种精度的缺乏可能导致初级半成品在环形支撑件上的定位的误差，并且最终可能导致轮胎的生产不符合所需的高质量标准。

本申请人观察到，在DE202013101050U1中描述的控制技术不适合解决上述问题。实际上，DE202013101050U1描述了一种系统，所述系统基于通过专用测量装置对机器人臂的末端构件的位置的“在线”检测来校正机器人臂的移动。本申请人认为，由于需要确保连续监测的系统的物理和计算复杂性，因此在诸如像在用于构造轮胎的成形鼓上铺设初级半成品的工业环境中不能有效地实施这种方法。

本申请人还观察到，在存储校正的情况下，文献DE202013101050U1教导了以相同方式沿着随着时间重复的单个路径进行操作，使得即使在相同的工作区域中开发的任何不同的路径也将需要执行用于检测和存储路径校正值的阶段，这是一个耗时且占用大量资源的过程。

发明内容

因此，本申请人已经认识到，为了能够在使用有限的时间和资源的同时达到所需水平的精确度和准确性，所采用的校正技术必须从铺设最初第一初级半成品开始就具有操作性和有效性。此外，所述控制技术必须不限于要遵循的单个路径，使得可以将其应用于在相同的工作区域内开发的不同路径。

如本申请人所认识到的，一旦设置了校正技术，就可以使用所述校正技术来构造不同的轮胎型号，通过在所述工作区域中操作的相同的拟人化机器人臂来制造这些轮胎型号。

最后，本申请人已经发现，可以借助于预先存储的与拟人化机器人臂和与一个工作区域相关联的校正函数来对拟人化机器人臂所占据的位置进行提前修改。

更具体地说，本申请人已经发现，可以借助于所述校正函数来修改用于使优选具有大致圆柱形或环形形状的成形鼓在工作区域中的拟人化机器人臂的目标坐标，从而获得对应的处理后的坐标，然后将所述处理后的坐标用于向拟人化机器人臂发送移动命令，以达到所需的铺设精度。

根据第一方面，本发明涉及一种用于构造生轮胎的方法。

优选地，设想提供成形鼓。

优选地，设想提供构造成用于进给初级半成品的至少一个进给设备。

优选地，规定将拟人化机器人臂与所述成形鼓相联。

优选地，规定向所述拟人化机器人臂发送移动命令，以便使所述成形鼓在工作区域中移动。

优选地，所述工作区域限定在出口区域处，在所述出口区域处初级半成品离开所述进给设备。

优选地，在所述进给设备进给所述初级半成品的同时，所述成形鼓在所述工作区域中移动，使得所述初级半成品以并排布置和/或至少部分地相互重叠的线圈铺设在所述成形鼓上。

优选地，为了向所述拟人化机器人臂发送所述移动命令，规定为所述拟人化机器人臂确定目标坐标，以便使所述成形鼓在所述工作区域中移动。

优选地，所述目标坐标与所述生轮胎的至少一个部件相关联。

优选地，为了向所述拟人化机器人臂发送所述移动命令，规定从存储区域中检索校正函数。

优选地，所述校正函数与所述拟人化机器人臂相关联。

优选地，所述校正函数与所述工作区域相关联。

优选地，为了向所述拟人化机器人臂发送所述移动命令，规定借助于所述校正函数来修改所述目标坐标，从而获得处理后的坐标。

优选地，为了向所述拟人化机器人臂发送所述移动命令，规定将所述处理后的坐标用于所述移动命令。

本申请人认为，以该方式，可以以精确、可重复性以及时间和资源的有限使用来制造生轮胎，从而获得符合相应规格的成品轮胎。

根据另一方面，本发明涉及一种用于铺设用于构造生轮胎的初级半成品的工作站。

优选地，设置用于进给初级半成品的至少一个进给设备。

优选地，设置成形鼓。

优选地，设置与所述成形鼓相联的拟人化机器人臂。

优选地，设置控制设备。

优选地，所述控制设备构造成用于向所述拟人化机器人臂发送移动命令，以便使所述成形鼓在工作区域中移动。

优选地，所述工作区域限定在出口区域处，在所述出口区域处初级半成品离开所述进给设备。

优选地，在所述进给设备进给所述初级半成品的同时，所述成形鼓在所述工作区域中移动，使得所述初级半成品以并排布置和/或至少部分地相互重叠的线圈铺设在所述成形鼓上。

优选地，所述控制设备构造成用于发送所述拟人化机器人臂的目标坐标，以便使所述成形鼓在所述工作区域中移动。

优选地，所述目标坐标与所述生轮胎的至少一个部件相关联。

优选地，所述控制设备构造成用于从存储区域中检索与所述拟人化机器人臂相关联的校正函数。

优选地，所述校正函数与所述工作区域相关联。

优选地，所述控制设备构造成用于借助于所述校正函数来修改所述目标坐标，从而获得处理后的坐标。

优选地，所述控制设备构造成用于使用所述处理后的坐标以便发送所述移动命令。

根据上述方面中的至少一个，本发明可以具有以下优选特征中的至少一个。

优选地，设想用于定义所述校正函数的步骤。

优选地，定义所述校正函数包括定义具有已知坐标的多个已知位置。

优选地，定义所述校正函数包括使所述拟人化机器人臂移动以使得所述拟人化机器人臂相继地到达确定位置，每个所述确定位置对应于所述已知位置中的相应一个。

优选地，定义所述校正函数包括当所述拟人化机器人臂处于所述确定位置的每一个中时检测所述拟人化机器人臂的获取坐标。

优选地，定义所述校正函数包括将所述已知位置的每一个的已知坐标和与相应的确定位置相关联的获取坐标进行比较。

优选地，定义所述校正函数包括基于所述比较来计算所述校正函数。

优选地，将所述已知坐标与所述获取坐标进行比较包括计算所述已知位置中的每一个的已知坐标和与相应的确定位置相关联的获取坐标之间的差异。

优选地，使所述拟人化机器人臂移动包括接收来自用户的位移命令。

优选地，借助于外部手动控制装置发出所述位移命令。

优选地，基于所述差异来计算所述校正函数包括应用拟合操作(更优选地，通过最小化算法应用所述拟合操作)，对获取坐标和已知坐标之间的差异执行所述拟合操作。

优选地，所述目标坐标与所述已知位置的已知坐标至少部分地不同。

优选地，可以通过所述拟人化机器人臂的两种或更多种不同的构型来到达所述拟人化机器人臂的与所述目标坐标相关联的一个或多个位置。

优选地，规定基于用于将所述拟人化机器人臂带到所述确定位置的所述拟人化机器人臂的构型来选择所述两种或更多种不同的构型中的一种。

优选地，定义所述多个已知位置包括提供校准装置。

优选地，定义所述多个已知位置包括使所述校准装置移动以便定义所述已知位置。

优选地，所述校准装置包括基板。

优选地，所述校准装置包括可旋转地安装在所述基板上的支撑件。

优选地，所述校准装置包括可平移地安装在所述支撑件上的基准元件。

优选地，使所述校准装置移动包括使所述支撑件相对于所述基板旋转。

优选地，使所述校准装置移动包括使所述基准元件沿着所述支撑件平移。

优选地，使所述校准装置移动包括使所述支撑件相对于所述基板旋转以及使所述基准元件沿着所述支撑件平移。

优选地，所述基准元件定义所述已知位置。

优选地，所述校正函数独立于所述给定轮胎型号。

优选地，所述校正函数是逐段定义的函数。

优选地，所述段中的每一个与所述工作区域的不同部分相关联。

优选地，所述校正函数在所述段中的两个或更多个中不同地定义。

优选地，所述拟人化机器人臂具有至少五个旋转轴线。更优选地，所述拟人化机器人臂具有至少六个旋转轴线。

优选地，设置用于校准所述拟人化机器人臂的校准装置。

优选地，所述支撑件可以定位在相对于所述基板的多个第一位置。

优选地，所述基准元件可以定位在相对于所述支撑件的多个第二位置。

优选地，通过组合所述第一位置和所述第二位置，定义用于校准所述拟人化机器人臂的已知位置。

优选地，设置第一锁定构件以用于相对于所述基板可移除地锁定所述支撑件。

优选地，设置第二锁定构件以用于相对于所述支撑件可移除地锁定所述基准元件。

附图说明

根据以下对本发明的优选但非限制性实施例的详细描述，其他特征和优点将变得更加显而易见。在下面的描述中将参考附图，这些附图也以说明性和非限制性示例的方式提供，其中：

图1示意性地示出了工作站，所述工作站包括拟人化机器人臂，其中可以实施本发明；

图2示出了本发明的一方面的示意图；

图3示出了在实施本发明时可以执行的一些操作的示意图；

图4示出了在实施本发明时可以使用的校准装置的正视图；

图5示出了图4的装置沿着由图4中的线V-V所限定的平面的剖视图；

图6示出了在给定操作构型下的图4的装置的部件的正视图；

图7示出了图6的装置沿着由图6中的线VII-VII所限定的平面的剖视图。

具体实施方式

参考附图，附图标记1总体上表示用于铺设用于构造生轮胎的初级半成品的工作站，其中可以实施本发明。

优选地，工作站1包括至少一个用于进给初级半成品8的进给设备14。

更特别地，进给设备14布置成通过相应的进给构件14a供应初级半成品8。

在初级半成品8离开进给设备14的出口区域OUT处，限定了工作区域WZ(图2)。

优选地，工作站1还包括成形鼓3。优选地，成形鼓3具有大致圆柱形或环形的形状。

成形鼓3具有径向外表面3a，在所述径向外表面上铺设初级半成品8，以用于制造生轮胎的一个或多个部件。

优选地，工作站1包括与成形鼓3相联的机器人臂。优选地，所述机器人臂是拟人化机器人臂16。更优选地，拟人化机器人臂16具有至少六个旋转轴线。

举例来说，图1所示的拟人化机器人臂16具有七个旋转轴线：“A”、“B”、“C”、“D”、“E”、“F”、“X”。

特别地，拟人化机器人臂16包括第一部段17，所述第一部段具有第一端17a，所述第一端根据水平布置的第一摆动轴线“A”以及竖直或无论如何垂直于第一摆动轴线“A”布置的第二轴线“B”可旋转地连接至支撑平台18。

拟人化机器人臂16还包括第二部段19，所述第二部段被约束到第一部段17的第二端17b，其中可以围绕第三轴线“C”(优选地平行于第一轴线“A”)以及还围绕第四摆动轴线“D”(垂直于第三轴线“C”并且优选相对于第二部段19本身纵向布置)摆动。

适于可移除地接合成形鼓3的末端头20与第二部段19的端部操作地相联。例如，与末端头20相联的是马达(未示出)，所述马达使抓持元件(也未示出)旋转，所述抓持元件适于在配合杆3c处可移除地接合成形鼓3，所述配合杆在成形鼓的相对侧上同轴地突出。

末端头20还可绕垂直于第四摆动轴线“D”的第五轴线“E”摆动。

在优选实施例中，第五轴线“E”与第四轴线“D”共面，并且末端头20还可以在相应的马达(未示出)的驱动下围绕相对于成形鼓3并且还相对于第五摆动轴线“E”垂直取向的第六轴线“F”摆动。

第一部段17、第二部段18和末端头20围绕各自的摆动轴线“A”、“B”、“C”、“D”、“E”、“F”的移动通过相应的马达来操纵，在图1中只可见所述马达中由附图标记21、22、23、24表示的那些，它们提供绕第一、第二、第三和第四轴线的移动。

如同其他马达一样，可以以本领域技术人员已知的任何有利方式来实现用于围绕第五轴线“E”的移动的马达(未在附图中示出)。

有利地，成形鼓3由拟人化机器人臂16从拾取位置4拾取。然后，拟人化机器人臂16将成形鼓3运送到进给设备14附近，以用于铺设半成品8。最后将成形鼓3置于铺设位置5。

特别地，拟人化机器人臂16构造成用于在进给设备14进给初级半成品8的同时使成形鼓3在所述工作区域WZ中移动。以此方式，将初级半成品8以并排布置和/或至少部分地相互重叠的线圈铺设到成形鼓3的径向外表面3a上，以用于制造生轮胎的至少一个部件。

更详细地，在形成生轮胎的至少一个部件的过程中，成形鼓3保持与拟人化机器人臂16接合，所述拟人化机器人臂使成形鼓相对于进给设备14适当地取向并且使成形鼓与进给设备14同步地绕着几何轴线“X”旋转，以便完成初级半成品8的铺设。

成形鼓3围绕六个摆动轴线“A”、“B”、“C”、“D”、“E”、“F”的可动性以及其围绕几何轴线“X”的旋转允许来自进给设备14的初级半成品8的正确铺设。

优选地，工作站1包括控制设备30(图2)。

控制设备30构造成用于向拟人化机器人臂16发送将移动命令MC。

移动命令MC使得安装在拟人化机器人臂16的末端头20上的成形鼓3尤其是在工作区域WZ内移动，同时进给设备14进给初级半成品8。

控制设备30可以例如被实现为常规计算机，所述常规计算机被适当地编程以用于执行本文描述的操作。所述移动命令MC被从控制设备30发送到拟人化机器人臂16，即，发送到拟人化机器人臂16的内部控制系统，然后所述内部控制系统将这种移动命令MC转换为拟人化机器人臂16围绕相应旋转轴线的各自轨迹。

优选地，控制设备30构造成用于管理与要构造的生轮胎的至少一个部件相关联的目标坐标TC。

特别地，相对于与进给设备14及其出口区域OUT一体的基本参考系来参考目标坐标TC。

实际上，目标坐标TC是为根据设计规范铺设初级半成品8拟人化机器人臂16应当在的坐标。

优选地，目标坐标TC在设计阶段根据要制造的轮胎型号、要制造的特定部件、拟人化机器人臂和进给设备的相对位置等来事先确定。

例如，目标坐标TC可以由控制设备30通过从相应的存储区域(未示出)中检索它们或通过从另一电子装置接收它们来获取。

优选地，目标坐标TC定义了在进给设备14正在供给初级半成品8的同时拟人化机器人臂16必须位于的一系列位置，以便制造所述生轮胎的所述至少一个部件。

然而，当基于目标坐标TC的移动命令被发送到拟人化机器人臂16时，由于拟人化机器人臂16自身引入的许多误差/非理想条件，实际上没有获得期望的移动。

因此，控制设备30构造成使用校正函数CF，以便将拟人化机器人臂16带到实际期望位置。

优选地，控制设备30构造成用于从存储区域M中检索校正函数CF。

存储区域M可以集成到控制设备30中或者连接到控制设备30。

校正函数CF与拟人化机器人臂16和工作区域WZ相关联。

优选地，校正函数CF描述目标坐标TC和拟人化机器人臂16如果接收到基于目标坐标TC的移动命令将所在的坐标(由于上述原因而与坐标TC不同)之间的差异。

在下文中将提供关于校正函数CF的更多细节。

控制设备30优选地构造成用于将校正函数CF应用于目标坐标TC，从而获得对应的处理后的坐标PC。

优选地，控制设备30构造成使用处理后的坐标PC来将移动命令MC发送到拟人化机器人臂16。

在实践中，处理后的坐标PC是必须用来控制拟人化机器人臂16以确保拟人化机器人臂将实际上处于期望位置的坐标。

返回参考校正函数CF，其优选地独立于要制造的轮胎型号。

优选地，校正函数CF独立于目标坐标TC。

特别地，校正函数CF独立于在进给设备14进给初级半成品8的同时拟人化机器人臂16必须遵循的特定轨迹或移动。

因此，校正函数CF对于拟人化机器人臂16可以在工作区域WZ内进行的基本上任何移动都是有效的。

在一个实施例中，校正函数CF是逐段定义的函数。特别地，其中定义了校正函数CF的每个段与所述工作区域WZ的不同部分相关联，并且优选地在每个段中不同地定义校正函数CF。例如，当拟人化机器人臂16必须在具有从一个部分到另一个部分的很长距离的较大的工作区域WZ中操作时，这种解决方案可能会很有用：每个部分中的校正函数CF的不同定义将尽可能高地改善拟人化机器人臂16在相同工作区域WZ中的移动精度。

优选地，规定尤其是借助于控制设备30来定义校正函数CF。

有利地，校正函数CF的定义(即计算)发生在初始阶段，之后开始使用拟人化机器人臂16来铺设初级半成品8。

一旦已经定义了校正函数CF，则只要拟人化机器人臂16必须在工作区域WZ中操作，就可以使用校正函数CF。换句话说，不必在要制造的轮胎型号或要制造的部件的每次改变时都重新定义校正函数CF。

优选地，例如，每当不可避免地要经受磨损的拟人化机器人臂将再次造成不可接受的误差时，就可以修改校正函数CF。优选地，以比校正函数的首次定义所需的点数少的点数执行所述修改校正函数CF的动作。

优选地，在使成形鼓3与拟人化机器人臂16相联之前定义校正函数CF。

优选地，为了定义校正函数CF，定义具有已知坐标KC的多个已知位置KP。

优选地，参考与进给设备14的出口区域OUT相关联的所述基本参考系来定义已知坐标KC(图3)。

为了定义这样的已知位置KP，可以方便地采用在图4至图7中示意性示出的校准装置100，这将在下面更详细地描述。

实际上，通过确保足够精度的仪器在空间中直接测量已知位置KP的已知坐标KC，例如，所述仪器的最大误差等于在使用拟人化机器人臂16构造所述生轮胎的所述至少一个部件期间应被认为是可以接受的误差的三分之一。

当使用校准装置100或能够在机械上和几何上定义已知位置KP的另一装置时，已知坐标KC的精度由所述装置已经制成的几何精度来保证。

在相应的定义操作中定义每个已知位置KP。

一旦已经定义了已知位置KP，即在每个定义操作结束时，拟人化机器人臂16就以这样的方式移动，使得其将到达与所述已知位置KP相对应的确定位置DP。

因此，拟人化机器人臂16以这样的方式移动，使得其将相继地到达确定位置DP，每个所述确定位置对应于相应的已知位置KP。在图3中，当拟人化机器人臂处于确定位置DP时，通过虚线示意性地表示拟人化机器人臂16。

优选地，拟人化机器人臂16在进行这些移动之前在其自由端装配有尖端或其他合适的元件。然后，以如下方式移动拟人化机器人臂16，使得所述尖端的点将相继地到达确定位置DP，即，它将“接触”已知位置KP中的每一个。

为了进行这些移动，拟人化机器人臂16优选地从用户接收移动命令DC。特别地，这种移动命令DC可以由诸如像所谓的“示教器”之类的外部手动控制装置40的部件来发出。

当拟人化机器人臂16处于确定位置DP中的每一个中时，检测拟人化机器人臂16的获取坐标AC。

实际上，这意味着确定拟人化机器人臂16“认为它在哪里”，而实际上它处于不同位置，即处于具有已知坐标KC的已知位置KP中的一个。

一旦已经将拟人化机器人臂16带到所有确定位置DP，并且检测到所有获取坐标AC，就计算出已知位置KP中的每一个的已知坐标KC和与相应的确定位置DP相关联的获取坐标AC之间的差异。基于这些差异，然后计算校正函数CF。

因此，从离散点处(即，在所述已知位置KP中)检测到的已知坐标KC和获取坐标AC之间的差异开始外推校正函数CF。因此，校正函数CF优选在工作区域WZ内连续。

当逐段定义时，校正函数CF在每个段中是优选地基本上连续的。各个段可以是接续的或彼此分开的。

为了定义校正函数CF，可以优选地通过最小化算法来应用对获取坐标AC与已知坐标KC之间的差异执行的拟合操作。

应当注意，有利地，已知位置KP的已知坐标KC至少部分地与在操作中必须考虑的目标坐标TC不同。以此方式，校正函数CF还可以在除用于定义校正函数CF本身的那些点之外的其他点上操作，这与校正函数CF可以在整个工作区域WZ中使用的事实相一致。

优选地，在定义空间中的所述已知位置KP并使拟人化机器人臂16到达它们之前，定义所述基本参考系。

为此，在空间中定义至少三个点。所述至少三个点在空间中的平面中定位两个轴线和一个原点，它们定义三维参考系(第三轴线被明确地定义为与前两个轴线正交的向量)。

为了允许拟人化机器人臂16定位所述基本参考系，拟人化机器人臂16本身被引导，以使其将“接触”定义基本参考系的点中的每一个。如前所述，该操作可以有利地通过外部手动控制装置40来执行。

通过所述定位操作，拟人化机器人臂16定义了其自身的内部参考系，所述内部参考系反映了所述基本参考系(即，是所述基本参考系的虚拟副本)。

优选地，相对于拟人化机器人臂16的内部参考系来参考获取坐标AC。

一旦已经通过拟人化机器人臂16获取了基本参考系(即，已经制作了基本参考系的虚拟副本)，就执行上述定位已知位置KP的程序。

用于定义校正函数CF的已知位置KP的数量可以取决于几个因素而变化。

仅作为示例，可以考虑10-30个已知位置KP。

优选地，已知位置KP分布在整个工作区域WZ，例如根据基本上描述网格的图案分布在整个工作区域。

在一个实施例中，可以通过拟人化机器人臂16自身的两种或更多种不同的构型来到达拟人化机器人臂16的与目标坐标TC相关联的一个或多个位置。

这是由于以下事实：拟人化机器人臂16因为理论上可以将自己布置成各种构型，因此通常可以以两种或多种不同的构型到达给定位置。

因此，优选地设想选择操作，其中选择所述两种或更多种不同的构型中的一种。所述选择是基于用于将拟人化机器人臂16带到确定位置DP的拟人化机器人臂16的构型来进行的。

换句话说，在定义校正函数CF的程序期间并且特别地在拟人化机器人臂16定位到确定位置DP中期间，可以进行这样的选择：即关于两种或更多种可能的构型中的哪种构造应该被使用，以便到达确定位置DP中的一个。该选择被存储，然后用于在操作中(即，在将成形鼓3在进给设备14前方移动的同时)进行类似的选择。

图4-7示意性地示出了可以在本发明的范围内使用的校准装置100。

特别地，移动和构造校准装置100，以定义所述已知位置KP，并且优选地定义用于定义所述基本参考系的点。

优选地，校准装置100包括基板110。如图4至图7示意性所示，基板110可具有基本半圆形的轮廓。

优选地，基板110具有第一孔111。

优选地，所述第一孔111根据第一序列111a和第二序列111b布置。

优选地，第一序列111a和第二序列111b遵循各自的拱形轮廓。优选地，这样的拱形轮廓基本上彼此平行。

优选地，第一序列111a的第一孔111彼此在角度上等距。

优选地，第二序列111b的第一孔111彼此在角度上等距。

优选地，基板110还配备有至少三个座112a、112b、112c，每个座均适于接收相应的基准构件113a、113b、113c。

有利地，基准构件113a、113b、113c可以可移除地安装在所述座112a、112b、112c中。

举例来说，基准构件113a、113b、113c可以以尖端的形式提供，如图6-7中示意性所示。

校准装置100还包括支撑件120。

支撑件120可旋转地安装在基板110上。

支撑件120因此可以处于相对于基板110的多个第一位置。

优选地，校准装置100包括第一锁定设施100a，用于相对于基板110可移除地锁定支撑件120。

优选地，支撑件120具有基本上板状形状，其具有基本上矩形的轮廓。

优选地，支撑件120在所述基本上矩形的轮廓的长边的基本上中央部分处铰接到基板110。

支撑件120铰接到基板110的点优选地限定了由第一孔111的第一序列111a和第二序列111b所遵循的拱形轮廓的中心。

支撑件120具有至少一个第二孔121。

当支撑件120相对于基板110逐渐旋转时，第二孔121被定位成面向第一孔111，并处于不同的第一位置。

特别地，第二孔121被定位成面向第一序列111a的第一孔111或第二序列111b的第一孔111。

优选地，支撑件120具有至少一个第三孔122。

特别地，第二孔121可以面向第一序列111a的第一孔111，并且第三孔122可以面向第二序列111b的第一孔111。

在图4-5所示的实施例中，还有第四孔123和第五孔124，所述第四孔和所述第五孔分别类似于第二孔121和第三孔122。

优选地，支撑件120还具有多个第六孔125。

优选地，第六孔125遵循基本笔直的轮廓。

优选地，第六孔125彼此等距。

为了将支撑件120固定在所述第一位置中的一个中，将销钉或螺钉100c、100d插入通过第二孔121和/或第三孔122，直到其也接合基板110的第一孔中的一个为止。

在优选的实施例中，将相应的螺钉100d、100f插入第三孔122和/或第五孔124中，以在旋转上锁定支撑件120，而且还消除了轴向方向(即，与基板110的平面延伸正交)上的任何松弛。轴向约束可以通过安装在支撑件120和板110之间的铰链处的紧固构件进一步加强。

销钉插入第二孔121或第四孔123(除了当如图4所示布置基板110和支撑件120时之外择一使用)，这有助于在径向方向上固定。图4通过示例的方式示出了插入第二孔121中的销钉100c。

为了将支撑件120移动到第一位置中的另一个，那么移除销钉和螺钉就足够了，使得支撑件120可以相对于基板110再次旋转。

因此，第一锁定构件100a可以包括第一孔111、第二孔121、第三孔122、第四孔124、第五孔125以及插入其中的销钉/螺钉100c、100d、100f。

校准装置100还包括基准元件130。

优选地，基准元件130可平移地安装在支撑件120上。

优选地，基准元件130可处于相对于支撑件120的多个第二位置。

优选地，校准装置100包括第二锁定设施100b，用于相对于支撑件120可移除地锁定基准元件130。

更详细地，大致笔直的引导件126紧固在支撑件120上，所述引导件优选地沿着支撑件120的矩形轮廓的长边延伸。基准元件130可滑动地安装在所述引导件126上。

优选地，引导件126基本平行于第六孔125沿其延伸的笔直轮廓。

优选地，基准元件130包括被约束到所述引导件126的游标131以及与所述游标131成一体的尖端132。

优选地，游标131具有一个或多个槽131a。

在图4-5所示的实施例中，游标131具有三个槽131a。

优选地，槽131a彼此等距。

优选地，两个相邻的槽131a之间的距离不同于两个相邻的第六孔125之间的距离。

当游标沿着引导件126逐渐移动并占据其第二位置时，槽131a被布置成面向第六孔125。在给定引导件126的一定长度的情况下，这允许更多数量的可能的第二位置。换句话说，这允许增加基准元件130沿着引导件126的第二位置的密度。

为了将基准元件130固定到所述第二位置中的一个中，将至少一个销钉或螺钉100e插入槽131a中的一个中并插入面向它的第六孔125中。

因此，第二锁定构件100b可包括第六孔125、槽131a和插入其中的销钉/螺钉100e。

优选地，校准装置100包括辅助尖端127，所述辅助尖端可以安装在基板110和支撑件120之间的铰链处。

辅助尖端127允许验证基准元件130至少在引导件的基本上中央部分中在引导件126上正确滑动。

应当指出，拟人化机器人臂16和校准装置100是校准系统200(图3)的部分，其优选地构成本发明的一方面。

还应当注意，控制设备30，优选地与校准装置100结合形成控制系统300(图3)，其可以构成本发明的一方面。

当使用时，校准装置100可以固定在出口区域OUT处，从而与进给设备14成为一体，或者固定在拟人化机器人臂16的自由端处。

下面将描述校准装置100的使用方式，其中它固定在出口区域OUT处。注意，可以通过将校准装置100固定在拟人化机器人臂16的自由端处来执行完全类似的操作。

优选地，在初始阶段期间使用校准装置100用于定义所述基本参考系。

为此，将基准构件113a、113b、113c安装到基板110上。

拟人化机器人臂16装配有终端元件，诸如像完全类似于基准构件113a、113b、113c的尖端。

然后，例如通过所述外部手动控制装置40手动移动拟人化机器人臂16，使得其将通过其终端元件接触基准构件113a、113b、113c中的每一个的点。

由此获取基本参考系，然后可以从基板110移除基准构件113a、113b、113c。

应当注意，当基准构件113a、113b、113c被安装在基板110上时，支撑件120相对于图4所示的位置保持旋转大约180°，以便不干扰基准构件113a、113b、113c本身的安装/拆卸以及基本参考系的定义。

为了简单起见，在图6-7中未示出支撑件120。实际上存在支撑件120，但是如上所述，它已经旋转以便不干扰涉及基准构件113a、113b、113c的活动。

在已经移除基准构件113a、113b、113c之后，将支撑件120带入与图4所示的位置相同或相似的位置。

从那里，通过移动支撑件120和基准元件130，定义所述已知位置KP。特别地，通过组合支撑件120的第一位置和基准元件130的第二位置，这样的位置通过尖端132的点定位。

支撑件120相对于基板110移动直到给定的第一位置以及基准元件130相对于支撑件120移动直到给定的第二位置是如前所述的各个定义操作的部分。

已知位置KP的空间坐标由安装校准装置100的位置(已知)和校准装置100本身的几何形状(已知)定义。

如此定义的已知位置KP可以由拟人化机器人臂16使用，以到达对应的确定位置DP，如前所述，以得出校正函数CF的定义。

一旦已经完成了校准所需的所有检测，就将校准装置100移除，并且为拟人化机器人臂16装配与成形鼓3建立约束所必需的操作构件(所谓的“末端执行器”)。

应当注意，在本说明书中，已经具体参考了用于铺设用于构造生轮胎的初级半成品的工作站1。然而，校准方法(即获得校正函数CF)、校准装置100和用于基于校正函数CF控制拟人化机器人臂16的方法也可以在其他情况下使用，只要是在需要沿不同的轨迹以特定的精度操作拟人化机器人臂时。

Claims (25)

1.一种用于构造生轮胎的方法，所述方法包括：

提供成形鼓(3)；

提供构造成用于进给初级半成品(8)的至少一个进给设备(14)；

将拟人化机器人臂(16)与所述成形鼓(3)相联；

向所述拟人化机器人臂(16)发送移动命令(MC)，以便使所述成形鼓(3)在工作区域(WZ)中移动，所述工作区域(WZ)限定在出口区域(OUT)处，在所述出口区域处所述初级半成品(8)离开所述进给设备(14)，在所述进给设备(14)进给所述初级半成品(8)的同时，所述成形鼓(3)在所述工作区域(WZ)中移动，使得所述初级半成品(8)以并排布置或至少部分地相互重叠的线圈铺设在所述成形鼓(3)上，以用于制造给定轮胎型号的生轮胎的至少一个部件；

其中，向所述拟人化机器人臂(16)发送所述移动命令(MC)包括：

为所述拟人化机器人臂(16)确定与所述生轮胎的所述至少一个部件相关联的目标坐标(TC)，以便使所述成形鼓(3)在所述工作区域(WZ)中移动；

从存储区域(M)中检索与所述拟人化机器人臂(16)和所述工作区域(WZ)相关联的校正函数(CF)，其中所述校正函数是指示所述拟人化机器人臂(16)在所述工作区域(WZ)中所产生的定位误差的函数，所述定位误差表示当执行确定的移动命令时所述拟人化机器人臂(16)应当所处的位置和当执行所述确定的移动命令时所述拟人化机器人臂(16)实际占据的对应位置之间的差异；

借助于所述校正函数(CF)修改所述目标坐标(TC)，从而获得处理后的坐标(PC)；

针对所述移动命令(MC)使用所述处理后的坐标(PC)。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括定义所述校正函数(CF)的步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，其中定义所述校正函数(CF)包括：

定义具有已知坐标(KC)的多个已知位置(KP)；

使所述拟人化机器人臂(16)移动，以使得所述拟人化机器人臂(16)将相继地处于确定位置(DP)，每个所述确定位置对应于所述已知位置(KP)中的相应一个；

当所述拟人化机器人臂(16)处于所述确定位置(DP)中的每一个时，检测所述拟人化机器人臂(16)的获取坐标(AC)；

比较所述已知位置(KP)中的每一个的所述已知坐标(KC)和与相应的确定位置(DP)相关联的所述获取坐标(AC)；

基于所述比较计算所述校正函数(CT)。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，比较所述已知坐标(KC)和所述获取坐标(AC)包括计算所述已知位置(KP)中的每一个的所述已知坐标(KC)和与相应的确定位置(DP)相关联的所述获取坐标(AC)之间的差异。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，使所述拟人化机器人臂(16)移动包括从用户接收位移命令(DC)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述位移命令(DC)借助于外部手动控制装置(40)发出。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，基于所述差异来计算所述校正函数(CF)包括对所述获取坐标(AC)和所述已知坐标(KC)之间的差异执行拟合操作。

8.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其中，所述目标坐标(TC)与所述已知位置(KP)的所述已知坐标(KC)至少部分地不同。

9.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其中，能够通过所述拟人化机器人臂(16)的两种或更多种不同的构型来到达所述拟人化机器人臂(16)的与所述目标坐标(TC)相关联的一个或多个位置。

10.根据权利要求9所述的方法，所述方法包括基于用于将所述拟人化机器人臂(16)带到所述确定位置(DP)的所述拟人化机器人臂(16)的构型来选择所述两种或更多种不同的构型中的一种。

11.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其中，定义所述多个已知位置(KP)包括：

提供校准装置(100)；

使所述校准装置(100)移动，以定义所述已知位置(KP)。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述校准装置(100)包括：

基板(110)；

支撑件(120)，所述支撑件可旋转地安装在所述基板(110)上；

基准元件(130)，所述基准元件可平移地安装在所述支撑件(120)上。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，使所述校准装置(100)移动包括使所述支撑件(120)相对于所述基板(110)旋转和/或使所述基准元件(130)沿着所述支撑件(120)平移，所述基准元件(130)定义所述已知位置(KP)。

14.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述校正函数(CF)独立于所述给定轮胎型号。

15.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述校正函数(CF)是逐段定义的函数，每个段与所述工作区域的不同部分相关联，所述校正函数(CF)在所述段中的两个或更多个中不同地定义。

16.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述拟人化机器人臂(16)具有至少六个旋转轴线。

17.一种用于铺设用于构造生轮胎的初级半成品的工作站，所述工作站包括：

用于进给初级半成品(8)的至少一个进给设备(14)；

成形鼓(3)；

与所述成形鼓(3)相联的拟人化机器人臂(16)；

控制设备(30)，所述控制设备构造成用于向所述拟人化机器人臂(16)发送移动命令(MC)，以便使所述成形鼓(3)在工作区域(WZ)中移动，所述工作区域(WZ)限定在出口区域(OUT)处，在所述出口区域处所述初级半成品(8)离开所述进给设备(14)，在所述进给设备(14)进给所述初级半成品(8)的同时，所述成形鼓(3)在所述工作区域(WZ)中移动，使得所述初级半成品(8)以并排布置或至少部分地相互重叠的线圈铺设在所述成形鼓(3)上，以用于制造给定轮胎型号的生轮胎的至少一个部件；

其中，所述控制设备(30)还构造成用于执行以下操作：

为所述拟人化机器人臂(16)确定与所述生轮胎的所述至少一个部件相关联的目标坐标(TC)，以便使所述成形鼓(3)在所述工作区域(WZ)中移动；

从存储区域(M)中检索与所述拟人化机器人臂(16)和所述工作区域(WZ)相关联的校正函数(CF)，其中所述校正函数是指示所述拟人化机器人臂(16)在所述工作区域(WZ)中所产生的定位误差的函数，所述定位误差表示当执行确定的移动命令时所述拟人化机器人臂(16)应当所处的位置和当执行所述确定的移动命令时所述拟人化机器人臂(16)实际占据的对应位置之间的差异；

借助于所述校正函数(CF)修改所述目标坐标(TC)，从而获得处理后的坐标(PC)；

使用所述处理后的坐标(PC)来发送所述移动命令(MC)。

18.根据权利要求17所述的工作站，其中，所述拟人化机器人臂(16)具有至少六个旋转轴线。

19.根据权利要求17或18所述的工作站，其中，所述校正函数(CF)独立于所述给定轮胎型号。

20.根据权利要求17或18所述的工作站，所述工作站还包括用于校准所述拟人化机器人臂(16)的校准装置(100)。

21.根据权利要求20所述的工作站，其中，所述校准装置(100)包括：

基板(110)；

支撑件(120)，所述支撑件可旋转地安装在所述基板(110)上；

基准元件(130)，所述基准元件可平移地安装在所述支撑件(120)上。

22.根据权利要求21所述的工作站，其中，所述支撑件(120)能够定位在相对于所述基板(110)的多个第一位置，并且所述基准元件(130)能够定位在相对于所述支撑件(120)的多个第二位置。

23.根据权利要求22所述的工作站，其中，通过组合所述第一位置和所述第二位置，定义用于校准所述拟人化机器人臂(16)的已知位置。

24.根据权利要求22或23所述的工作站，其中，所述校准装置(100)包括第一锁定构件(100a)，所述第一锁定构件用于相对于所述基板(110)可移除地锁定所述支撑件(120)。

25.根据权利要求22或23所述的工作站，其中，所述校准装置(100)包括第二锁定构件(100b)，所述第二锁定构件用于相对于所述支撑件(120)可移除地锁定所述基准元件(130)。

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