DE10161470A1 - Roboter-Programmierung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Programmierung zumindest eines Roboters in roboterbasierten Laseranwendungen, insbesondere Laserschweißen und Laserschneiden. Eine kostengünstige, komfortable, benutzerfreundliche und zeitsparende Möglichkeit zur Koordination eines Roboters ergibt sich durch: Programmieren von Wegpunkten P¶x¶ eines Arbeitsweges des Roboters, getaktetes Erfassen von Interpolationspunkten P¶n¶, P¶n+1¶ entlang des programmierten Arbeitsweges des Roboters, Ermitteln einer Bahnkurve B durch Interpolation zwischen den Interpolationspunkten P¶n¶, P¶n+1¶, Verschieben der programmierten Wegpunkte P¶x¶ auf die Bahnkurve B, Erstellen eines Geschwindigkeitsprofils G anhand der Bahnkurve B, wobei die Geschwindigkeiten der programmierten Wegpunkte P¶x¶ errechnet werden, Editieren des Geschwindigkeitsprofils G mit Hilfe der programmierten Wegpunkte P¶x¶ und Erzeugen von Referenzpunkten R¶n¶, R¶n+1¶ auf der Bahnkurve B in Abhängigkeit vom editierten Geschwindigkeitsprofil G.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Programmierung zumindest eines Roboters in roboterbasierten Laseranwendungen, insbesondere Laserschweißen und Laserschneiden, bei dem Wegpunkte eines Arbeitsweges des Roboters programmiert werden. Des weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen Verfahrens in der Kraftfahrzeugproduktion.
• Heutzutage werden zunehmend Roboter in Laseranwendungen eingesetzt. Dazu gehört vor allem das Schweißen von Stepnähten zur Verbindung von Blechteilen. Für den Einsatz eines Roboters muss dieser zunächst programmiert werden. Dabei werden Wegpunkte einer Bahngeometrie mit Hilfe des Roboters direkt am Bauteil oder auch mit Unterstützung von computergesteuerten Steuereinheiten aufgezeichnet. Über ein Programmierhandpult werden numerisch, das heißt durch die Eingabe der jeweiligen Werte, die Roboterpositionen in allen Freiheitsgraden, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen sowie das Setzen und Rücksetzen von digitalen und analogen Signalen eingegeben. Neben der Bahngeometrie sind somit eine Vielzahl von Zusatzinformationen einzugeben, was einen erheblichen Programmieraufwand bedeutet.
• Ein Umschalten von Laserquellen wird heutzutage ebenfalls vorgesehen, um Hochleistungslaser effizient einsetzen zu können. Aus der WO 98/48975 ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, mit dessen Hilfe ein Umschalten eines Lasers auf verschiedene programmierbare Maschinen möglich ist. Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens ist es möglich, programmierte Maschinen zu den programmierten Zeitpunkten mit einer ausgewählten Laserquelle über flexible Strahlführungssystem zu verbinden. Die Robotersteuerung der einzelnen Maschinen erfolgt hierbei manuell.
• Bei einer geringfügigen Änderung eines Wegpunktes in der Bahngeometrie muss unter Umständen die gesamte Robotersteuerung manuell umprogrammiert werden. Auswirkungen von Veränderungen auf das zeitliche Verhalten der Robotersteuerung sind durch den Programmierer nicht direkt erkennbar und lassen sich heutzutage ausschließlich durch Ausprobieren überprüfen. Dies ist vor allem dann von Nachteil, wenn mehrere Roboter zusammen arbeiten müssen und eine Koordination dieser Roboter notwendig ist. Dann lässt sich mit einer manuellen Programmierung kaum ein hinreichend gutes Ergebnis erzielen.
• Nachteilig an dem beschriebenen Verfahren ist daher die geringe Flexibilität sowie der hohe zeitliche Aufwand für eine exakte Programmierung des Roboters.
• Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe eine benutzerfreundliche, zeitsparende und übersichtliche Roboterprogrammierung möglich ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine zeitliche Koordination des Roboters entlang seines Arbeitsweges zu ermöglichen.
• Die zuvor hergeleitete und aus dem Stand der Technik bekannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Schritte gelöst:
  Programmieren von Wegpunkten eines Arbeitsweges des Roboters, getaktetes Erfassen von Interpolationspunkten entlang des programmierten Arbeitsweges des Roboters, Ermitteln einer Bahnkurve durch Interpolation zwischen den Interpolationspunkten, Verschieben der programmierten Wegpunkte auf die Bahnkurve, Erstellen eines Geschwindigkeitsprofils anhand der Bahnkurve, wobei die Geschwindigkeiten der programmierten Wegpunkte errechnet werden, Editieren des Geschwindigkeitsprofils mit Hilfe der programmierten Wegpunkte und Erzeugen von Referenzpunkten auf der Bahnkurve in Abhängigkeit vom editierten Geschwindigkeitsprofil.
• Nachdem ein günstiger Arbeitsweg einprogrammiert worden ist, wird der einprogrammierte Arbeitsweg abgefahren und eine Datenaufzeichnung durchgeführt. Bei dieser Datenaufzeichnung werden zu definierten Zeitpunkten Positionen des Roboters als Interpolationspunkte erfasst. Der Erfassungstakt kann dabei variiert werden. Im Anschluss daran wird zwischen den Interpolationspunkten eine neue Bahnkurve errechnet, wobei ein Polygonzug durch die Interpolationspunkte gebildet wird.
• Das kann dazu führen, dass die programmierten Punkte nicht mehr auf dem Polygonzug liegen. In diesem Fall wird ein programmierter Punkt im nächsten Schritt auf kürzestem Weg auf die Bahnkurve verschoben. Dabei gilt für die Verschiebung λ eines programmierten Punktes P_x auf einen Punkt P_x' entlang der Bahnkurve zwischen zwei Interpolationspunkten P_n, P_n+1, wenn der Abstand zwischen Interpolationspunkt P_n und programmiertem Punkt P_x gleich I₁ ist und der Abstand zwischen Interpolationspunkt P_n+1, und programmiertem Punkt P_x gleich I₂ ist sowie der Abstand zwischen den Interpolationspunkten P_n, P_n+1, gleich s ist:
  
  
  
• Durch die Verschiebung der programmierten Punkte auf die errechnete Bahnkurve lässt sich in einem nächsten Schritt ein Geschwindigkeitsprofil für die programmierten Wegpunkte anhand der Bahnkurve berechnen, wobei zunächst der Abstand zwischen zwei benachbarten Punkten berechnet wird. Die Geschwindigkeit des Roboters in den programmierten Wegpunkten ergibt sich näherungsweise durch Division des Abstandes der Interpolationspunkte, zwischen denen der programmierte Wegpunkt eingefügt wurde und dem durch den Interpolationstakt konstant vorgegebenen zeitlichen Abstand der Interpolationspunkte. Nachdem das Geschwindigkeitsprofil errechnet wurde, lässt sich dieses editieren.
• Beim Editieren des Geschwindigkeitsprofils kann automatisch entlang bestimmter Streckenabschnitte eine Geschwindigkeit eingestellt werden. Solche Streckenabschnitte können beispielsweise die Abschnitte sein, in denen der Laser aktiv ist.
• Neben dem Geschwindigkeitsprofil lassen sich auch die Flanken von digitalen sowie die Verläufe von analogen Steuersignalen editieren, um entsprechend der Aufgabenstellung eine bestmögliche räumliche und zeitliche Zuordnung zu den Roboterbahnen zu erreichen.
• Im Anschluss daran werden in Abhängigkeit des editierten Geschwindigkeitsprofils Referenzpunkte auf der Bahnkurve erzeugt. Die ursprüngliche Bahnkurve bleibt erhalten und das editierte Geschwindigkeitsprofil wird auf diese Bahnkurve übertragen. Dabei wird gewährleistet, dass zwischen den Referenzpunkten gleiche Zeitabschnitte verstreichen. Das bedeutet, dass zu den einzelnen Referenzpunkten bekannt ist, zu welchen Zeiten diese erreicht werden. Die erzeugten Referenzpunkte sind entkoppelt von den ursprünglich programmierten Wegpunkten.
• Das Positionsdaten und digitale sowie analoge Steuersignale im Interpolationstakt der Robotersteuerung bei Ablauf eines beliebigen Roboterprogrammes aufgezeichnet und in geeigneter Form in einer Datei abspeichert werden, sowie eine Datei gleichen Formates bestehend aus Positionsdaten und digitalen sowie analogen Steuersignalen im Interpolationstakt abgefahren und die Steuersignale ausgeben werden, ist ebenfalls vorgesehen. Voraussetzung dafür ist, dass die Positionsdaten im Interpolationstakt einen Bahnverlauf ergeben, der die physikalischen Eigenschaften des eingesetzten Roboters berücksichtigt.
• Es ist häufig notwendig, dass zumindest zwei Roboter koordiniert zueinander arbeiten. Daher wird vorgeschlagen, dass für zumindest zwei Roboter Bahnkurven ermittelt werden und dass zeitlich korrespondierende Referenzpunkte auf den jeweiligen Bahnkurven erzeugt werden. Hierbei werden Wegpunkte für jeden Roboter einzeln einprogrammiert. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Geschwindigkeitsprofile der erzeugten Bahnkurven editiert und zeitlich korrespondierende Referenzpunkte auf den Bahnkurven erzeugt. Das hat zur Folge, dass zu bestimmten Zeitpunkten die Roboterpositionen klar bestimmbar sind. Dies ist besonders vorteilhaft bei Laseranwendungen, bei denen zwei oder mehr Roboter abwechselnd durch Umschaltung der Lichtwege mit einer Laserquelle versorgt werden. Beispielsweise muss bei einer angenommenen Roboterbahngeschwindigkeit von ca. 100 mm/s und Lasersteps in der Größenordnung von 20 mm Länge und Abständen von 40 mm zwischen den Lasersteps eine Umschaltung der Laserquelle alle 300 ms erfolgen. Aufgrund dieser hohen Schaltfrequenz müssen die zumindest zwei Roboter exakt zeitlich und örtlich koordiniert werden. Diese Koordination lässt sich mit Hilfe des Verfahrens nach Anspruch 2 durchführen.
• Eine Laserquelle lässt sich besonders effizient dann einsetzen, wenn diese zwischen den zumindest zwei Robotern hin- und hergeschaltet wird, wobei die Schaltpunkte abhängig von den Roboterpositionen sind. Durch die Erzeugung der zeitlich korrespondierenden Referenzpunkte ist eine Umschaltung der Laserquelle auch bei hohen Schaltfrequenzen möglich.
• Insbesondere für den Fall, dass eine automatische Synchronisation der Referenzpunke auf den jeweiligen Bahnkurven durchgeführt wird, kann das Umschalten der Laserquelle optimiert werden. In diesem Fall werden die Referenzpunkte auf den jeweiligen Bahnkurven zu den gleichen Zeiten gesetzt.
• Da bei der Robotersteuerung neben dem eigentlichen Arbeitsweg eine Vielzahl weiterer Daten eingegeben werden können, wird vorgeschlagen, dass bei der Programmierung des Arbeitsweges und/oder Erfassung der Interpolationspunkte die Position und Lage des Roboters, der Zustand von Eingangs-/Ausgangssignalen, die Bahngeschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen aufgezeichnet werden. Bei der Aufzeichnung der Position und Lage des Roboters können alle Freiheitsgrade des Roboters erfasst werden. Für die Erfassung kann festgelegt werden, welche Eingänge bzw. Ausgänge sowohl analoge, als auch digitale erfasst werden. Bezüglich der programmierten Punkte kann sowohl die Bahngeschwindigkeit, als auch die Beschleunigung aufgezeichnet werden.
• Vorteilhaft lässt sich das Geschwindigkeitsprofil und/oder die Bahnkurve editieren, wenn die Bahnkurve und/oder das Geschwindigkeitsprofil an eine grafische Benutzeroberfläche übermittelt wird, wenn mit Hilfe der grafischen Benutzeroberfläche das Geschwindigkeitsprofil und/oder die Bahnkurve grafisch dargestellt wird und wenn das Geschwindigkeitsprofil grafisch editierbar ist. Dazu werden zunächst Datensätze in Tabellen angelegt, in denen die erfassten Interpolationspunkte bezüglich ihrer Koordinaten und Abstände sowie Geschwindigkeiten und Zeitverläufe gespeichert werden. Mit Hilfe der erstellten Tabellen lassen sich sowohl Geschwindigkeitsprofil, als auch Bahnkurve grafisch darstellen. In einem Geschwindigkeits-Zeitdiagramm, dem Geschwindigkeitsprofil, werden alle notwendigen Daten dargestellt. Es lassen sich Punkte im Geschwindigkeitsprofil entfernen, als auch hinzufügen. Die Geschwindigkeiten der Punkte können sowohl automatisch, als auch manuell verändert werden. Durch eine Variation der Geschwindigkeiten in den einzelnen Punkten kann Einfluss auf beispielsweise die Schweißqualität genommen werden. Die Editieroperationen lassen sich mit Hilfe von geeigneten Eingabegeräten durchführen. Auch lassen sich Abfolgen von Editieroperationen mit Hilfe von Editier-Makros abspeichern. Um das grafische Editieren zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, dass einzelne Streckenabschnitte des Geschwindigkeitsprofils farblich hervorgehoben werden. Die Farbe zwischen zwei Punkten kann dabei beispielsweise frei gewählt werden. Auch ist es möglich, einzelne Punkte farblich zu kennzeichnen, wobei beispielsweise zwischen einem Nahtanfang, einem Nahtende und einem Nahthilfspunkt farblich unterschieden werden kann. Zu den einzelnen Punkten lassen sich Zusatzinformationen ablegen, die beispielsweise die Ansteuerung des Lasers beinhalten. Beispielsweise kann festgelegt werden, dass ein Laser bereits kurze Zeit vor Erreichen des jeweiligen Punktes angesteuert wird, so dass die volle Laserenergie bei Erreichen des jeweiligen Punktes durch den Roboter zur Verfügung steht. Diese Zusatzdaten lassen sich ebenfalls farblich im Geschwindigkeitsprofil darstellen.
• Bei einer Variation der Geschwindigkeit ist darauf zu achten, dass der Roboter sich nur innerhalb vorgegebener Geschwindigkeits- und Beschleunigungsgrenzen bewegen kann. Diese Grenzen können auf der grafischen Benutzeroberfläche farblich hervorgehoben werden. Beim Überschreiten der Grenzwerte kann beispielsweise der entsprechende Punkt farblich hervorgehoben werden.
• Ebenfalls vorteilhaft ist die Glättung des Geschwindigkeitsverlaufes mit Hilfe einer Überlagerung des durch die Wegpunkte gebildeten Polygonzuges des Geschwindigkeitsprofil mit einer Sinuswelle. Dadurch können Anforderungen an maximal mögliche Beschleunigungen der Roboter erfüllt werden.
• Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorherbeschriebenen Ansprüche in der Kraftfahrzeugproduktion.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand einer ein Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
• Fig. 1 eine Bahnkurve;
• Fig. 2 eine Verschiebung eines Wegpunktes auf eine Bahnkurve;
• Fig. 3 ein Geschwindigkeitsprofil;
• Fig. 4 eine Streckenlänge einer Bahnkurve über der Zeit In Fig. 1 ist eine Bahnkurve B dargestellt, die sich aus einem Polygonzug zusammensetzt, der zwischen Interpolationspunkten P_n aufgespannt ist. Die Bahnkurve erstreckt sich in drei Dimensionen x, y, z, wobei bei der Erfassung der Interpolationspunkte P_n neben den kartesischen Koordinaten des Roboters eine Vielzahl weiterer Parameter erfasst werden. Zur Aufzeichnung der Bahnkurve B durchläuft der Roboter den programmierten Arbeitsweg, und in getakteten Abständen werden die Koordinaten des Roboters erfasst und als Interpolationspunkte P_n abgespeichert. Die einzelnen Verfahrensschritte sind: Programmierung von Wegpunkten in der Robotersteuerung und Erfassen und Aufzeichnen von Interpolationspunkten P_n sowie digitalen und analogen Signalen entlang des programmierten Arbeitsweges der Roboterbahn im Interpolationstakt der Robotersteuerung. (Damit liegt die Roboterbahn fest und wird auch in den folgenden Schritten nicht geändert.). Dabei wird die mit den Interpolationspunkten P_n aufgezeichnete Bahnkurve B zwischen den Interpolationspunkten P_n als linear angenommen.
• Bei der Erstellung der Bahnkurve kann es dazu kommen, dass einzelne Wegpunkte P_x nicht auf dem interpolierten Polygonzug liegen. In einem solchen Fall muss ein Wegpunkt auf die Bahnkurve verschoben werden.
• Eine solche Verschiebung eines Wegpunktes P_x auf einen verschobenen Wegpunkt P_x ^' entlang der Bahnkurve B ist in Fig. 2 dargestellt. Der programmierte Wegpunkt P_x liegt, wie dargestellt, nicht auf der Bahnkurve B zwischen den Interpolationspunkten P_n, P_n+1. Der Abstand zwischen Interpolationspunkt P_n und Wegpunkt P_x beträgt I₁, der Abstand zwischen Interpolationspunkt P_n+1, und Wegpunkt P_x beträgt I₂, und der Abstand zwischen Interpolationspunkt P_n und Interpolationspunkt P_n+1, beträgt s. Zur Verschiebung des Wegpunktes P_x auf den Wegpunkt P_x' muss ein Verschiebungsvektor λ berechnet werden, der sich ergibt zu
  
  
  wodurch sich der verschobene Wegpunkt P_x' ergibt zu P_x' = P_n + λ(P_n+1 - P_n). Aus der ermittelten Bahnkurve wird mit Hilfe der programmierten und/oder verschobenen Wegpunkte ein Geschwindigkeitsprofil errechnet.
• Die Geschwindigkeit in einem Wegpunkt P_x ergibt sich aus dem Abstand zwischen den benachbarten Interpolationspunkten P_n, P_n+1 und der Zeit, die zum Durchlaufen des Abstandes zwischen den Interpolationspunkten benötigt wird. Diese Zeit ist der Interpolationstakt T. Es wird angenommen, dass ein linearer Geschwindigkeitsverlauf zwischen zwei Interpolationspunkten P_n vorliegt. Die so ermittelten Geschwindigkeiten der einzelnen Wegpunkte P_x ist in Fig. 3 dargestellt.
• Der Geschwindigkeitsverlauf lässt sich nunmehr so editieren, dass die Geschwindigkeit der einzelnen Punkte P_x variiert werden kann oder auch automatisch angepasst wird. Zur weiteren Bearbeitung im Editor werden nur noch die auf den Polygonzug geschobenen Wegpunkte P_x betrachtet. Der Abstand zwischen zwei Wegpunkten P_x wird durch Aufsummierung der einzelnen Abschnitte der Bahnkurve B ermittelt und ist im Geschwindigkeits-Zeitdiagramm die Fläche unter dem Geschwindigkeitsverlauf G. Im Editor können die Geschwindigkeiten in den Wegpunkten P_x grafisch editiert werden. Es können Wegpunkte P_x eingefügt und gelöscht werden. Ihre Lage auf dem Polygonzug wird nur über den Abstand zum vorherigen und nächsten Punkt definiert.
• Im dargestellten Geschwindigkeitsprofil G werden einzelne Streckenabschnitte zwischen zwei Punkten grafisch bzw. farblich unterschiedlich dargestellt. Beispielsweise lässt sich eine Schweißnaht in einer anderen Farbe darstellen als eine Fahrstrecke des Roboters. Es lassen sich einzelne Punkte P_x hinzufügen oder entfernen. Auch lassen sich die einzelnen Wegpunkte P_x unterschiedlich kennzeichnen, so wird beispielsweise ein Nahtanfang rot, eine Naht-Hilfspunkt gelb und ein Nahtendpunkt blau dargestellt. Durch die Variation des Geschwindigkeitsprofils lässt sich genau festlegen, zu welchem Zeitpunkt sich welcher Roboter an exakt welchem Ort befindet. Dabei wird die Bahnkurve B nicht verändert. Nachdem der Geschwindigkeitsverlauf G editiert worden ist, muss dieser auf die Bahnkurve übertragen werden, wobei neue Referenzpunkte R_n auf der Bahnkurve B bestimmt werden müssen.
• Der Geschwindigkeitsverlauf im Editor ist aus Gründen der Einfachheit zunächst durch lineare Verläufe gekennzeichnet (Rampenprofile). Das bedeutet, dass in jedem Wegpunkt ein Knick im Geschwindigkeitsprofil G auftreten kann. Physikalisch bedeutet das einen Sprung im Beschleunigungsverlauf. Bei der Ansteuerung von Roboterachsen mit Rampenprofilen kommt es zur ungewollten Anregung der Robotermechanik. Als Abhilfe ist es deshalb möglich, die Geschwindigkeit mit Kurven höheren Grades zu planen um letztlich auch bei der Beschleunigung glatte Kurven zu erhalten. Es ist deshalb ebenfalls möglich, die Rampenprofile im grafischen Editor vor Rückwandlung in neue Abfolge von Referenzpunkt R_n zu glätten.
• Eine Geschwindigkeitsänderung von v₁ vor Punkt P₁ auf v₂ im Punkt P₂ im Zeitabschnitt von t₁ bis t₂ kann durch Überlagerung einer Sinuswelle die gewünschte Eigenschaft der stetigen Differenzierbarkeit in den Geschwindigkeitsübergängen erhalten. Es gilt somit allgemein folgender Ansatz:
  
  v(t) = v₁ + a₁(t - t₁) + b₁sin(2π(t - t₁)/Δt); t₁ ≤ t ≤ t₂;
  
  mit: Δt = t₂ - t₁; a₁ = Δv/Δt; Δv = v₂ - v₁
  
• Der Wert b₁ als Amplitude ist so zu wählen, dass die Beschleunigung in den Zeitpunkten t₁ und t₂ zu 0 wird.
  
  v'(t) = a₁ - 2πb₁/Δt.cos(2π(t - t₁)/Δt;
  
  mit v'(t₁) = 0 = a₁ - 2πb₁/Δt
  
  folgt b₁ = Δv/2π
  
• Durch die Überlagerung der Sinuswelle entsteht eine neue maximale Beschleunigung zum Zeitpunkt t₁ + Δt/2.
  
  v'(t₁ + Δt/2) = 2a₁
  
• Wenn diese Beschleunigung größer als eine erlaubte Beschleunigung a_max ist, kann eine Parameterwahl folgendermaßen geschehen:
  
  wenn 2a₁ > a_max → b₁ = (a_max - a₁)Δt/2π
  
• Damit ist dann sichergestellt, dass die maximal zulässige Bahnbeschleunigung nicht überschritten wird. Allerdings tritt jetzt im Beschleunigungsverlauf wieder ein Sprung auf, jedoch entsprechend kleiner als ohne Glättung.
• Dargestellt in Fig. 4 ist der Parameterwert s (Streckenlänge) der Bahnkurve B über der Zeit. Dabei ist der ursprüngliche Interpolationspunkt mit Pn dargestellt. Die Punkte P_x bezeichnen die neuen Interpolationspunkte, deren Lage auf dem ursprünglichen Polygonzug über den Streckenparameter s aus dem neuen Geschwindigkeitsprofil G definiert ist. Diese Punkte P_x ergeben dann die zeitlich äquidistanten Referenzpunkte R_n für die Bahnkurve B mit dem neuen Geschwindigkeitsprofil G.
• Auf der Bahnkurve B befinden sich sowohl editierte Wegpunkte P_x als auch Interpolationspunkte P_n. Nach dem grafischen Editieren müssen entsprechend dem neuen Geschwindigkeitsprofil G wieder Referenzpunkte R_n erzeugt werden. Diese Referenzpunkte R_n müssen zeitlich äquidistant entsprechend dem Geschwindigkeitsprofil auf dem Polygonzug B liegen. Damit liegt also der Zeitpunkt für jeden neuen Referenzpunkt R_n und über die Flächenberechnung im Geschwindigkeitsdiagramm G auch die Position als Streckenparameter auf dem Polygonzug B vor. Die dazugehörigen Positionskoordinaten können dann mit Hilfe der ursprünglichen Interpolationspunkte P_x und der Festlegung des linearen Verlaufes zwischen den Interpolationspunkten P_x exakt ermittelt werden. Das bedeutet, dass die Wegpunkte P_x zu exakt definierten Zeitpunkten erreicht werden, ohne dass die Bahngeometrie der Bahnkurve B verändert werden muss.
• Bei der Erstellung der Bahnkurve B gemäß Fig. 4 wird einem bestimmten Punkt P_x der Bahn, parametrisiert durch den Laufparameter s, ein neuer Zeitpunkt zugewiesen wird (Verschiebung auf t-Achse bei gleichbleibendem Parameter s).
• Erfindungsgemäß lässt sich damit der Arbeitsweg eines Roboters zeitlich koordinieren, was dazu führt, dass beispielsweise mehrere Roboter untereinander gut koordiniert werden können. Dies ist insbesondere im Fall von Laseranwendungen notwendig, bei denen der Laser zwischen den zumindest zwei Robotern hin- und hergeschaltet werden muss. BEZUGSZEICHENLISTE P_n Interpolationspunkte
  P_x Wegpunkt
  P_x' verschobener Wegpunkt
  P_1-12 Wegpunkt
  B Bahnkurve
  G Geschwindigkeitsprofil
  R_n Referenzpunkte
  T Interpolationstakt
  λ Verschiebung
  s Abstand zwischen P_n, P_n+1
  

Claims (10)

1. Verfahren zur Programmierung zumindest eines Roboters in roboterbasierten Laseranwendungen, insbesondere Laserschweißen und Laserschneiden, mit den Schritten:

- Programmieren von Wegpunkten (P_x) eines Arbeitsweges des Roboters,

- getaktetes Erfassen von Interpolationspunkten (P_n, P_n+1) entlang des programmierten Arbeitsweges des Roboters,

- Ermitteln einer Bahnkurve (B) durch Interpolation zwischen den Interpolationspunkten (P_n, P_n+1),

- Verschieben der programmierten Wegpunkte (P_x) auf die Bahnkurve (B),

- Erstellen eines Geschwindigkeitsprofils (G) anhand der Bahnkurve (B), wobei die Geschwindigkeiten der programmierten Wegpunkte (P_x, P_x') errechnet werden,

- Editieren des Geschwindigkeitsprofils (G) mit Hilfe der programmierten Wegpunkte (P_x, P_x'), und

- Erzeugen von Referenzpunkten (R_n, R_n+1) auf der Bahnkurve (B) in Abhängigkeit vom editierten Geschwindigkeitsprofil (G).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest zwei Roboter Bahnkurven (B) ermittelt werden, und dass zeitlich korrespondierende Referenzpunkte (R_n, R_n+1) auf den jeweiligen Bahnkurven erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Laserquelle zwischen den zumindest zwei Robotern hin- und hergeschaltet wird, wobei die Schaltpunkte abhängig von der Roboterposition sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische Synchronisation der Referenzpunkte (R_n, R_n+1) auf den jeweiligen Bahnkurven (B) durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Programmierung des Arbeitsweges und/oder Erfassung der Interpolationspunkte (P_n, P_n+1) die Position und Lage des Roboters, der Zustand von Eingangs-/Ausgangssignalen, die Bahngeschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen aufgezeichnet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnkurve (B) und/oder das Geschwindigkeitsprofil (G) an eine graphische Benutzeroberfläche übermittelt wird und dass mit Hilfe der graphischen Benutzeroberfläche das Geschwindigkeitsprofil (G) und/oder die Bahnkurve (B) graphisch dargestellt wird, wobei das Geschwindigkeitsprofil graphisch editierbar ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Streckenabschnitte des Geschwindigkeitsprofils (G) farblich hervorgehoben werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Geschwindigkeitsgrenzwerte graphisch dargestellt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Geschwindigkeitsübergängen zwischen zwei Wegpunkten (P_x, P_x') eine stetige Differenzierbarkeit erhalten wird.

10. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in der Kraftfahrzeugproduktion.