-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Roboters der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
-
Die
DE 10 2008 010 965 A1 offenbart ein Verfahren, bei welchem ein an einem Roboter angeordneter optischer Sensor entlang eines Rohbauteils für einen Kraftwagen bewegt und währenddessen ein linienförmiger Bereich des Rohbauteils mittels des optischen Sensors überprüft wird.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welchem eine verbesserte Steuerung eines Roboters bei einer optischen Überprüfung eines linienförmigen Bereichs eines Rohbauteils für einen Kraftwagen ermöglicht wird.
-
Diese Aufgabe wird durch Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Zur verbesserten Steuerung eines Roboters bei einer optischen Überprüfung eines linienförmigen Bereichs eines Rohbauteils für einen Kraftwagen umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren die folgenden Schritte:
- a) Positionieren des Sensors mittels des Roboters über einem Abschnitt des Bereichs, sodass dieser Abschnitt in einem Sensorfeld des Sensors liegt;
- b) Aufzeichnen eines Bildes von diesem Abschnitt mittels des optischen Sensors;
- c) Ermitteln einer Abweichung zwischen dem Bild und einem Referenzbild;
- d) Ermitteln von am Roboter einzustellenden Koordinaten, bei welchen im Wesentlichen keine Abweichung mehr vorhanden ist;
- e) Ansteuern des Roboters gemäß den ermittelten Koordinaten und anschließend optisches Überprüfen des Abschnitts mittels des Sensors;
- f) Positionieren des Sensors mittels des Roboters über einem an den überprüften Abschnitt angrenzenden weiteren Abschnitt des Bereichs, sodass dieser Abschnitt in dem Sensorfeld des optischen Sensors liegt;
- g) Wiederholen der Schritte b) bis f) so lange, bis der gesamte Bereich optisch überprüft wurde.
-
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist also eine automatische und iterative Bahnführung des Roboters vorgesehen, um den linienförmigen Bereich des Rohbauteils mittels des optischen Sensors zu überprüfen. Der Sensor wird in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Schrittweite mittels des Roboters jeweils abschnittsweise an dem linienförmigen Bereich des Rohbauteils positioniert, wobei jeweils nach einer erstmaligen Positionierung des Sensors über den jeweiligen Abschnitten ein Bild aufgezeichnet wird und dieses mit einem Referenzbild verglichen wird. Bei dem Referenzbild handelt es sich um ein Bild, bei welchem eine im Wesentlichen optimale Positionierung des Sensors gegenüber dem Abschnitt zum Aufzeichnen einer Aufnahme zur optischen Überprüfung des Abschnittes gegeben ist.
-
Anschließend werden entsprechend einzustellende Roboterkoordinaten ermittelt, mittels welchen eine im Wesentlichen optimale Positionierung des Sensors in Abhängigkeit von der Abweichung eingestellt werden kann. Der Roboter kann dabei in seinen sechs Freiheitsgraden auf eine für den Sensor ideale Messposition angesteuert werden. Sobald der Sensor optimal positioniert wurde, wird ein erneutes Bild mithilfe des Sensors von dem zu überprüfenden Abschnitt aufgezeichnet, anhand dessen eine optische Überprüfung des Abschnitts erfolgt. Auf diese Weise wird der linienförmige Bereich des Rohbauteils abschnittsweise mittels des Sensors überprüft, wobei ein aufwendiges Teachen des Roboters im Vorfeld der optischen Prüfung entfallen kann. Somit sind keine bauteilabhängigen Roboterprogramme erforderlich und ein Prüfer benötigt keine vertieften Roboterkenntnisse. Infolgedessen reduziert sich der zur optischen Überprüfung erforderliche Zeitaufwand, wodurch mit der optischen Überprüfung einhergehende Kosten in nicht unerheblichem Maße reduziert werden können.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der linienförmige Bereich eine Falzkante des Rohbauteils ist, wobei mittels des optischen Sensors eine optische Rissprüfung der Falzkante durchgeführt wird. Falzradien an Türen, Klappen und dergleichen werden immer enger ausgebildet, da ein entsprechender Spalt an Türen, Klappen und dergleichen aus optischen Gründen ein nicht unwesentliches Designelement darstellt. Durch die optische Rissprüfung der Falzkante können auf einfache Weise Tests durchgeführt werden, um die Frage zu klären, wie eng ein jeweiliger Radius sein darf, bevor Risse auftreten.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zum Positionieren des Sensors gemäß Schritt a) manuell eine Kraft auf den Roboter ausgeübt wird oder dieser mittels einer Bedienungseinrichtung manuell gesteuert wird. Beispielsweise kann der Roboter in einem so genannten Gravitationsmodus per Hand von einem Werker bewegt oder über entsprechende Verfahrtasten einer Bedienungseinrichtung manuell angesteuert werden. Dadurch wird eine erstmalige Positionierung des Roboters auf besonders einfache und zeitsparende Weise ermöglicht.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schritte b) bis g) automatisiert durchgeführt werden. Somit kann die optische Überprüfung des linienförmigen Bereichs des Rohbauteils besonders einfach und schnell erfolgen, wobei gleichzeitig ein besonders geringer Personalaufwand notwendig ist.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Sensor in Schritt f) im Wesentlichen um eine Breite des Sensorfelds entlang des linienförmigen Bereichs verschoben wird. Dadurch wird gewährleistet, dass der gesamte zu überprüfende linienförmige Bereich mittels des Sensors überprüft werden kann, wobei beispielsweise durch eine Aneinanderreihung sämtlicher aufgezeichneter Prüfbilder eine vollständige Kontur des linienförmigen Bereichs zur Überprüfung zur Verfügung steht.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass nach einer vorgegebenen Anzahl von überprüften Abschnitten eine Lage der Abschnitte in einem Bezugskoordinatensystem ermittelt und einem CAD-Modell des Rohbauteils zugeordnet wird. Vorzugsweise werden basierend auf der Zuordnung des CAD-Modells zu den überprüften Abschnitten jeweilige Rohbauteilhindernisse für den Roboter ermittelt und bei der Ermittlung der Koordinaten Schritt d) derart berücksichtigt, dass eine kollisionsfreie Bewegung des Roboters gegeben ist. Durch die Zuordnung des CAD-Modells wird zum einen die Bahnführung des Roboters erheblich erleichtert, da insbesondere bei starken Richtungsänderungen des zu überprüfenden linienförmigen Bereichs diese auf einfache Weise bei. der Steuerung des Roboters berücksichtigt werden können. Zum anderen wird es durch Kenntnis des CAD-Modells und somit der gesamten Geometrie des Rohbauteils möglich, dass die Steuerung bzw. Bahnführung des Roboters derart eingestellt wird, dass dieser kollisionsfrei den Sensor während der optischen Überprüfung des linienförmigen Bereichs bewegen kann.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Referenzbild basierend auf einem CAD-Modell oder basierend auf einer Aufnahme, welche nach einer im Wesentlichen optimalen manuellen Positionierung des Sensors aufgezeichnet wurde, bereitgestellt wird. Die optimale Positionierung des Sensors wird dadurch auf besonders einfache Weise ermöglicht.
-
Schließlich ist es in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in den Schritten b) und e) mittels des optischen Sensors von den jeweiligen Abschnitten ein dreidimensionales Bild aufgezeichnet wird. Dadurch kann eine besonders genaue optische Überprüfung des gesamten linienförmigen Bereichs durchgeführt werden.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.
-
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische Seitenansicht einer Fahrzeugtür, deren Türfalz mithilfe eines robotergeführten Sensors optisch auf Risse überprüft wird.
-
An einem Roboterkopf 10 eines Roboters 12 ist ein optischer Sensor 14 angebracht. Mittels des optischen Sensors 14 wird ein als Falzkante ausgebildeter linienförmiger Bereich 16 eines als Fahrzeugtür ausgebildeten Rohbauteils 18 überprüft. Vorliegend ist der optische Sensor 14 als 3D-Sensor ausgebildet, sodass von dem linienförmigen Bereich 16 jeweils dreidimensionale Aufnahmen zur Ermittlung eventueller Risse aufgezeichnet werden können.
-
Zunächst wird der optische Sensor 14 mittels des Roboters 12 über einem hier nicht näher bezeichneten Abschnitt des linienförmigen Bereichs 16 positioniert, sodass dieser Abschnitt in einem hier nicht gezeigten Sensorfeld des optischen Sensors 14 liegt. Dies kann beispielsweise in einem Display angezeigt werden. Das Sensorfeld des optischen Sensors 14 beträgt vorliegend 5 × 5 mm. Zur erstmaligen Positionierung des optischen Sensors 14 wird der Roboter 12 in einem Gravitationsmodus von einem Werker per Hand oder über entsprechende Verfahrtasten einer hier nicht gezeigten Bedieneinheit an den entsprechenden Abschnitt des linienförmigen Bereichs 16 herangeführt. Der Roboter 12 wird dabei so verfahren, bis ungefähr der Abschnitt in einem dreidimensionalen Sensorbild erscheint. Sobald sich der Abschnitt in dem Sensorbild befindet, startet der Werker einen automatischen Prüflauf.
-
Mittels des so positionierten optischen Sensors 14 wird zunächst ein Bild von diesem Abschnitt aufgezeichnet. Das aufgezeichnete Bild wird anschließend mit einem Referenzbild verglichen. Bei dem Referenzbild handelt es sich um ein solches Bild, bei welchem eine im Wesentlichen optimale Positionierung des optischen Sensors 14 gegenüber dem Abschnitt gegeben ist, sodass ein entsprechend gutes Bild zur optischen Überprüfung des Abschnitts aufgezeichnet werden kann. Das Referenzbild kann basierend auf einem CAD-Modell des Rohbauteils 16 oder auch basierend auf einem Bild, welches nach einer im Wesentlichen optimalen manuellen Positionierung des optischen Sensors 14 aufgezeichnet wurde, bereitgestellt werden.
-
Basierend auf dem Vergleich zwischen dem Bild und dem Referenzbild wird eine Abweichung zwischen diesen Bildern ermittelt. Mithilfe eines Algorithmus wird eine Fehlstellung des Roboters 12 aus dem Vergleich zwischen dem aktuellen Sensorbild und dem Referenzbild berechnet. In Abhängigkeit von dieser Abweichung werden entsprechend einzustellende Roboterkoordinaten ermittelt, bei welchen im Wesentlichen keine Abweichung mehrvorhanden ist. Anschließend wird der Roboter 12 gemäß den ermittelten Roboterkoordinaten über dem Abschnitt des linienförmigen Bereichs 16 positioniert, sodass eine im Wesentlichen ideale Messposition gegeben ist. Dabei kann eine Bewegung des Roboters 12 je Robotergelenk in sechs Freiheitsgraden eingestellt werden. Sobald der Roboter 12 gemäß den ermittelten Koordinaten eingestellt ist, wird von dem Abschnitt des Bereichs erneut ein Bild mittels des optischen Sensors 14 aufgezeichnet. Anhand dieses Bildes erfolgt die optische Rissprüfung des als Falzkante ausgebildeten linienförmigen Bereichs 16.
-
Nach erfolgreicher Prüfung wird der Roboter 12 um die Breite des Sensorfeldes entlang des linienförmigen Bereichs 16 automatisch verfahren, wobei dessen Position erneut durch einen Abgleich mit einem entsprechenden Referenzbild korrigiert wird, bis eine Aufnahme für eine anschließende Rissprüfung dieses nachfolgenden Abschnitts stattfinden kann.
-
Nach einer gewissen Anzahl von überprüften Abschnitten wird eine Lage der Abschnitte in einem Bezugskoordinatensystem ermittelt und einem CAD-Modell des Rohbauteils 18 zugeordnet. Dadurch sind nun entsprechende Störkonturen des Rohbauteils 18 bekannt, sodass diese bei einer Steuerung des Roboters 12 berücksichtigt werden können, indem für den Roboter 12 gegebenenfalls notwendige Ausweichbahnen berechnet werden und eine kollisionsfreie Bewegung des Roboters 12 während der optischen Überprüfung des linienförmigen Bereichs 16 ermöglicht wird.
-
Mittels der erläuterten automatischen Falzkonturnachführung des Roboters 12 können auch solche optischen Sensoren 14 zur Überprüfung von Türfalzen und dergleichen verwendet werden, welche eine geringe Tiefenschärfe aufweisen und daher eine möglichst genaue Positionierung ihrer Messfelder erfordern. Ein aufwendiges, bauteilabhängiges Teachen des Roboters 12 kann somit entfallen, sodass solche optische Überprüfungen besonders aufwandsarm und schnell durchgeführt werden können. Das erläuterte Verfahren kann auch generell für weitere Ausrichtprobleme von Sensoren verwendet werden, beispielsweise zur Ausrichtung von Sensoren zu Spalten, zu anderen geometrischen Formen, wie beispielsweise Löchern, Übergängen, Messpunkten an Karosserieteilen und dergleichen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008010965 A1 [0002]
