CN1788859A - 与工业机器人一起使用的开门器装置 - Google Patents

Abstract

一种用于机器人涂敷设备的开门器装置，用于检测车门7的一部分6的位置，以便为内部喷漆能够打开和/或关闭车门。开门器设置有至少一个非接触式传感器元件(1)，最好用于检测在z和垂直方向上的磁场或者电磁场的磁场强度变化；并且可以设置多个传感器以便检测碰撞等等。还公开了方法、系统和计算机程序。

Description

与工业机器人一起使用的开门器装置

技术领域

本发明涉及与工业机器人一起使用的开门器装置。本发明涉及用于机器人和高度自动化生产应用的具有新传感器装置的开门器，还涉及工业机器人与开门器的一起使用。所述装置对于汽车车身的喷漆或其他涂敷操作非常有益。

背景技术

工业机器人广泛并成功地用于自动喷漆和其他涂敷操作。汽车外部自动喷漆已经很好地实现。然而，如今在汽车生产线上进行汽车内部自动喷漆仍然受到限制。例如实践中难以检测待喷漆对象的位置。当对连续移动的生产线上的汽车喷漆时，与对停止或停走式生产线上的汽车喷漆比较，上述问题变得更加困难。对于移动生产线的自动化解决方案，还有一个重要问题，即如何解决意外的生产停止。这是因为实践中在机器人使用的位置传感器和汽车车身的实际位置之间存在明显滞后。这通常是由于在长传送链或其他传输机构中的游隙或间隙造成的。

至少已经使用三种方法尝试克服难以定位汽车车身的问题：

-手工喷漆，缺点是生产率低，漆料消耗更高，浪费劳动力，可能对健康和安全不利；

-机械固定装置，通过提高柔顺性和公差降低了精度要求，但是提高了成本，而且生产率低于最佳方法；

-利用照相机系统，在开始处理之前测量汽车车身的位置，缺点是投资费用高，系统复杂，需要经常维护，而且通常具有在打开车门之后不能检测车门位置的缺点。

授予Mazda汽车公司的名称为“Vehicle body painting robot”的US4498414专利描述了一种机器人，包括喷漆臂，用于对在传输线上传输的汽车车身喷漆。机器人喷漆臂还配备有开门器和用于检测门的窗户提升凹槽位置的门传感器。所述门传感器是非接触式传感器，通过测量超声波从窗户凹槽底部反射所需要的时间来检测窗户凹槽。该方法的一个缺点是当超声波传感器暴露在喷漆区域时可能容易被漆污染而丧失可靠性。

类似地，授予Mazda汽车公司的名称为“Automobile dooropening/closing equipment”的US4988260专利描述了一种装配到喷漆机器人臂一端上的连接杆以及也安装在臂的靠近连接杆一端的光学或超声波传感器。缺点是这样的传感器容易被漆雾污染，需要增加如所述的用于防止漆覆盖在非接触式传感器上的保护罩机构和空气净化装置。类似地，在授予Suzuki的名称为“Tool for opening and closing door”的JP1023559专利中，将安装在振荡传感器壳体3内的光学传感器S装配到喷漆机器人臂上，以检测门的窗户凹槽位置。通过使马达驱动的开门杆4啮合到窗户缝中打开汽车门。传感器和开门杆都安装在机器人的喷漆臂上，振荡和控制传感器壳体以便使形成在传感器孔上的漆雾最少。门传感器或开门装置失灵可能导致产生中断，中断又可能需要更多的人工干预，以便安排和重新设置机器并处理对象从而生产线可重新开始。由于中断之后重新开始生产线之前进行的必要调整所耗费的生产时间可能意味着生产效率的降低、喷漆质量问题甚至重大经济损失的不可忽视的原因。

而且，US4498414专利所使用的编程机器人的方法类型是作为机器人教学已知的方法，该方法利用随后重放根据教学内容所存储和记录的动作序列，来控制机器人的操作。该方法通常具有如下缺点，即如果出现意外停止，机器人操纵器和/或其他移动部件可能停止在未知位置。在停止之后生产线可以恢复生产之前，机器人则需要人工启动或慢慢移动到已知位置，且不产生碰撞等。这样导致浪费时间的延迟，通常导致生产中严重延迟，并可能产生质量问题。

已知的开门器装置和门传感器具有许多缺点。根据现有技术的非接触式传感器的使用需要复杂的测量以便避免在传感器上形成漆，因此降低可靠性并需要大量维护和检修。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种用于工业机器人的开门器装置，所述工业机器人用于涂敷应用，克服了已知这类机器人工具的缺点。第二个目的是提供一种检测门位置的传感器，为了使工业机器人的开门器装置与门配合。本发明的另一个目的是提供一种用于开门器装置的门传感器，开门器装置设置有与机器人配合使用的非涂敷或第二或辅助臂。

根据本发明，上述和更多目的通过根据独立权利要求1的用于工业机器人的开门器装置、根据独立权利要求17的方法和根据独立权利要求29的系统来实现。优选实施例在从属权利要求中描述。

根据本发明的第一个方面，本发明通过如下形式的机器人实现上述和更多目的，即机器人设置有开门器装置，所述开门器装置配备有门传感器，用于非接触测量与对象之间的距离，从而测量对象位置。

根据本发明的另一个方面，本发明通过如下形式的开门器实现上述目的，即所述开门器配备有门传感器，用于非接触测量与对象之间的距离。

根据本发明的另一个方面，本发明通过如下形式的开门器装置实现上述目的，即所述开门器装置配备有门传感器，用于非接触测量与对象之间的距离，而且设置有一个或多个传感器以便确定作用在门传感器或开门器上的外力或碰撞力。

根据本发明的另一个方面，本发明通过检测门的一部分的位置的方法形式实现上述目的。

根据本发明的另一个方面，本发明通过如下形式的汽车机器人涂敷系统实现上述目的，所述系统包括开门器装置，用于检测至少一个门的一部分的位置。

根据本发明一个方面的门传感器是简单但精确的装置，用于检测对象的位置但不与汽车车身接触。在开门器装置中传感器可以与开门器结合，所述开门器以不破坏相关涂敷表面的方式夹紧门。开门器打开门并保持住门，同时执行喷漆，或者例如，如果门包括具有内置式位置锁的铰链，开门器开启门并检测它的位置，然后在夹紧门之前再次检测它的位置，以便关闭门。非接触式传感器与力传感器组合，用于检测作用于门传感器上、或者安装门传感器的开门器装置的臂上的任何机械力，以便检测和/或避免与机器人、汽车车身或其他对象发生碰撞。

该解决方案的一个优点是可以用于移动和静止对象(如果有一些其他的机械装置把对象保持或维持在设定的打开位置，则对象的门或其他部分可以被开启)。因此利用本发明的开门器装置可以用停走式方法和移动方法为汽车喷漆，这也可利用同样的传输装置或生产线有利地实现。

如果没有内置式位置锁机械装置，例如在门铰链中，在执行应用时，通常需要保持住门或其他工作对象，尤其是对移动传输操作更是如此，而不是静止或停走式操作。

所述精确和有效的开门器装置的优点包括可以迅速精确地完成喷漆操作，很少出现喷漆质量问题，传感器、传感器系统或开门器装置本身很少需要维护。这也产生如下优点，即从意外停止到重新启动不需要人工干预，这变得更加可行，从而消除了降低生产效率的主要因素。除了减少停工期和加速生产线变化之外，它还消除了由于门传感器失灵导致人进入生产车间或机器人周围其他区域的必要。可靠位置检测的技术优点是周期时间更均匀。均匀的周期时间又导致过程参数变化更为一致，因而减少了由于所使用材料(例如喷漆、粘合剂、密封剂、底漆甚至汽车车身本身)的冷热效应出现的质量变化。

在优选实施例中，开门器装置被设置为机器人的第二和非涂敷臂。开门器臂可以是安装在或连接到喷漆机器人底座上的第二臂。以这种方式，现有技术中由于沉积在非接触式传感器上的漆料导致的许多问题都可以避免，因为传感器不固定在喷头旁边，而且在喷漆操作中，传感器可以容易地从任何漆雾的路径中完全移开。

在优选实施例的改进中，第二和非涂敷臂或者操纵装置打开门，如果需要，开门器可以向执行喷漆工作的涂敷机器人或涂敷操纵装置报告待喷漆对象的确切位置。

在本发明的优选实施例中，一个或多个控制单元包括一个或多个微处理器单元或计算机。一个或多个控制单元包括存储装置，用于存储一个或多个控制动力分配装置的计算机程序。最好是，这种计算机程序包括处理器执行如上所述及下面将更详细描述的方法的指令。在一个实施例中，计算机程序设置在诸如CDROM的计算机可读载体上。

附图说明

下面参考附图仅以举例方式描述本发明的实施例，其中：

图1是设置有根据本发明实施例的开门器装置的工业机器人生产操作室的示意图；

图2是用于设置有一个或多个门传感器的工业机器人装置的开门器装置门传感器的通信和控制的方块示意图；

图3a是说明门传感器运动的示意图，图3b是说明门传感器测量的信号的示意图；

图4是信号强度与测量距离的关系图；

图5a是具有开门器臂的开门器装置的平面图，该开门器臂设置有根据本发明的另一个实施例的门传感器，图5b是该开门器的正面图，图5c是从汽车门一侧看时开门器的侧视图，图5d是机器人视图，示出多个移动轴和估计机器人臂上的偏转力的系统；

图6a是根据本发明实施例的开门器装置的力传感器的详细示意图，图6b是门传感器的第一传感器头的详细示意图；图6c是隐藏式磁传感器的详细示意图，图6d是传感器的隐藏式磁元件的详细示意图；

图7是控制根据本发明的实施例的开门器装置的方法的示意流程图；

图8是控制根据本发明的实施例的开门器装置和门传感器的方法的示意流程图；

图9是设置有两个根据本发明的另一个实施例的开门器装置的工业机器人生产操作室的示意图。

具体实施方式

图1示出的是包括涂敷操作的生产线的生产区、例如喷漆车间的正视图。图9是示出从上往下看类似的涂敷处理的视图。图1示出汽车车体15、包括设置用于喷漆的第一臂的机器人8和可移动组件5的第二臂10，开门器装置安装在喷漆机器人旁边。通常汽车车体通过诸如传送带或者传送链或者类似的传送装置移动进入、通过生产区和从生产区中出来。可移动组件5的第二臂10具有安装在一端的非接触式传感器元件1，下面参考图5、6也对其进行了描述。该图进一步示出，汽车具有至少一个车门7a，并且显示车门7a的车窗凹槽6的位置。车窗凹槽6是开门器插入杆、爪或者指状元件的示范目标，通过所述杆、爪或者指状元件抓住门来开门或关门。流水线操作可以是移动或者连续移动或者停走式中的一种，在所述流水线上，汽车进入生产区、停下来进行喷漆、喷漆后从生产区移出。

如图9所示，开门器装置包括至少一个固定在臂10(图9的10a、10b)端部的非接触式传感器元件1，所述臂10是可以在多轴方向上移动的组件5的一部分。开门器组件5可以通过臂或者连杆装置16移动。门传感器1检测车窗凹槽6的位置，以便指状元件11(图5、6中更加详细示出)可以插入车窗凹槽中，门被臂10夹紧和移动，所述臂10上连接有夹紧指状元件11。从图1和图9可以看出，可移动组件5的臂10、10a、10b是与涂敷机器人8a或者8b(图9)的机器人操纵臂分开的。与现有技术的开门器和门传感器相比，本发明的开门器装置最好实施为第二可移动臂10或者多轴操纵器，它与执行实际喷漆的第一机器人臂分开设置。因此在进行喷漆的任何时间，开门器装置的门传感器不必在机器人的喷漆头附近。本发明通过上述方法能消除对非接触式传感器的绝大部分漆雾污染。机器人还可以具有两个或两个以上安装在相同操纵臂上的喷头，例如指向不同的方向以便对大对象或具有多种或复杂外形的对象进行涂敷。通过其他程序控制涂敷机(诸如自动喷射装置)，还可将开门器和门传感器装置设计成打开和/或关闭门或者类似物，以便进行涂敷。

图7示出根据本发明的方法的步骤，所述方法用于操作控制开门器的开门器装置控制程序和指令。所述方法从步骤70开始，通过例如把输出信号设置为零的步骤71或者其他适合于力偏转校准的方法来平衡传感器输出。然后在步骤72，对传感器值取样以便确定门的位置，同时门传感器1组件沿路径向门移动，具体是向目标方向、通常是车窗凹槽6(见图1、6b、9)移动。在步骤72，在没有物理接触的况下，检测到门的位置，在步骤74，插入指状元件11以便夹紧门，用于开门和/或关门。在步骤76，把门移动到预定的位置，可选择地在步骤77用信号通知控制机器人的喷漆臂的控制器。在门传感器移动的同时，对力偏转传感器2、3、4取样，以便可以检测开始或者发生的任何碰撞，并可以采取适当措施，在运动结束时，在步骤78，距离和在x、y和z方向上的偏转力的四个输入通道被再次校准。

图4是示出在图1的车窗凹槽6的情况下，来自非接触式传感器1的信号强度40与目标的水平距离48之间的关系曲线图。从该图可以看出，当传感器在门的开孔(车窗凹槽)区域上方时，信号电压、峰值或者拐折有明显的变化(42、44、46)。在车窗高度上方5mm距离处的实线46与更远的在25mm距离处的实线42相比，当传感器更接近车窗凹槽时，由于磁场或者电磁场强度变化产生的电压变化更加明显。因此，门传感器可以用于检测状态变化的位置，尤其是金属板上的类似车窗凹槽的洞或孔或者任何其他替代的选择洞、环或者孔，设置它们以安装诸如锁、门栓、加油口盖或者门把手组件等。

图3a和3b是示出用于确定和/或计算车窗凹槽位置的测量结果曲线图。图3a是示出门传感器的运动35关于时间的曲线图以及在结果曲线上的点36。图3b示出非接触式传感器的信号38相对于时间的曲线图，具有对应于车窗凹槽6的开口的中间位置(中心)的拐点39。在图3a和图3b中，将时间点37示为插入开门器指状元件11以夹紧车门的最佳时间。

如前面在图7中所示，开门器装置还包括力偏转传感器或者提供所施加作用力数值的其他装置。力偏转传感器用于检测由于意外运动、位置或碰撞而产生的作用于传感器单元1、指状元件11或者开门器臂10上的力。图5a示出的是从上面向下看到的开门器组件5，其具有臂10，力传感器组件12的位置标记在臂的一部分上，夹紧指状元件11的位置标记在接近臂的一端。图5b从侧面示出同一开门器组件5。夹紧指状元件11固定在臂10上并从臂10伸出，在该夹紧指状元件内有最好设置在凹槽、腔等中的非接触式传感器1(图5b中未示出，参见图6b)。力偏转传感器设置在臂10周围。可以看到，将传感器组件12设置成与臂10相配合。图中示出力偏转传感器4z′固定设置在臂10上，以便检测固定在开门器组件5的塔组件19的一部分上的磁性元件15。如果塔组件上的磁性元件15与传感器4z′之间的气隙发生变化，则通过在传感器4z′处的磁场强度变化检测臂10在垂直z方向上的偏转。

图5c示出的是从臂的夹紧指状元件一端看到的开门器组件5，其中朝着塔19安装传感器。该图示出传感器组件12设置在臂上，具有设置的两个偏转传感器2、3对着固定在臂10上的磁性元件14x和13y(见图6a)设置。如果臂10上的磁性元件14x与传感器2之间的气隙发生变化，则通过在传感器2处的磁场强度变化检测臂10在垂至于开门器运动方向的平面上的x水平方向上的偏转。同样，对着固定在臂10上的磁铁或者磁性元件设置传感器3，以便检测臂10在上述同一个平面中与x方向成直角的方向上的偏转所产生的变化。所述平面垂直于开门器的运动方向和/或臂10的长轴。

图6b示出非接触式传感器1和夹紧指状元件11的详图。指状元件11安装在开门器组件5的臂10的末端，并且设置有非接触式传感器1。传感器最好但非绝对地设置在中空的指状元件内，，以便传感器的暴露只限制在有限的视角内，在本实施例中是向下方向。这样减少传感器直接物理暴露于其他对象、灰尘或漆雾。传感器具有基本上呈圆锥形的视角17。在本实施例中，传感器在水平平面中的方向上移动，直到它处于目标对象6(车窗凹槽)的垂直上方，在所述位置上，传感器检测磁场强度中的拐折44、46等。如果需要，夹紧指状元件可以设置有通气软管或者类似物以便输送气流或者气幕，防止任何灰尘或者油漆等进入指状元件11并污染非接触式传感器。

指状元件11可以实施在T形工具中，其中两个夹紧指状元件均与图5b的夹紧指状元件11基本相同，两个夹紧指状元件彼此相对安装，一个在开门器臂的可旋转轴的任一端，而且其中至少一个指状元件在凹槽内具有非接触式传感器。包括非接触式传感器的一个或多个T形夹紧指状元件可以设置有气幕或者类似物以保护传感器。

因此，开门器装置包括一个位置传感器或邻近传感器1和多个力或偏转传感器2、3、4z′和/或后面将详细描述的软传感器55。当第一非接触式传感器1在z垂直方向上检测时，用z′表示垂直力传感器，如在4z′中一样。

图6c和图6d示出用于力偏转检测的传感器和协同操作的磁铁或者其他磁性元件的详图。图6c示出力传感器组件12的详图。图6a特别示出固定在开门器的臂10上的传感器2和协同操作的磁铁14x。图6c示出传感器2凹陷在深度为c4的凹陷处，该深度等于传感器厚度。传感器2对着粘结在或者用其他方法固定在适当位置上的磁铁14x，磁铁14x最好是在精确制成的凹槽或者导轨形式10x中，以便定位成理想地对着传感器。传感器组件12和臂10上的传感器3和开门器组件5的垂直力传感器4z′(图5b)和塔19最好用类似的方法安装，以便使信号强度和灵敏度最佳。用于发现门的位置和夹紧门的方法可以包括比参照图7所描述的那些更多的动作或者步骤。图8示出通过非接触式传感器发现门的位置并通过开门器装置打开门的步骤的另一个流程图。该方法从步骤80平衡模式开始，更详细地，是在步骤81，涂敷机器人的机器人操纵器处于空闲状态，增加平衡输出直到放大器的Vout＝5V(定义为零)。对所有的通道(例如16个通道)重复该步骤，并且使每个单元的时间同步。

在步骤82，开始检测门的位置，同时在步骤83门传感器和开门器沿着适合的路径朝着门移动。检测距离，Vdist的时间分辨率最好为1ms，通过读取非接触式传感器的信号值来检测对象的通路。在步骤84，检测传感器信号峰值的时间。在该时间内，在步骤85检查力传感器的读数，以便确保没有碰撞。

在步骤86a，进行计算以确定插入位置，在步骤86b，插入指状元件11同时继续读取力矢量。

在步骤88a，把门移动到期望位置(纯粹的程序移动)，同时在步骤88b读取并记录力矢量和时间。

在步骤87，该步骤可以在步骤82、88a或者88b之后的任何阶段，门的位置被发送到喷漆机器人或者机器人控制器，以便能够根据开门器装置精确确定的当前位置来控制机器人操作。通过由例如传送带的位置或者汽车运输器的位置确定的汽车位置往往不十分准确。

在步骤89a，重新校准通道、距离和力矢量。

在本方法的一种改进中，在步骤86b插入夹紧指状元件，插入路径可以根据同时读取的力数值的预定值进行调整。在另一种改进中，在校准步骤89a，当运行校准程序的改进版本时，也可以校准相关设备和对象中的距离和力传感器。

图2示出一种方法的功能和相互关系的方块图，该方法用于得到门的距离(位置)和确定任何作用于门传感器或者开门器臂上的力。该图示出防爆(EX)区33，在该防爆区内，所有元件必须以防爆方式设置。非接触式(位置)距离传感器1和力传感器2、3、4位于该EX区内。传感器信号经过放大器20处理并通过电缆21从EX区传送出去到达16通道齐纳阻挡层23。第二电缆24把信号进一步传送到传感器控制单元26即传感器控制器。如图所示，传感器控制单元连接到编程单元(快速编程单元32)并连接到运动单元30和记录装置28。传感器控制单元处理门传感器、非接触式位置(距离)传感器、力传感器、平衡、夹紧指状元件插入、移动门、校准传感器的操作。

四个传感器具有两个功能：

a)非接触地测量门的位置，以便定位抓紧或夹紧的位置；

b)测量力Fx、Fy、Fz(在垂至于臂10的长轴和移动方向的平面上)，测量当操纵门或者其他对象时或者当插入指状元件时作用到门传感器或者臂10上的力。临近传感器可以在z方向(向下方向)具有检测圆锥区域，工作距离可以从5mm到大约20mm，典型的工作距离是10mm。在执行门搜索功能期间，在寻找门、发现车窗凹槽位置的同时，记录最接近门上检测点的时间。结合图3a、3b，图3a、3b说明位置(距离)测量和力测量之间的相互作用或者协作关系。

根据要移动对象的外形和形状以及检测指状元件11的尺寸计算出夹紧位置所需的偏移量。这被设计成可配置和可重新配置。如果发现在z方向上的位置不确定，可以采取如下搜索策略，即让门重复经过较短距离从而经过较长距离，也就是说，通过锁定通路直到图3b峰值39的检测足够清楚、能够检测出精确顶端为止。

借助于三维力矢量，可以在夹紧时刻或者在握住被移动对象时利用“运动”建立闭合环路。这样做是为了提高操作的安全性和握住质量。

在另一个优选实施例中，也可以使用包括检测电场或者电场变化的探测器的非接触式传感器1，例如电感或者电容传感器。

在另一个实施例中，门传感器的非接触式传感器1可以为超声波探测器或者光电探测器、CCD、激光或者IR或者其他基于光学的传感器而不是基于电磁的传感器。一个或多个非接触式传感器可以配备诸如气幕、气嘴或者保护传感器不受漆雾、灰尘或者其他污染物等的影响的类似装置。在处理由非铁磁性材料(诸如铝)、或者由非导电材料(诸如玻璃纤维制成或者其他成分制成的塑料)制成的车体或者车体零件时，可以优选这种非接触式传感器。

在另一个优选实施例中，估计偏转力。图5d示意性示出了用于估计作用于机器人上的偏转力的软传感器系统。该图示出了一个具有多个运动轴A1-A6的机器人8c。图中示出的机器人具有喷雾或者涂敷头95和机器人手腕90，最好是ABB生产的空心型手腕。图中示出的软传感器系统55包括控制输出、速度输入、传感器输入和模式的数值。发现期望输入给电机的控制输出信号的设计或模拟电机转矩或速度与从各个轴A1-A6所测量的速度或转矩输入和/或从一个或多个传感器输入得到的给机器人的负荷之间的差值。通过确定在给定的轴和方向上设计或模拟的运动和/或转矩差值并计算在给定轴运动上由于受开门器臂(或汽车)干扰或与之碰撞产生的意外阻力的大小，估计作用在机器人上的偏转力或作用在机器人工具上的力。软传感器系统可以用ABB公司的申请号为SE2004/000790的PCT专利申请中公开的软传感器伺服系统的方法和/或系统或部分系统来具体实现，将所述文档的全部内容包括在本文供参考，或者采用根据专利号为US6477445的专利中公开的软伺服系统的系统和/或部分系统来实现。可选择地，一种软传感器系统也可以或代替用于操纵开门器臂和/或所述臂的连杆装置16的致动器，利用系统的软传感器55类型(如上所述)和开门器臂一起检测机器人(或者汽车)作用在它上面的偏转力。所确定力的软传感器输出也可以与图2、8中的传感器2、3、和/或4的输入一起提供或者代替图2、8中的传感器2、3、和/或4的输入。

在另一个优选实施例中，开门器组件5被设置成固定在普通结构上，如图9所示，所述普通结构可以是开门器和机器人底座之间的连杆16。或者可以是上面安装一个或多个喷漆机器人的普通平台。由于开门器和执行喷漆的机器人臂之间的运动必须相互协调，以某种方式连接开门器的底座和机器人是优选的。

图9示意性示出两个机器人8a和8b及两个开门器组件5a和5b。每个开门器组件最好是可移动方式安装在设置机器人的普通平台上，或者例如设置成用另一种方式机械固定到安装机器人8a和8b的同一个底座结构上。通过把开门器组件和机器人安装在彼此相对固定的位置上，开门器臂相对于机器人喷漆臂的机械配合和位置校准大大简化，而且几乎不必校准。该图示出每个开门器组件5a和5b通过连杆16a和16b连接到机器人8a和8b的底座上。

在另一个实施例中，支撑喷漆机器人8和开门器的普通结构可以通过轨道安装在喷漆车间或者生产区的墙上。在另一个实施例中，普通结构可以是安装在铁轨轨或者轨道上的可移动平台，如果需要，允许开门器臂和喷漆机器人同时且在同一方向上移动，并且除了机器人可提供的6个运动轴之外，还提供一个运动轴。

与开门器装置连接的一个或多个传感器或者其他单元可以配备无线发射器。例如门传感器与机器人处理单元的控制单元之间的无线通讯可以利用任何合适的协议实现。可以利用短程无线电通信进行适合的传输，诸如符合与下述之一兼容的协议的低能传输：B1uetooth SpecialInterest Group(SIG)发布的标准；IEEE-802.11、WiFi、Ultra Wide Band(UWB)、ZigBee或者IEEE-802.15.4、IEEE802.13或者等同或类似标准的任何变化。与WAPI(WLAN Authentication and PrivacyInfrastructure、GB15629.11-2003或者以后的)兼容的标准可有利地用于以下情况，即无线信号加密是必需或有利的。通常，如下无线电技术是无线通信的优选类型，即工作在高频、通常高于400MHz，例如在ISM频段或者更高，具有利用扩展频谱技术的强干扰抑制装置。例如，在由ABB开发的称为传感器和致动器的无线接口(Wisa)协议中可以使用广谱无线协议，在所述广谱无线协议中，例如，每个或者任何数据包可以在每毫秒内在广谱的其他频率重复发送大约7次，。无线通讯可以选择性地利用红外线(IR)装置和诸如IrDA、IrCOMM等实现。无线通讯还可以利用声音或者超声波转换器实现。

开门器装置和门传感器同样可以用于检测车体的其他部件，以便于内部和/或外部喷漆。为了抓紧然后开/关所述部件的目的，利用本发明的实施例的门传感器可以检测车体的任何部件，诸如车箱盖、发动机罩、油门、天窗、可收缩软顶的覆盖部分、后门、后挡板、仓门式后背等等。因此，通过改变一个或多个涂敷机器人8a、8b的开门器装置5a、5b的开门器装置程序，可以在普通生产线或者装配区的相同生产车间自动适应不同汽车的不同外形或不同尺寸的部件或者同一类型汽车的不同款式，例如2门和4门、轻便旅行车或者后活动顶盖式汽车和客车或单排座的双门箱式车身小客车的不同后门/车箱盖形状。从多个存储的门位置中选择一个或多个门的位置(即理想的位置)的控制程序数值，所述多个存储的门位置对于每种类型的汽车或者车体变化的门都是已知和预定的。

一个或多个微处理器(或者处理器或者计算机)包括执行根据本发明的一个或多个方面的方法步骤的中央处理单元CPU，例如参考图7、8、2和5d所描述的。借助于一个或多个计算机程序执行一个或多个方法，所述计算机程序至少部分存储在一个或多个处理器能够读取的存储器中。应当理解，执行本发明方法的计算机程序也可以在一个或多个通用工业微处理器或者计算机上运行，而不需要一个或多个特别改造的计算机或者处理器。

计算机程序包括计算机程序代码单元或软件代码部分，计算机程序使计算机或处理器执行使用方程式、算法、数据、所存储的数值、计算的方法和例如结合图2、7、8或5d前面描述的统计或模式识别方法。部分程序可以存储在上述处理器中，但是也可以存储在ROM、RAM、PROM、EPROM或者EEPROM芯片或者类似存储装置中。部分或者全部计算机程序也可以本地(或者集中)存储在其他适合的诸如磁盘、CD-ROM或者DVD光盘、硬盘、磁光存储器存储装置、易失性存储器、闪存、固件的计算机可读介质中，，或者存储在数据服务器上。也可以使用其他已知和适合的介质，包括可移动存储器介质，诸如索尼存储棒(TM)和其他可移动闪存器、硬盘等等。至少部分程序也可以由数据网络提供，包括诸如互联网的公共网络。

所述计算机程序至少部分地也可以被设置成能在若干不同计算机或者计算机系统上几乎同时运行的分布式应用。本发明的方法也可以实现，例如特别是在配置阶段，或者在停止之后，或者在利用图形用户界面(GUI)或者在操作者工作站的图形或文本显示器上进行普通操作期间，在用户的注册计算机、便携式计算机、组合移动电话和计算装置或者PDA等等上运行，它们直接与机器人控制系统连接或者通过主控制服务器或本地控制服务器、其他控制单元(诸如简单控制器或者PLC)或者通过控制系统计算机/工作站与机器人控制系统连接。

应当注意，虽然上面的描述举例说明本发明的实施例，但是可以对公开的技术方案进行多种变化和修改，都不脱离本申请权利要求书所限定的范围。

Claims (35)

1.一种机器人涂敷设备的开门器装置，用于检测汽车(15)的至少一个车门(7)的位置，所述开门器装置包括至少一个第一非接触式传感器元件(1)，其特征在于，所述第一传感器元件安装在所述开门器装置的开门器臂(10、10a、10b)上，设置所述第一传感器元件(1)用于确定到所述至少一个车门的所述位置的距离。

2.根据权利要求1所述的开门器装置，其特征在于，所述非接触式传感器元件(1)设置在所述开门器臂(10)或者夹紧指状元件(11)的凹槽内。

3.根据权利要求1所述的开门器装置，其特征在于，所述非接触式传感器元件(1)设置在所述夹紧指状元件的凹槽内，这样使得所述传感器具有有限视场(17)并减少暴露在外界。

4.根据权利要求1-3中任何一个权利要求所述的开门器装置，其特征在于，所述开门器装置配备至少一个第二传感器元件(2、3、4、55)，用于确定作用于所述开门器装置或者所述开门器臂(10)或者所述第一传感器元件的一部分上的偏转力。

5.根据权利要求4所述的开门器装置，其特征在于，用于确定偏转力的所述第二元件(2、3、4、55)包括电磁传感器。

6.根据权利要求4所述的开门器装置，其特征在于，用于确定偏转力的所述第二元件(2、3、4、55)包括任何来自下列的传感器：应变式传感器、光学传感器、电容式传感器、电感式传感器、压磁式传感器、软传感器。

7.根据权利要求4所述的开门器装置，其特征在于，第二传感器元件(2)设置在所述开门器臂(10)上，所述传感器根据与朝向车门的所述部分移动的方向垂直的平面内的z和垂直方向上的磁场或电磁场的磁场强度变化检测车门位置，所述朝向车门的所述方向移动取决于所述开门器臂的机械偏转。

8.根据权利要求4-7中任何一个权利要求所述的开门器装置，其特征在于，还有另一个第二传感器元件(3)，用于检测在垂直于所述第一垂直方向(z)的第一和Y水平方向上的磁场或者电磁场的磁场强度变化。

9.根据权利要求8所述的开门器装置，其特征在于，通过两个或两个以上第二传感器元件(23)测量开门器臂(10)在一个或多个水平方向(x、y)上的偏转。

10.根据权利要求4所述的开门器装置，其特征在于，第二传感器元件(4z′)根据所述开门器装置的一部分(10)相对于所述开门器装置的另一部分(5)的偏转，测量所述开门器臂(10)在垂直方向(z)上的偏转。

11.根据权利要求4-10中的任何一项所述的开门器装置，其特征在于，用于检测所述开门器臂上的偏转力的所述第二传感器元件中的任何一个包括软传感器(55)，用于提供作用于所述开门器装置(5、10)上的偏转的计算值。

12.根据权利要求1所述的开门器装置，其特征在于，所述开门器臂(10)安装在可移动元件(5)上，所述可移动元件被设置为非涂敷元件或者喷涂器。

13.根据权利要求4所述的开门器在装置，其特征在于，至少一个第二传感器元件(2、3、4)设置成与磁性元件或者铁磁性元件(13、14、15)配合，所述磁性元件或者铁磁性元件(13、14、15)固定到所述开门器装置的一部分上。

14.根据权利要求13所述的开门器装置，其特征在于，至少一个铁磁性元件(13、14、15)安装在开门器装置上，磁性表面与所述开门器装置的周围邻近部分齐平。

15.根据以上的任何权利要求所述的开门器装置，其特征在于，所述至少一个非接触式传感器元件(1)是检测磁场或者电磁场的磁场强度变化的元件。

16.根据权利要求1-14中的任何一项所述的开门器装置，其特征在于，所述至少一个非接触式传感器元件(1)包括用于检测到至少一个车门(6)的位置的距离的传感器，所述传感器是下列的任一个：超声波探测器、光电、CCD、激光或者IR或其他基于光学的探测器。

17.一种操作机器人喷漆工序的方法，所述工序采用检测汽车(15)的至少一个车门(7)的位置的至少一个开门器装置，所述方法的特征在于：

-沿路径朝着所述至少一个车门移动所述开门器装置的非接触式传感器元件；

-检测在第一垂直方向上检测到的数值变化；

-根据所述传感器元件移动的距离检测信号强度的最大值和/或最小值；和

-确定所述开门器装置的一部分与汽车的一部分(7)之间的距离。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，检测所述至少一个车门附近的磁场或者电磁场的数值变化。

19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在所述非接触式传感器元件(1)在路径上朝着或者远离所述车门(7)移动期间，通过一个或多个辅助传感器元件(2、3、4、55)确定作用力的大小或者估计作用力的数值。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，确定在垂直于朝着或者远离所述车门的路径的平面上沿水平和/或垂直方向作用于传感器元件(2、3、4、55)上的机械力。

21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，把检测或者估计的机械力与预定的数值进行比较，产生控制信号，以便将夹紧指状元件(11)插入车门的所述部分。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在车门的所述部分发生夹紧指状元件(11)的插入动作，并产生第二控制信号，目的是把车门移动到期望的位置。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在将所述车门移动到期望位置期间，确定在垂直于朝着车门所述部分的路径的平面上沿水平和/或垂直方向作用于传感器元件上的机械力的大小。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，把在车门移动到期望位置期间检测到的机械力的大小与预定的数值进行比较，根据力数值的比较结果产生控制所述车门移动的控制信号。

25.根据权利要求17-24中的任何一项所述的方法，其特征在于，向机器人(8)的控制单元提供(77、87)由所述开门器确定的车门位置，目的是控制所述机器人的操作。

26.根据权利要求22-24中的任何一项所述的方法，其特征在于，根据待涂敷汽车的预定车型选择车门的期望位置数值。

27.一种计算机程序，记录在计算机可读介质上，当所述计算机程序被读取到计算机或者处理器中时，将使所述计算机或者处理器执行根据权利要求17-26中任何一项的步骤的方法。

28.一种计算机可读介质，包含计算机程序，当所述计算机程序被读取到计算机或者处理器中时，将使所述计算机或者处理器执行根据权利要求17-26中任何一项的步骤的方法；

29.一种用于汽车的机器人涂敷系统，包括用于涂敷的机器人和检测汽车(15)的至少一个车门(7)的位置的开门器装置，所述开门器装置包括至少一个第一和非接触式传感器元件(1)，其特征在于，所述至少一个非接触式传感器元件(1)设置用于检测到所述至少一个车门(7)的所述位置的距离；包括具有至少一个第二传感器元件(2、3、4、55)的至少一个开门器装置，所述第二传感器元件用于确定作用于所述开门器装置或者所述开门器臂(10)或者所述第一传感器元件的一部分上的偏转力。

30.根据权利要求29所述的系统，其特征在于，设置多个传感器(2、3、4)用于测量作用于所述车门传感器或者所述开门器臂(10、10a、10b)或者组件(5、5a、5b)上的力，所述车门传感器设置在所述组件(5、5a、5b)上。

31.根据权利要求29所述的系统，其特征在于，检测所述开门器臂上的偏转力的一个或多个传感器元件包括软传感器(55)，用于提供作用于开门器装置上或者开门器装置(5、10)本身的偏转的计算数值。

32.根据权利要求29所述的系统，其特征在于，设置至少两个操纵器臂(5、8、5a、5b、8a、8b)处理同一对象(15)或者它的一部分。

33.根据权利要求29所述的系统，其特征在于，包括一个或多个记录在计算机可读介质上的计算机程序，当所述计算机程序被读取到计算机或者处理器中时，将使计算机或者处理器执行根据权利要求17-26中的任何一项的方法，所述方法检测至少一个车门或者机器人涂敷设备的开门器装置的位置。

34.根据权利要求1-16中任何一项所述的开门器装置的用途，用于与喷漆机器人或者自动喷射装置一起为汽车内部和/或外部部分涂敷。

35.根据权利要求1-16中的任何一项所述的开门器装置的用途，，为了给汽车内部和/或外部涂敷，确定汽车上的下列位置之一：车窗、车门、车箱盖、发动机罩、天窗、车棚盖、燃料门。

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