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Die
Erfindung betrifft ein Industrierobotersystem mit einer Messeinrichtung
zur Messung der Positioniergenauigkeit eines Industrieroboters,
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Industrierobotersysteme
der eingangs genannten Art sind bekannt. Beispielsweise offenbart die
EP 1 189 732 B1 ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibrieren von Robotermessstationen, Manipulatoren
und mitgeführten
optischen Messeinrichtungen. Die Kalibrierung erfolgt in einer Messkaskade
mit mindestens drei aufeinanderfolgenden Kalibrierschritten. Im
ersten Schritt wird die optische Messeinrichtung mit ihrem Arbeitspunkt
kalibriert. Anschließend
wird der Messroboter mit seinen Achsen mit Hilfe der mitgeführten optischen
Messeinrichtung kalibriert, wobei der Positionierfehler unter Korrektur
der Maschinendaten des Messroboters kompensiert wird. Danach wird
die Zuordnung des Messroboters zum Werkstück mit Hilfe der mitgeführten optischen
Messeinrichtung kalibriert. Bei den optischen Messeinrichtungen
handelt es sich insbesondere um 3D-Sensoren oder um Messkameras.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Industrierobotersystem mit einer
alternativen Messeinrichtung vorzuschlagen, mittels welcher die
Positioniergenauigkeit eines Industrieroboters gemessen werden kann.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Industrierobotersystem mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Das erfindungsgemäße Industrierobotersystem
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung eine Lichtstrahlen-Projektionseinheit
und eine Referenzeinheit aufweist, wobei die Lichtstrahlen-Projektionseinheit
zur Projektion von mindestens zwei voneinander getrennten Lichtstrahlen
auf die Referenzeinheit geeignet ist. Die Projektion von Lichtstrahlen wird
somit zur Durchführung
einer einfachen und schnellen Messung der Positioniergenauigkeit
des Industrieroboters eines Industrierobotersystems genutzt. Hierbei
wird unter dem Begriff "Messung" die Bestimmung einer
hinreichenden Positioniergenauigkeit innerhalb vorgebbarer Abweichungsgrenzen
verstanden. Bei der Messung der Positioniergenauigkeit muss es sich
somit nicht notwendigerweise um eine quantitative Absolutmessung
hinsichtlich der Industrieroboter-Positionierung handeln, sondern
kann gegebenenfalls auch eine Vergleichsmessung im Rahmen eines
Soll-Ist-Vergleichs bei vorgebbaren, zulässigen Positionierabweichungen
des Industrieroboters sein.
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Mit
Vorteil verlaufen die Lichtstrahlen zueinander parallel. Es ist
alternativ bzw. zusätzlich
hierzu möglich,
dass die Lichtstrahlen zueinander unter einem Winkel verlaufen.
Dabei kann der Winkel der Lichtstrahlen zueinander gegebenenfalls
einstellbar sein zur Ermöglichung
einer Veränderung
bzw. Anpassung der Messgenauigkeit, da die Projektionspunkte der
jeweiligen Lichtstrahlen je nach Einstellung des Winkels näher zueinander
bzw. weiter voneinander weg liegen.
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Das
Industrierobotersystem weist vorzugsweise ein Abstandsmesssystem
auf zur Ermittlung des jeweiligen Abstands zwischen der Lichtstrahlen-Projektionseinheit
und der Referenzeinheit. Ein derartiges Abstandsmesssystem kann
beispielsweise derart ausgebildet sein, dass ein Lichtstrahl senkrecht
unter einem definierten Abstand auf die Referenzeinheit projiziert
wird, wobei der Abstand mittels eines Abstandssensors exakt ermittelt
werden kann. Bei dem Lichtstrahl handelt es sich insbesondere um einen
Laserstrahl zur Gewährleistung
einer exakten Abstandsmessung mittels des Abstandsmesssystems.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsvariante
weist die Referenzeinheit eine Messebene mit einem im Raum lagedefinierten
Referenzpunkt und mit einer richtungsdefinierten Referenzlinie auf.
Dabei dient der lagedefinierte Referenzpunkt zur Abstandsmessung
zwischen der Lichtstrahlen-Projektionseinheit und der Referenzeinheit,
während
die richtungsdefinierte Referenzlinie zur Feststellung der Projektionsgenauigkeit
von mindestens zwei unterschiedlichen Lichtstrahlen auf die Messebene
dient. Die Referenzlinie kann gegebenenfalls durch den genannten
Referenzpunkt führen.
Mittels einer derartigen Messebene ist es möglich, eine Positionierungenauigkeit
des Industrieroboters eines Industrierobotersystems beispielsweise
aufgrund einer elastischen bzw. plastischen Ausdehnungs-, Biege- und
/ oder Verdreherscheinung am Industrieroboter schnell und reproduzierbar
genau festzustellen.
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In
der Messebene kann ein zulässiger
Projektionstoleranzbereich definiert und insbesondere sichtbar dargestellt
sein. Dies ermöglicht
einen schnellen und zuverlässigen
Soll-Ist-Vergleich der Projektionspunkte der Lichtstrahlen in der
Messebene. Der zulässige
Projektionstoleranzbereich kann in Abhängigkeit der jeweiligen Fertigungsaufgabe
gegebenenfalls vorgegeben werden.
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Die
Lichtstrahlen können
fächerförmig oder auch
zueinander parallel entlang einer Linie angeordnet sein, so dass
die Projektionspunkte der Lichtstrahlen ebenfalls entlang dieser
Linie in die Messebene liegen und mit der richtungsdefinierten Referenzlinie
verglichen werden können.
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Die
Lichtstrahlen-Projektionseinheit ist vorzugsweise eine Laserstrahlen-Projektionseinheit. Der
Einsatz von Laserstrahlen ist in der Messtechnik von Industrierobotersystemen
an sich bekannt und gewährleistet
hinreichend genaue Messergebnisse.
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Der
Industrieroboter kann ein Knickarmroboter sein und die Lichtstrahlen-Projektionseinheit
ist vorzugsweise in einem freien Knickarm-Endbereich angeordnet.
Bei einem derartigen Industrierobotersystem kann auswertegünstig beispielsweise
mittels einer einfachen Sichtung einer Bedienperson eine schnelle
und hinreichend präzise
Messung der Positioniergenauigkeit des Industrieroboters durchgeführt werden.
Der konstruktive Aufwand des Industrierobotersystems zur Durchführung einer
derartigen Messung ist im Vergleich zu bekannten Systemen verhältnismäßig gering.
Alternativ können
auch andere Industrieroboterarten entsprechend vorteilhaft eingesetzt
werden.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.
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Die
Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.
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Dabei
zeigt die einzige Figur eine schematische Perspektivdarstellung
eines erfindungsgemäßen Industrierobotersystems
mit Messeinrichtung.
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Die
Figur zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines erfindungsgemäßen Industrierobotersystems 10,
das einen Industrieroboter 14 und eine Messeinrichtung 12 enthält. Die
Messeinrichtung 12 weist eine Lichtstrahlen-Projektionseinheit 16 und
eine Referenzeinheit 18 auf. Von der Lichtstrahlen-Projektionseinheit 16 können eine
Mehrzahl an Lichtstrahlen, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei fächerförmig angeordnete
Lichtstrahlen 20, 22, 23, auf die Referenzeinheit 18 projiziert
werden. Die Referenzeinheit 18 enthält hierzu eine Messebene 24,
die sich relativ zum Industrieroboter 14 horizontal erstreckt
und lediglich zu Darstellungszwecken in die Zeichnungsebene der
Figur geklappt ist. Die Messebene 24 enthält einen
im Raum lagedefinierten Referenzpunkt 26 und eine richtungsdefinierte
Referenzlinie 28. Ferner sind in der Messebene 24 -jeweils
augensichtlich erkennbar- eine Kreislinie 36 und gestrichelte
Linien 38, 40 dargestellt. Die gestrichelten Linien 38, 40 und
die Kreislinie 36 stellen dabei einen zulässigen Projektionstoleranzbereich 30 in der
Messebene 24 dar, wobei die Kennlinie 36 den Toleranzbereich
für den
Referenzpunkt 26 und die gestrichelten Linien 38, 40 den
Toleranzbereich für die
Referenzlinie 28 bilden.
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Die
mittels der Projektionseinheit 16 des Industrieroboters 14 projizierten
Lichtstrahlen 20, 22, 23 erzeugen in
der Messebene 24 der Referenzeinheit 18 entlang
einer Linie 34 angeordnete Projektionspunkte 42, 44, 46,
wobei die hierdurch gebildete Linie 34 im Rahmen eines
Soll-Ist-Vergleichs per Augenscheinnahme einer Bedienperson mit
der richtungsdefinierten Referenzlinie 28 der Referenzeinheit 18 bzw.
mit den gestrichelten Linien 38, 40 (Toleranzbereich)
verglichen werden kann. Bei einer wie in der Figur dargestellten
Abweichung der aus den Projektionspunkten 42, 44, 46 bestehenden
Linie 34 relativ zur Referenzlinie 28 kann per
Augenscheinnahme der Bedienperson sofort festgestellt werden, dass beispielsweise
aufgrund einer Verbiegung und / oder Verdrehung und / oder Wärmeausdehnung
des Industrieroboters 14 eine Positionierungenauigkeit
im Rahmen der durchgeführten
Messung vorliegt. Ferner kann mittels des Lichtstrahls 20 festgestellt
werden, ob ein im Raum lagedefinierter Referenzpunkt 26 der
Messebene 24 der Referenzeinheit 18 durch den
Lichtstrahl 20 angestrahlt wird oder ob eine diesbezügliche Positionsabweichung – wie in
der Figur dargestellt – vorliegt.
Der Lichtstrahl 20, welcher bei einer korrekten Positionierung
des Industrieroboters 14 exakt senkrecht auf die Messebene 24 der
Referenzeinheit 18 trifft, und zwar auf den im Raum lagedefinierten
Referenzpunkt 26, kann zusätzlich zur Durchführung einer
Abstandsmessung zwischen der Lichtstrahlen-Projektionseinheit 16 und
der Referenzeinheit 18 mittels eines geeigneten Abstandsmesssystems
herangezogen werden.
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Bei
den Lichtstrahlen 20, 22, 23 handelt
es sich um Laserstrahlen, deren Einsatz im Rahmen von Kontrollmessungen
an Industrierobotersystemen an sich bekannt ist. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist der Industrieroboter 14 ein Knickarmroboter, wobei
zur hinreichend genauen Messung von gegebenenfalls vorliegenden
Positionierungenauigkeiten des Knickarmroboters 14 die
Lichtstrahlen-Projektionseinheit 16 in einem freien Knickarm-Endbereich 32 angeordnet
ist.
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Beim
in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Knickarmroboter 14 durch eine nicht zulässige Positionierabweichung
gekennzeichnet, da der Projektionspunkt 46 außerhalb
des Projektionstoleranzbereichs 30 liegt, welcher durch
die gestrichelten Linien 38, 40 begrenzt wird.
Dagegen liegen die Projektionspunkte 42, 44 noch
innerhalb des zulässigen
Projektionstoleranzbereichs 30. Der zulässige Projektionstoleranzbereich 30 für den Projektionspunkt 42 ist
in der Messebene 24 durch die Kreislinie 36 gekennzeichnet.
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Im
Vergleich zu traditionellen Messverfahren für Industrierobotersysteme ist
das dargestellte Industrierobotersystem sehr einfach zu handhaben. Dabei
erfolgt die Messung berührungslos
und ist in verhältnismäßig kurzer
Zeit insbesondere per Augenscheinnahme einer Bedienperson oder aber
auch vollautomatisiert beispielsweise mittels einer geeigneten Kameratechnik
durchführbar
bei Anfahren von vordefinierten Messpositionen des Industrieroboters.