DE102015223258A1 - Method for editing the surface of a three-dimensional object - Google Patents

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Abstract

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bearbeiten der Oberfläche eines dreidimensionalen Objekts, z.B. eines Karosserieteils, wobei wenigstens ein Werkzeug zum Bearbeiten, z.B. ein Tintenstrahl-Druckkopf oder ein Trockner, oder das Objekt von einem Manipulator, z.B. einem Gelenkarm-Roboter, derart entlang wenigstens einer Bearbeitungsbahn bewegt wird, dass eine Relativbewegung zwischen Werkzeug und Objekt erzeugt wird, und wobei der Manipulator mehrere Achsen mit veränderlichen Achsstellungen aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass ein A-priori-Achsstellungsverlauf für Bearbeitungsbahnen berechnet wird (Schritt 7).A method according to the invention for processing the surface of a three-dimensional object, e.g. a body part, wherein at least one tool for processing, e.g. an ink jet printhead or dryer, or the object from a manipulator, e.g. An articulated arm robot is moved along at least one machining path in such a way that a relative movement is generated between the tool and the object, and wherein the manipulator has a plurality of axes with variable axis positions, characterized in that an a priori axis course for machining paths is calculated (Step 7).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. The invention relates to a method having the features of the preamble of claim 1.

Stand der Technik State of the art

Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet des Bedruckens von Oberflächen von dreidimensionalen Objekten mittels Tintenstrahl-Technologie (Inkjet). Dabei wird entweder der Inkjet-Druckkopf oder das Objekt oder beide bewegt: bei großen Objekten wie z.B. Karosserieteilen bevorzugt der Druckkopf; bei kleinen Objekten wie z.B. Bällen bevorzugt das Objekt. Die Bewegung wird bevorzugt durch einen Roboter wie z.B. einen Gelenkarm-Roboter bewirkt. Für die Bewegung beim Bedrucken beliebiger, beliebig geformter und/oder wechselnder Objekte kann die Planung einer (Bewegungs-)Bahn erforderlich sein. In den deutschen Patentanmeldungen derselben Patentanmelderin DE 10 2014 011 301 , DE 10 2014 221 103 und DE 10 2014 008 470 sind gattungsgemäße Verfahren beschrieben. The invention is in the technical field of printing on surfaces of three-dimensional objects by means of inkjet technology (inkjet). Either the inkjet print head or the object or both is moved: in the case of large objects, such as body parts, the print head is preferred; For small objects such as balls, the object prefers. The movement is preferably effected by a robot such as an articulated arm robot. For the movement when printing any, arbitrarily shaped and / or changing objects, the planning of a (moving) orbit may be required. In the German patent applications of the same patent applicant DE 10 2014 011 301 . DE 10 2014 221 103 and DE 10 2014 008 470 generic methods are described.

Aus dem Stand der Technik ist bisher die Problematik der Bahnplanung für alternierende Druck- und Trocknungsbahnen oder gar die gemeinsame Anordnung von Druckkopf und Trockner mit unterschiedlichen Winkeln auf einem Träger am Roboterflansch noch nicht bekannt. Bei flächigem Druck oder flächigem Lackieren sind entweder sägezahnförmige oder mäanderförmige Bahnen vorgesehen, je nachdem, ob seitlich aneinandergrenzende Druckbahnen näherungsweise in die gleiche oder die entgegengesetzte Richtung verlaufen. From the state of the art, the problem of web planning for alternating printing and drying webs or even the common arrangement of print head and dryer at different angles on a carrier on the robot flange has hitherto not been known. In the case of surface printing or surface coating, either sawtooth-shaped or meander-shaped paths are provided, depending on whether laterally adjoining pressure paths extend approximately in the same or the opposite direction.

Allerdings gibt es Patentschriften und Literatur zur allgemeinen Problematik der Bahnplanung:
WO 2005/049284 A1 : “Method for optimising the performance of a robot”. Darin geht es um ein Verfahren, ein System, ein Computerprogramm und ein Computer-lesbares Medium oder Mittel zur Performanz-Optimierung eines Roboters, genauer Optimierung der Position und Orientierung einer Aufgabe relativ zu einem Roboter. Dabei werden verschiedene Experimente mit unterschiedlicher Anordnung der Aufgabe relativ zum Roboter unter Einbeziehung der Roboterkinematik gerechnet und die beste Anordnung ausgewählt. Ziel ist die optimale Anordnung einer mit einem Roboter zu bearbeitenden Aufgabe im Arbeitsraum des Roboters. Die Zykluszeit für eine spezifische Aufgabe soll dadurch reduziert werden. Das Verfahren unterscheidet zwischen notwendigem Kriterium der Erreichbarkeit („Possible task placement criterion“), ob alle Punkte erreichbar sind und hinreichendem Kriterium der Realisierbarkeit („Admissible task placement criterion“), dass auch die Bahnübergänge dazwischen realisierbar sind. Die Prüfung der Bahnübergänge bedeutet im Wesentlichen, dass keine Singularitäten auftreten. Eine Polynomfunktion oder andere geeignete Funktion wird zum Approximieren des funktionalen Zusammenhangs zwischen der Lage der Aufgabe und der Zykluszeit genutzt, um auf dieser parametrischen Funktion das Minimum (Optimum) für die Lage bestimmen zu können. Vorgesehen sind quadratische Polynome, die an drei Punkte gefittet werden. Ein Experiment mit voll faktoriellem Design bei 3 Variablen erfordert 27 Tests. Dabei werden auch Abhängigkeiten zwischen den Raumrichtungen in der Approximationsfunktion betrachtet. Beim Box-Behnken-Design reichen bei 3 Variablen 12 Tests aus. Neben dem notwendigen Kriterium können zusätzliche Kriterien verwendet werden, z.B. Teile der Roboterzelle sind belegt oder Kollisionsprüfung mit anderen Robotern oder Geräten. Die Tests werden mit einer simulierten Robotersteuerung vorgesehen, welche die Zykluszeit akkurat bestimmt. Dabei wird auch bestimmt, ob die Bewegung überhaupt ausführbar ist. Wenn nicht, wird der zugehörige Test aus dem Experiment entfernt. Für das Fitting ist die Methode der kleinsten Quadrate vorgesehen. Statt Polynome können auch Spline-Funktionen oder Fourier-Reihen verwendet werden. Abhängig von der Kompliziertheit einzuhaltender zusätzlicher Restriktionen werden z.B. SQP-Verfahren und Gradientenverfahren als Optimierungsverfahren vorgeschlagen. Das Optimum ist nur ein Eignungskandidat und es muss noch geprüft werden, ob das hinreichende Kriterium der Bahnrealisierbarkeit gegeben ist. Wenn nicht, kann durch sequenzielles Rückwärts-Shiften die in Richtung des Optimumsvektors möglichst nahe Lage als Optimum gefunden werden. Nachdem alle Optimumskandidaten geprüft wurden, wird das Minimum der tatsächlichen Tests als reales Optimum selektiert. Das Dokument geht nicht auf die Möglichkeit der Bahnverlaufsvariation ein! Nur PTP oder Gerade kartesische Bahnen werden als Möglichkeit genannt. Tatsächlich sind weitaus mehr Bahnen zwischen gegebenen Punkten möglich.
However, there are patents and literature on the general problem of path planning:
WO 2005/049284 A1 : "Method for optimizing the performance of a robot". It is about a method, a system, a computer program and a computer readable medium or means for performance optimization of a robot, more precisely optimization of the position and orientation of a task relative to a robot. Different experiments with different arrangement of the task relative to the robot including the robot kinematics are calculated and the best arrangement selected. The aim is to optimally arrange a task to be performed with a robot in the working space of the robot. The cycle time for a specific task is thereby to be reduced. The method distinguishes between the necessary criterion for accessibility ("possible task placement criterion"), whether all points are achievable and sufficient criterion of feasibility ("admissible task placement criterion"), that also the level crossings between them can be realized. The examination of level crossings essentially means that no singularities occur. A polynomial function or other suitable function is used to approximate the functional relationship between the location of the task and the cycle time in order to determine the minimum (optimum) for the position on this parametric function. Provided are quadratic polynomials which are fitted at three points. A fully factorial design experiment on 3 variables requires 27 tests. Dependencies between the spatial directions in the approximation function are also considered. In the case of Box Behnken design, 3 variables will pass 12 tests. In addition to the necessary criterion, additional criteria can be used, eg parts of the robot cell are occupied or collision check with other robots or devices. The tests are provided with a simulated robot control which accurately determines the cycle time. It is also determined whether the movement is executable at all. If not, the associated test is removed from the experiment. For fitting the method of least squares is provided. Instead of polynomials, spline functions or Fourier series can also be used. Depending on the complexity of additional restrictions to be observed, for example, SQP methods and gradient methods are proposed as optimization methods. The optimum is only an aptitude candidate and it still has to be checked whether the sufficient criterion of path realizability is given. If not, by sequential backward shifts the closest possible position in the direction of the optimum vector can be found to be optimum. After all the optimum candidates have been tested, the minimum of the actual tests is selected as the real optimum. The document does not deal with the possibility of trajectory variation! Only PTP or straight Cartesian tracks are named as a possibility. In fact, many more paths are possible between given points.

Das Verfahren beschreibt nicht die konkrete Ausführung der Bahnplanung zwischen zwei Punkten, sondern nennt nur die beiden Möglichkeiten der PTP-Bewegung (achssynchrone Bewegung) und der Continuous-Path-Bewegung (im kartesischen Raum geplante Bewegung). Das Verfahren sieht außerdem die präzise Simulation geplanter Bahnen für verschiedene Anordnungen der Aufgabe relativ zum Roboter mit Hilfe einer Robotersteuerung vor und weist folglich selbst wiederholt darauf hin, dass dies lange dauert, d.h. das Verfahren ist langsam. The method does not describe the concrete execution of the path planning between two points, but only mentions the two possibilities of the PTP movement (axis-synchronous movement) and the continuous path movement (movement planned in the Cartesian space). The method also provides for the precise simulation of planned paths for different arrangements of the task relative to the robot by means of a robot control, and consequently repeatedly indicates that this takes a long time, i. the process is slow.

Ramer, C., S. Reitelshöfer und J. Franke: Automatisierte Pfadgenerierung und Kollisionsüberwachung für Sechsachs-Industrieroboter durch 3D-kameragestützte Umgebungserfassung. VDI BERICHTE Nr. 2209, S. 143–146, Düsseldorf: VDI Verlag, 2013 . Die Daten einer Time-of-Flight-Kamera werden zur Erstellung eines Umgebungsmodells eines Roboters und „zur automatisierten Generierung eines kollisionsfreien Roboterpfads verwendet. Während der Roboterbewegung führt eine Kollisionsüberwachung auf Basis des aktuellen Arbeitsraummodells und der bekannten Roboterposition hierarchische Abstandsprüfungen zu dynamischen Objekten durch und stellt hiermit die Einhaltung eines Mindestabstands sicher.“ Für die Kollisionsprüfung werden die Objekte durch einfache Hüllkörper approximiert, um den Rechenaufwand zu reduzieren. Die Bahnplanung erfolgt auf Basis der approximativen Zellzerlegung, bei welcher der Raum sukzessive in Octrees zerlegt wird. Es wird zunächst geprüft, ob ein direkter kollisionsfreier Weg zwischen Start- und Zielposition realisierbar ist. Die Zielposition kann manuell eingegeben werden oder mittels eines intuitiven Eingabegeräts. Wählbar ist, ob PTP oder Continuous-Path-Bewegungen ausgeführt werden sollen. Wenn der direkte Weg möglich ist, werden die ermittelten Achswerte an die Robotersteuerung übermittelt. Anderenfalls wird der Arbeitsraum in würfelförmige Zellen zerlegt, um mehrere Stützpunkte für einen kollisionsfreien Pfad zu ermitteln. Verwiesen wird auf die ursprüngliche Vorstellung des angewandten Prinzips der approximativen Zellzerlegung in [ Lozano-Perez T (1981) Automatic Planning of Manipulator Transfer Movements. IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics 11(10), pp 681–698 ] und als andere mögliche Bahnplanungsansätze die Potentialfeldmethode und die häufig verwendeten stichprobenbasierten Planer ([ Latombe J-C (1991) Robot motion planning, Kluwer, Boston ] und [ LaValle S M (2006) Planning algorithms, Cambridge University Press, Cambridge ]). Ramer, C., S. Reitelshöfer and J. Franke: Automated path generation and collision monitoring for six-axis industrial robots through 3D camera-based environmental detection. VDI REPORTS No. 2209, pp. 143-146, Dusseldorf: VDI Verlag, 2013 , The data from a time-of-flight camera is used to create a robot's environment model and "for automated generation a collision-free robot path used. During the robot movement, collision monitoring based on the current working space model and the known robot position performs hierarchical distance checks on dynamic objects and thus ensures compliance with a minimum distance. "For the collision check, the objects are approximated by simple enveloping bodies in order to reduce the computational effort. The path planning is based on the approximate cell decomposition, in which the space is successively decomposed into octrees. It is first checked whether a direct collision-free path between start and target position can be realized. The target position can be entered manually or via an intuitive input device. You can select whether PTP or continuous path movements are to be executed. If the direct route is possible, the determined axis values are transmitted to the robot controller. Otherwise, the workspace is decomposed into cube-shaped cells to identify multiple collision-free path vertices. Reference is made to the original idea of the applied principle of approximate cell decomposition in [ Lozano-Perez T (1981) Automatic Planning of Manipulator Transfer Movements. IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics 11 (10), pp 681-698 ] and as other possible path planning approaches the potential field method and the frequently used sample-based planners ([ Latombe JC (1991) Robot motion planning, Kluwer, Boston ] and [ LaValle SM (2006) Planning Algorithms, Cambridge University Press, Cambridge ]).

Das Verfahren der Octrees dient allgemein der Planung einer kollisionsfreien Roboterbahn von einer Start- bis zu einer Zielposition. Es erfordert einen erheblichen Rechenaufwand für die einzelne Bahn. Zudem löst es nicht die Problematik unterschiedlich möglicher Achsstellungsmöglichkeiten für die gleiche Start- und Zielposition. Zudem ist bei diesem Verfahren nicht sichergestellt, dass eine Lösung für die Planungsaufgabe gefunden wird, auch wenn eine existiert. The process of octrees generally serves to plan a collision-free robot path from a start to a target position. It requires a considerable amount of computation for the single web. In addition, it does not solve the problem of different possible Achsstellungsmöglichkeiten for the same start and finish position. In addition, this method does not ensure that a solution for the planning task is found, even if one exists.

WO2014/022786A2 : “Systems and methods for robotic surgery”. Die sehr umfangreiche Schrift bezieht sich auf chirurgische Roboter zum Handhaben eines chirurgischen Instruments und eines von dem chirurgischen Instrument ausgehenden Energieapplikators, Verfahren zu deren Steuerung sowie ein chirurgisches System. Vorgesehen ist hier u.a. die Berücksichtigung von Restriktionen z.B. zur Kollisionsvermeidung nach der Potentialfeldmethode. WO2014 / 022786A2 : "Systems and methods for robotic surgery". The very extensive document relates to surgical robots for handling a surgical instrument and an energy applicator emanating from the surgical instrument, methods for their control and a surgical system. The consideration of restrictions eg for collision avoidance according to the potential field method is planned here.

Die Potentialfeldmethode berücksichtigt Restriktionen in Form von abstoßenden Kräften. Auch diese zeigt keine Lösung auf für die spezielle Problematik, dass zu kartesisch geplanten Bearbeitungsbahnen mehrere Achsstellungsverläufe möglich sind. The potential field method takes into account restrictions in the form of repulsive forces. This also shows no solution to the special problem that to Cartesian planned processing tracks multiple Achsstellungsverläufe are possible.

DE 10 2008 046 348 A1 : „Verfahren, Gerät und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt zur rechnergestützten Bahnplanung eines bewegbaren Geräts, insbesondere eines medizinischen Geräts“. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rechnergestützten Bahnplanung eines bewegbaren Geräts, insbesondere eines medizinischen Geräts, in einem Raumbereich. In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Bahnen des bewegbaren Geräts in geeigneter Weise mit Hilfe von Risikovolumina charakterisiert, welche bei der Bewegung des Geräts entlang einer jeweiligen Bahn das Risiko von Kollisionen mit anderen Objekten beschreiben. Aus den Risikovolumina wird ein Gesamtrisiko einer Kollision des bewegbaren Geräts mit Objekten im Raumbereich bestimmt und, basierend auf einem Optimierungsverfahren, welches als ein Optimierungsziel ein minimales Kollisionsrisiko enthält, werden rechnergestützt optimale Bahnen bestimmt. In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird bei der Bahnplanung ferner die Anordnung von Sensoren zur Detektion von Objekten berücksichtigt, so dass das Verfahren ferner auch eine optimale Sensoranordnung ausgibt. Basierend auf den optimalen Bahnen bzw. der optimalen Sensoranordnung kann das Gerät im Betrieb geeignet bewegt werden, um hierdurch das Risiko von Kollisionen möglichst gering zu halten. Ein bevorzugter Anwendungsbereich der Erfindung ist die Bewegung von medizinischen Geräten, beispielsweise einer Röntgeneinrichtung in der Form eines C-Bogens. DE 10 2008 046 348 A1 : "Method, device and a corresponding computer program product for the computer-aided path planning of a movable device, in particular a medical device". The invention relates to a method for computer-aided path planning of a movable device, in particular a medical device, in a spatial area. In the method according to the invention, webs of the movable device are suitably characterized by means of risk volumes which describe the risk of collisions with other objects as the device moves along a given path. An overall risk of a collision of the movable device with objects in the spatial area is determined from the risk volumes and, based on an optimization method which contains a minimum collision risk as an optimization target, optimal paths are determined computer-assisted. In a preferred variant of the invention, the arrangement of sensors for the detection of objects is also taken into account in the path planning, so that the method furthermore also outputs an optimal sensor arrangement. Based on the optimal paths or the optimal sensor arrangement, the device can be moved appropriately in operation, thereby keeping the risk of collisions as low as possible. A preferred field of application of the invention is the movement of medical devices, for example an X-ray device in the form of a C-arm.

Das Verfahren ist speziell dazu ausgelegt, Bahnen unter Unsicherheit zu planen, wie es z.B. bei der Medizintechnik auftreten kann, wenn Raumbereiche von Personen nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit eingenommen werden. Für die hier vorliegende Aufgabenstellung, bei der sich keine Personen im Arbeitsbereich des Roboters aufhalten, offenbart es keine vorteilhafte Lösung. The method is specifically designed to schedule paths under uncertainty, as e.g. can occur in medical technology, if areas of people are taken only with a certain probability. For the present task, in which there are no people in the workspace of the robot, it reveals no advantageous solution.

Erfindung invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zu schaffen, welches es ermöglicht, automatisiert, schnell und zuverlässig Bahnplanungen für den Manipulator durchzuführen. It is an object of the invention to provide a comparison with the prior art improved method, which makes it possible to perform automated, fast and reliable path planning for the manipulator.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bearbeiten der Oberfläche eines dreidimensionalen Objekts, wobei wenigstens ein Werkzeug zum Bearbeiten oder das Objekt von einem Manipulator derart entlang wenigstens einer Bearbeitungsbahn bewegt wird, dass eine Relativbewegung zwischen Werkzeug und Objekt erzeugt wird, und wobei der Manipulator mehrere Achsen mit veränderlichen Achsstellungen aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass ein A-priori-Achsstellungsverlauf für Bearbeitungsbahnen berechnet wird (Schritt 7). This object is achieved by the method having the features of claim 1. A method according to the invention for machining the surface of a three-dimensional object, wherein at least one tool for machining or the object is moved by a manipulator along at least one machining path such that a relative movement between the tool and the object is generated, and wherein the manipulator has a plurality of axes with variable axis positions characterized by the fact that an a priori Axis position curve for machining paths is calculated (step 7 ).

Als Werkzeuge können insbesondere Tintenstrahl-Druckköpfe, Trockner, insbesondere UV-Strahlungsstrockner und/oder Plasmadüsen zum Einsatz kommen. In particular, ink jet printing heads, dryers, in particular UV radiation dryers and / or plasma nozzles can be used as tools.

Der A-priori-Achsstellungsverlauf für Bearbeitungsbahnen kann auch ein hypothetischer A-priori-Achsstellungsverlauf sein (Begriffserklärungen: siehe folgende vier Absätze). The a priori Achsstellungsverlauf for Bearbeitungsbahnen can also be a hypothetical A-priori Achsstellungverlauf (definitions: see the following four paragraphs).

Der Begriff „Achsstellungsverlauf“ beschreibt in dieser Anmeldung den zeitlichen Verlauf der Stellung jeder Achse – der n Achsen, n bevorzugt 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 – des Manipulators zwischen einer Anfangs- und Endachsstellung, z.B. in konstanten Zeitabständen. Eine Achsstellung kann bei einem Manipulator mit ausschließlich Drehachsen als Menge von n Winkelwerten, je nach Achsbeschränkung z.B. zwischen –350° und 350°, angegeben sein. Die Achsbeschränkungen können durch mechanische Anschläge und/oder durch Softwareschranken gegeben und für jede Achse unterschiedlich sein. Eine Achsstellung kann bei einem Manipulator mit ausschließlich Linearachsen als Menge von n Längenwerten angegeben sein. Auch „gemischte“ Achsstellungen (Winkelwerte und Längenwerte) sind bei entsprechend ausgestattetem Manipulator möglich. The term "axis course" in this application describes the time course of the position of each axis - the n axes, n preferably 1, 2, 3, 4, 5 or 6 - of the manipulator between an initial and final axial position, e.g. at constant intervals. An axle position can be calculated as a set of n angle values for a manipulator with exclusively axes of rotation, depending on the axle restriction, e.g. between -350 ° and 350 °. The axis constraints may be due to mechanical stops and / or software barriers and may be different for each axis. An axis position can be specified in a manipulator with only linear axes as a set of n length values. Even "mixed" axis positions (angle values and length values) are possible with appropriately equipped manipulator.

Ein Beispiel für eine Achsstellung aus einem Achsstellungsverlauf eines Manipulators mit sechs Drehachsen: [–106.27, –80.88, 140.40, –222.13, 78.08, –246.21]. Hierbei beschreibt jeder Wert in den Klammern den Winkelwert der Stellung einer der Achsen des Manipulators. An example of an axis position from an axis position curve of a manipulator with six axes of rotation: [-106.27, -80.88, 140.40, -222.13, 78.08, -246.21]. Each value in the parentheses describes the angular value of the position of one of the axes of the manipulator.

Der Begriff „A-Priori“ in Verbindung mit dem Begriff „Achsstellungsverlauf“ beschreibt in dieser Anmeldung den Sachverhalt, dass ein Achsstellungsverlauf berechnet wird, der als Basis bzw. Ausgangs-Achsstellungsverlauf für die weiteren Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen kann. The term "a priori" in connection with the term "Achsstellungsverlauf" describes in this application the fact that an Achsstellungsverlauf is calculated, which can serve as the basis or output Achsstellungsverlauf for the further steps of the method according to the invention.

Der Begriff „hypothetisch“ in Verbindung mit dem Begriff „A-Priori-Achsstellungsverlauf“ beschreibt in dieser Anmeldung den Sachverhalt, dass sich der A-Priori Achsstellungsverlauf im Zuge der Durchführung weiterer Verfahrensschritte als – in der Praxis; wegen vorhandener Restriktionen – nicht realisierbar darstellt und daher verworfen oder modifiziert wird. The term "hypothetical" in connection with the term "A-Priori Achsstellungsverlauf" describes in this application the fact that the A-Priori Achsstellungsverlauf in the course of performing further process steps as - in practice; because of existing restrictions - is not feasible and therefore discarded or modified.

Ein Vorteil der Erfindung ist, dass sie die komplexe Aufgabe einer vollständigen vollautomatischen Bahnplanung für Roboter oder andere Maschinen zur Bebilderung von 3D-Objekten so in Teilaufgaben zerlegt, dass die Bahnplanung ohne nachteiligen Einfluss auf die Bearbeitungsbahnen schnell und zuverlässig ausgeführt werden kann. Dadurch findet sie schnell eine sehr vorteilhafte oder sogar die beste Bahnplanungslösung. Statt die Bahnen entsprechend der Ausführungsreihenfolge sequentiell zu planen, erfolgt erfindungsgemäß erst die Bahnplanung der Bearbeitungsbahnen und dann die der Übergangsbahnen. An advantage of the invention is that it decomposes the complex task of complete fully automatic path planning for robots or other machines for imaging 3D objects into subtasks so that the path planning can be carried out quickly and reliably without adversely affecting the processing paths. As a result, it quickly finds a very advantageous or even the best path planning solution. Instead of sequentially planning the tracks according to the execution order, according to the invention, only the path planning of the processing paths and then the transition paths takes place.

Ein weiterer Vorteil ist, dass im Gegensatz zum Stand der Technik die Erfindung vorsieht, dass bei detektierter Kollision eines Werkzeugs mit der Oberfläche auf einer Übergangsbahn durch Überlagerung der Ursprungsbahn mit einer parabelförmigen oder kreisförmigen Verschiebung weg von der Oberfläche eine kollisionsfreie Übergangsbahn so geplant wird, dass an der Stelle der größten Annäherung entfernt von Anfangs- und Endpunkt der Bahn gerade der vorgegebene Mindestabstand eingehalten wird. Another advantage is that in contrast to the prior art, the invention provides that upon collision of a tool with the surface on a transition path by superimposing the original web on a parabolic or circular displacement away from the surface, a collision-free transition path is planned so that at the point of closest approach away from the start and end point of the web just the predetermined minimum distance is maintained.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind:
Die Gesamtheit der geplanten Bahnen zwischen einer Anfangsstellung und einer Endstellung des Roboters/Manipulators besteht aus Bearbeitungsbahnen und Übergangsbahnen zwischen Anfangsstellung, den Bearbeitungsbahnen und der Endstellung. Bei den Bearbeitungsbahnen, z.B. Druckbahnen oder Trocknungsbahnen, ist der kartesische Bahnverlauf (Positions- und Orientierungsverlauf) des Werkzeugs direkt relevant für den Prozess (und beeinflusst z.B. das Druckergebnis), bei den Übergangsbahnen höchstens indirekt (z.B. erlauben schneller ausführbare Übergangsbahnen zwischen den Druck- und Trocknungsbahnen größere Druckbahnlängen bei gleicher Trocknungszeit der Tinte und ein sanfter Verlauf der Übergangsbahnen senkt das Risiko unvollständiger Drucke wegen Düsenausfällen).
Further advantages of the method according to the invention are:
The totality of the planned paths between an initial position and an end position of the robot / manipulator consists of machining paths and transition paths between the starting position, the machining paths and the end position. In the case of the processing paths, eg printing webs or drying trajectories, the Cartesian trajectory (position and orientation course) of the tool is directly relevant to the process (and influences, for example, the printing result), at the transition paths at most indirectly (eg faster executable transition paths between the printing and traversing paths Drying Trails Larger web lengths with the same drying time of the ink and a smooth course of the transition paths reduces the risk of incomplete printing due to nozzle failures).

Die Kinematik des Roboters sowie Randbedingungen durch Achsrestriktionen, Kollisionsrestriktionen und ggf. Leitungsrestriktionen sind vorhanden, schränken die kartesisch möglichen Bewegungen ein und werden von dem Verfahren berücksichtigt. The kinematics of the robot as well as boundary conditions due to axle restrictions, collision restrictions and possibly line restrictions are present, restricting the Cartesian possible movements and are taken into account by the method.

Die Bahnen werden nicht sequentiell entsprechend ihrer Ausführungsreihenfolge geplant, sondern erst wird der kartesische Verlauf der Bearbeitungsbahnen geplant, dann wird eine vorteilhafte (möglichst die optimale) Kombination von Achsstellungsverläufen der Bearbeitungsbahnen geplant bzw. ausgewählt und dann werden die Übergangsbahnen geplant. Dabei können Schritte auch mehrfach ausgeführt werden, wenn nach ihrer Ausführung festgestellt wird, dass mit ihrem Ergebnis in den späteren Schritten keine realisierbaren Bahnen geplant werden können. The webs are not sequentially planned according to their execution order, but only the Cartesian course of the processing paths is planned, then an advantageous (possibly the optimal) combination of Achsstellungsverläufen the processing paths planned or selected and then the transition paths are planned. In this case, steps can also be executed several times if, after their execution, it is determined that no feasible paths can be planned with their result in the later steps.

Für die Bestimmung der optimalen bzw. einer vorteilhaften Kombination von Achsstellungsverläufen der Bearbeitungsbahnen wird nicht der tatsächliche Verlauf der Übergangsbahnen berücksichtigt (der da ja noch nicht bekannt ist), sondern ein Kriterium, welches das Durchfahren von Singularitätsstellungen (Achskonfigurationswechsel) und die maximale Achswinkeländerung auf der jeweiligen Übergangsbahn einschließt. For the determination of the optimal or an advantageous combination of Achsstellungsverläufen the processing tracks is not the takes into account the actual course of the transition lanes (which is not yet known), but a criterion which includes passing through singularity positions (change of axle configuration) and the maximum axle angle change on the respective transition lane.

Es kann mit Zeitersparnis auf einen aufwändigen Simulationslauf und bei vollständiger Datenbasis auch auf einen Testlauf der generierten Bahnen verzichtet werden. It can be dispensed with time savings on a complex simulation run and a complete database even on a test run of the generated lanes.

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass mögliche Achsstellungsverläufe für die Bearbeitungsbahnen ermittelt werden (Schritt 8). A development of the invention can provide that possible Achsstellungsverläufe be determined for the machining paths (step 8th ).

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass geprüft wird, ob alle Bearbeitungsbahnen realisierbar sind (Schritt 9). A development of the invention can provide that it is checked whether all processing paths can be realized (step 9 ).

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass präferierte Achsstellungsverläufe für jede Bearbeitungsbahn ausgewählt werden (Schritt 10). A further development of the invention can provide that preferred axis position profiles are selected for each machining path (step 10 ).

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass Übergangsbahnen zwischen einer Startstellung und einer Bearbeitungsbahn, zwischen wenigstens zwei Bearbeitungsbahnen oder zwischen einer Bearbeitungsbahn und einer Endstellung eines Werkzeugs oder mehrere Werkzeuge geplant werden (Schritt 11). A development of the invention can provide that transition paths between a starting position and a machining path, between at least two machining paths or between a machining path and an end position of a tool or several tools are planned (step 11 ).

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass geprüft wird, ob alle Übergangsbahnen gefunden sind (Schritt 12). A development of the invention can provide that it is checked whether all transition paths are found (step 12 ).

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass aus den Bearbeitungsbahnen ein Steuerprogramm für den Manipulator erzeugt wird (Schritt 13). A development of the invention can provide that a control program for the manipulator is generated from the machining paths (step 13 ).

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass das Steuerprogramm ausgeführt wird (Schritt 14). A development of the invention can provide that the control program is executed (step 14 ).

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass zuvor 3D-Oberflächendaten und Bilddaten bereitgestellt werden (Schritt 1). A development of the invention can provide that 3D surface data and image data are previously provided (step 1 ).

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass zuvor Abbildungsparameter festgelegt werden (Schritt 2). A further development of the invention can provide that imaging parameters are previously defined (step 2 ).

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass zuvor Planungsparameter bestimmt werden (Schritt 3). A further development of the invention can provide that planning parameters are previously determined (step 3 ).

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass zuvor der kartesische Verlauf der Bearbeitungsbahnen geplant wird (Schritt 4). A development of the invention can provide that the Cartesian course of the machining paths is planned beforehand (step 4 ).

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass zuvor geprüft wird, ob die Bahnplanung zulässig ist (Schritt 5). A development of the invention can provide that it is checked beforehand whether the path planning is permissible (step 5 ).

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass im Falle des Prüfungsergebnisses „nein“ geprüft wird, ob die Planungsparameter optimal sind (Schritt 6). A development of the invention can provide that in the case of the test result "no" is checked whether the planning parameters are optimal (step 6 ).

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass der Manipulator höchstens sechs Achsen (Bewegungsfreiheitsgrade) besitzt. A development of the invention may provide that the manipulator has at most six axes (degrees of freedom of movement).

Ausführungsbeispiele embodiments

Die Erfindung und deren vorteilhafte Weiterbildungen werden im Folgenden am Beispiel konkreter Ausführungsformen und mit Bezug zu den Figuren beschrieben. Die Figuren zeigen: The invention and its advantageous developments are described below using the example of specific embodiments and with reference to the figures. The figures show:

1 einen Ablaufplan einer bevorzugen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und 1 a flowchart of a preferred embodiment of the method according to the invention; and

2 bis 9 perspektivische Darstellungen einer Kfz-Tür und eines (schematisch und in verschiedenen Positionen dargestellten) Roboters zum Bewegen eines Druckkopfes und eines Trockners. 2 to 9 perspective views of a motor vehicle door and a robot (shown schematically and in various positions) for moving a print head and a dryer.

In der bevorzugten Ausführungsform wird die Erfindung für die automatische Bahnplanung und Erzeugung eines Roboterprogramms für einen Tintenstrahldrucker für 3D-Oberflächen genutzt. Der Tintenstrahldrucker besteht dabei zumindest aus einem Roboter oder Manipulator und einem Tintenstrahldruckkopf (Ink-Jet-Kopf) zum Aufsprühen von Farbe (Tinte, Lack) auf die zu bebildernde Oberfläche, kann aber auch weitere Komponenten enthalten, wie zusätzliche Druckköpfe für mehrfarbigen Druck, Pinning-Module, UV-Trockner, IR-Trockner, Grundierungseinrichtungen, Plasma- oder Beflammungsdüsen, Tintenversorgungen. Der Roboter kann den Druckkopf, die Druckköpfe oder anderen Werkzeuge relativ zur 3D-Oberfläche bewegen. Möglich ist, dass der Druckkopf und ggf. weitere Werkzeuge vom Roboter über die 3D-Oberfläche bewegt werden oder der Roboter das Objekt mit der zu bebildernden 3D-Oberfläche relativ zum Druckkopf und ggf. weiteren Werkzeugen bewegt. Bei dem Roboter handelt es sich vorzugsweise um einen Roboter mit 6 Achsen (Bewegungsfreiheitsgraden; vgl. Bezugszeichen 23.1 bis 23.6 der 2), wie einen 6-Achs-Knickarmroboter oder einen Linearroboter mit 3 Linearachsen und 3 zusätzlichen rotatorischen Achsen. Damit ist die Relativposition und Relativorientierung der Werkzeuge zur Oberfläche wählbar. In the preferred embodiment, the invention is used for automatic path planning and robot program generation for a 3D surface ink jet printer. The ink jet printer consists at least of a robot or manipulator and an ink jet print head (ink jet head) for spraying ink (ink, paint) on the surface to be imaged, but may also contain other components, such as additional printheads for multicolor printing, pinning Modules, UV dryers, IR dryers, primers, plasma or flame nozzles, ink supplies. The robot can move the printhead, printheads, or other tools relative to the 3D surface. It is possible that the print head and possibly other tools are moved by the robot over the 3D surface or the robot moves the object with the 3D surface to be imaged relative to the print head and possibly other tools. The robot is preferably a robot with 6 axes (degrees of freedom of movement; 23.1 to 23.6 of the 2 ), such as a 6-axis articulated robot or a linear robot with 3 linear axes and 3 additional rotary axes. Thus, the relative position and relative orientation of the tools to the surface can be selected.

Erfindungsgemäß wird auf Basis eines 3D-Modells der Oberfläche des zu bebildernden Objekts, der Aufgabendefinition zur Platzierung eines Bildes auf der Oberfläche sowie der das Bild beschreibenden Daten automatisiert ein Roboterprogramm erzeugt, das die Bewegungen des Roboters beschreibt und Steuerbefehle für die Komponenten des Tintenstrahldruckers enthält, wie z.B. zur Synchronisierung von Ink-Jet-System und Trockner mit der Roboterbewegung. Dieses Programm kann der Roboter zum Bebildern der Oberfläche des Objekts dann ausführen. Der Begriff Bild schließt auch Schrift ein, so dass die Erfindung auch das Beschriften von 3D-Oberflächen umfasst. According to the invention, based on a 3D model of the surface of the object to be imaged, the task definition for the placement of an image On the surface as well as the data describing the image, a robot program automatically generates, which describes the movements of the robot and contains control commands for the components of the inkjet printer, such as for synchronization of ink-jet system and dryer with the robot movement. This program can then be executed by the robot to image the surface of the object. The term image also includes writing, so that the invention also includes the labeling of 3D surfaces.

Bei den gezeigten Beispielen wurden separate Druckbahnen für das Drucken mit einem Druckkopf und Trocknungsbahnen mit einem Strahlungstrockner geplant, wobei Druckkopf und Trockner in einem direkte Strahlung zwischen Trockner und Druckkopf verhindernden Winkel auf einem gemeinsamen Träger am Flansch eines Roboters montiert sind. In the examples shown, separate printing webs were designed for printing with a printhead and drying webs with a radiation dryer wherein printhead and dryer are mounted in direct radiation between dryer and printhead preventing angles on a common support on the flange of a robot.

Die Bahnplanung erfolgt auf Basis von 3D-Oberflächendaten der zu bebildernden oder zu behandelnden Oberfläche. Diese können z.B. in Form von Dreiecken im STL-Format, durch NURBS oder als CAD-Daten gegeben sein. Um die Roboterbahnen zur Bebilderung der 3D-Oberfläche planen zu können, sind noch die digitalen Bilddaten bereitzustellen und die Lage des Bildes auf der Oberfläche und ggf. weitere Abbildungsparameter festzulegen. Zudem stellt noch die Lage der 3D-Oberfläche relativ zum Roboter einen wesentlichen Planungsparameter dar, welcher durch Verschieben und Verdrehen der 3D-Oberfläche relativ zum Roboter angepasst werden kann. The path planning is based on 3D surface data of the surface to be imaged or treated. These may e.g. in the form of triangles in STL format, by NURBS or as CAD data. In order to be able to plan the robot paths for imaging the 3D surface, the digital image data must still be provided and the position of the image on the surface and, if necessary, further imaging parameters defined. In addition, the position of the 3D surface relative to the robot represents a significant planning parameter, which can be adjusted by moving and rotating the 3D surface relative to the robot.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die kartesische Planung der Bearbeitungsbahnen mit den in den deutschen Patentanmeldungen derselben Patentanmelderin DE 10 2014 011 301 , DE 10 2014 221 103 und DE 10 2014 008 470 beschriebenen Verfahren. In the preferred embodiment, the Cartesian planning of the processing tracks with the same in the German patent applications the same patent applicant DE 10 2014 011 301 . DE 10 2014 221 103 and DE 10 2014 008 470 described method.

In 1 ist ein beispielhafter Ablauf der Bebilderung von 3D-Oberflächen mit restriktionsbasierter Bahnplanung dargestellt. Die folgenden Absätze beschreiben Verfahrensschritte, die der Vorbereitung für die erfindungsrelevanten Verfahrensschritte dienen. In 1 an example flow of imaging 3D surfaces with restriction-based path planning is shown. The following paragraphs describe process steps that serve to prepare for the process steps relevant to the invention.

3D-Oberflächendaten und Bilddaten bereitstellen (Schritt 1): Anfangs werden die 3D-Daten, welche die Oberfläche beschreiben, z.B. in Form einer STL-Datei mit die Oberfläche definierenden Dreiecken, sowie die Bilddaten bereitgestellt. Bei austauschbarem Bildinhalt beschreiben die Bilddaten zumindest die Größe des Bildes bzw. einen Platzhalter für das Bild. Provide 3D surface data and image data (step 1 ): Initially, the 3D data describing the surface, eg in the form of an STL file with triangles defining the surface, and the image data are provided. With exchangeable image content, the image data describe at least the size of the image or a placeholder for the image.

Abbildungsparameter festlegen (Schritt 2): Die Abbildungsparameter legen die auszuführende Aufgabe fest. Sie beschreiben die gewünschte Position und Orientierung des Bildes auf der Oberfläche und ggf. weitere Eigenschaften der Abbildung, wie z.B. Verzerrungen. Diese Festlegungen können z.B. an Hand der visualisierten 3D-Oberflächendaten interaktiv durch den Bediener erfolgen oder automatisch an Hand allgemeiner Vorgaben, welche auf Basis von Eigenschaften des 3D-Modells konkretisiert werden. Das so definierte Ergebnis kann bereits vor der Bahnplanung zur Kontrolle in virtueller Form mit einer geeigneten Software visualisiert werden. Set imaging parameters (step 2 ): The mapping parameters determine the task to be performed. They describe the desired position and orientation of the image on the surface and possibly further properties of the image, such as distortions. These determinations can be made interactively by the operator, for example, on the basis of the visualized 3D surface data, or automatically on the basis of general specifications, which are substantiated on the basis of properties of the 3D model. The result defined in this way can already be visually visualized with a suitable software before the path planning for control in virtual form.

Planungsparameter bestimmen (Schritt 3): Da die Bahnplanung zahlreiche Freiheitsgrade aufweist, werden zunächst die Planungsparameter bestimmt, welche die Ausprägung dieser Freiheitsgrade festlegen. Zusammen mit dem Bahnplanungsalgorithmus, den 3D-Oberflächendaten und den Bilddaten resultieren aus den Planungsparametern eindeutige Bahnen. Die Planungsparameter beeinflussen die Qualität der Bearbeitungsbahnen, insbesondere die Druckqualität bei den Druckbahnen. Die Planungsparameter können im einfachsten Fall manuell durch den Bediener festgelegt werden. Ebenso ist es möglich, zumindest einen Teil der Planungsparameter automatisch zu bestimmen, z.B. durch den in DE 10 2014 008 470 (Planung optimaler Bahnen beim 3D-Inkjet) beschriebenen Algorithmus. Beispiele für Planungsparameter sind die einzuhaltenden Abstände der Werkzeuge zur Oberfläche und die Art der Neigungsanpassung an die Oberfläche auf den Bearbeitungsbahnen, der Kollisionssicherheitsabstand, die Maximalwerte für Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck der Werkzeuge auf den Bearbeitungs- und Übergangsbahnen, die Verlaufszeit der Tinte zwischen Druck und Trocknung, die Druckstreifenbreiten, die Anzahl der Druckbahnen, die Hauptbewegungsrichtung auf den Bearbeitungsbahnen, die Lage der 3D-Oberfläche zum Manipulator. Neben den leicht veränderlichen Planungsparametern gibt es noch zahlreiche weitere Daten, welche die Bahnplanung beeinflussen, wie die Kinematik des Manipulators, 3D-Modelle der Oberfläche, des Manipulators und ggf. weiterer für die Kollisionsvermeidung zu berücksichtigender Objekte. Als Besonderheit kann die Änderung der Lage der 3D-Oberfläche zum Manipulator manuelle Schritte zum Bewegen von Objekten einschließen. Determine planning parameters (step 3 ): Since the path planning has numerous degrees of freedom, the planning parameters which determine the extent of these degrees of freedom are first of all determined. Together with the path planning algorithm, the 3D surface data and the image data, unique paths result from the planning parameters. The planning parameters influence the quality of the processing paths, in particular the print quality in the printing webs. The planning parameters can be set manually by the operator in the simplest case. It is also possible to automatically determine at least part of the planning parameters, eg by the in DE 10 2014 008 470 (Planning optimal paths in 3D inkjet) algorithm. Examples of planning parameters are the distances of the tools to the surface to be maintained and the nature of the inclination adjustment to the surface on the machining paths, the collision safety distance, the maximum values for speed, acceleration and jerk of the tools on the processing and transition paths, the ink's running time between pressure and Drying, the pressure strip widths, the number of pressure paths, the main movement direction on the processing paths, the position of the 3D surface to the manipulator. In addition to the slightly variable planning parameters, there are numerous other data that influence the path planning, such as the kinematics of the manipulator, 3D models of the surface, the manipulator and possibly other for the collision avoidance to be considered objects. As a special feature, changing the position of the 3D surface to the manipulator may include manual steps to move objects.

Kartesischen Verlauf der Bearbeitungsbahnen (Messbahnen, Vorbehandlungsbahnen, Druckbahnen, Trocknungsbahnen, etc.) planen (Schritt 4): Mit den 3D-Oberflächendaten, den Bilddaten und den Planungsparametern werden die Bearbeitungsbahnen geplant, d.h. nach einem festgelegten Algorithmus berechnet. Dabei wird zunächst nur der kartesische Positions- und Orientierungsverlauf der Werkzeuge in einem Basiskoordinatensystem entlang der Bearbeitungsbahnen relativ zur 3D-Oberfläche geplant. Ein diese sechs Werte (drei Positionskoordinaten und drei Orientierungswerte) zusammenfassender Vektor wird in der Robotik häufig als Frame bezeichnet. Berechnet wird an dieser Stelle also nur der Frames-Verlauf, während der zugehörige Achswerteverlauf noch nicht berechnet werden braucht. Weil die Berechnung des Achswerteverlaufs aus dem Frames-Verlauf, d.h. die Berechnung der inversen Kinematik, häufig sehr aufwendig ist, wird so beträchtlicher Rechenaufwand vermieden. Cartesian course of the processing paths (measuring tracks, pre-treatment tracks, printing lines, drying tracks, etc.) plan (step 4 ): With the 3D surface data, the image data and the planning parameters, the processing paths are planned, ie calculated according to a defined algorithm. Initially, only the Cartesian position and orientation course of the tools in a basic coordinate system along the machining paths relative to the 3D surface is planned. One of these six values (three Position coordinates and three orientation values) is often called a frame in robotics. At this point, only the frames history is calculated, whereas the associated axis value curve does not need to be calculated yet. Because the calculation of the Achswerteverlaufs from the frames history, ie the calculation of the inverse kinematics, often very expensive, thus considerable computational effort is avoided.

Wenn die Planungsparameter, z.B. im Rahmen einer Optimierung gemäß der oben genannten DE 10 2014 008 470 , zumindest teilweise automatisch bestimmt werden und dabei der kartesische Verlauf der Bearbeitungsbahnen im Rahmen der Planungsparameter-Optimierung bereits berechnet wurde, reduziert sich dieser Schritt auf die Auswahl der mit den optimalen Planungsparametern resultierenden Bahnplanung. If the planning parameters, eg as part of an optimization according to the above DE 10 2014 008 470 , at least partially determined automatically and the Cartesian course of the processing paths has already been calculated within the framework of the planning parameter optimization, this step is reduced to the selection of the path planning resulting with the optimal planning parameters.

Prüfung, ob die Bahnplanung zulässig ist (Schritt 5): Wenn mit den Planungsparametern bereits auf Basis der Frames keine zulässige Bahnplanung resultiert, z.B. weil zur Vermeidung von Kollisionen der maximal erlaubte Düsenabstand überschritten würde, dann müssen die Planungsparameter geändert werden. Wurden die Planungsparameter manuell bestimmt, so kann der Bediener die Planungsparameter interaktiv so lange anpassen, bis eine zulässige Bahnplanung resultiert. Sehr vorteilhaft ist dabei die kurze mögliche Zykluszeit dieser Iterationen, da bis zu diesem Punkt keine inverse Kinematik berechnet werden braucht. Check whether the path planning is permissible (step 5 ): If with the planning parameters already on the basis of the frames no permissible path planning results, eg because in order to avoid collisions the maximally permitted nozzle distance would be exceeded, then the planning parameters must be changed. If the planning parameters have been determined manually, the operator can adjust the planning parameters interactively until a permissible path planning results. Very advantageous is the short possible cycle time of these iterations, since up to this point no inverse kinematics needs to be calculated.

Prüfung, ob die Planungsparameter optimal sind (Schritt 6): Wurden die Planungsparameter im Rahmen einer Optimierung automatisch bestimmt, z.B. gemäß der oben genannten DE 10 2014 008 470 , dann wird die Bahnplanung nur in Ausnahmefällen unzulässig sein. Dies kann z.B. auftreten, wenn aufgrund der Abmessungen des Druckkopfes in Verbindung mit einer problematischen Oberflächentopologie die zu bebildernden Bereiche überhaupt nicht erreichbar sind. In diesem Fall ist selbst mit den optimalen Planungsparametern keine zulässige Bahnplanung für die vorgegebene Aufgabe möglich. Durch eine Wahl anderer Abbildungsparameter kann dann z.B. die Bebilderung problematischer Oberflächenbereiche vermieden werden. Auch bei manueller Festlegung der Planungsparameter kann dies erforderlich sein, wenn selbst mit den besten gefundenen Planungsparametern keine zulässige Bahnplanung resultiert. Check whether the planning parameters are optimal (step 6 ): Were the planning parameters automatically determined as part of an optimization, eg according to the above DE 10 2014 008 470 , then the railway planning will be inadmissible only in exceptional cases. This can occur, for example, if due to the dimensions of the print head in connection with a problematic surface topology, the areas to be imaged are not reachable at all. In this case, even with the optimal planning parameters, no permissible path planning for the given task is possible. By choosing other imaging parameters, eg the imaging of problematic surface areas can be avoided. Even with manual definition of the planning parameters, this may be necessary if even with the best found planning parameters no permissible path planning results.

Die folgenden Absätze beschreiben Verfahrensschritte, die die erfindungswesentlichen Verfahrensschritte darstellen:
(Hypothetischen) A priori Achsstellungsverlauf für die Bearbeitungsbahnen berechnen (Schritt 7): Die Druckqualität wird hauptsächlich durch den bis zu diesem Punkt berechneten kartesischen Verlauf der Bearbeitungsbahnen bestimmt. Dabei war es nicht notwendig, die Achsstellungen zu berücksichtigen, wodurch eine aufwendige Berechnung der inversen Kinematik vermieden wurde und die Druckqualität sehr effizient optimiert werden konnte. Eine vollständige automatische Bahnplanung erfordert jedoch auch die Berücksichtigung der Achsbegrenzungen, der Vermeidung von Kollisionen des Roboterarms mit anderen Objekten und ggf. von Einschränkungen durch Leitungen zu bewegten Werkzeugen, z.B. zur Tintenversorgung und Ansteuerung eines Druckkopfes. Dazu ist die Kenntnis der jeweiligen Achsstellungen bei den Frames erforderlich. Mit Hilfe der inversen Kinematik lassen sich Achsstellungen zu den Frames im Arbeitsraum berechnen, wobei diese in der Regel nicht eindeutig sind. So ergeben sich z.B. bei der häufig anzutreffenden symmetrischen Anordnung der Achsen 4–6 (vgl. Bezugszeichen 23.4 bis 23.6 der 2) bei 6-Achs-Knickarmrobotern meist mehrere Möglichkeiten für Stellungen der Achsen 4–6 beim gleichen Frame, die schnell ineinander umgerechnet werden können. So entsprechen z.B. die acht Achsstellungen [–106.27, –80.88, 140.40, 222.13, 78.08, –246.21], [–106.27, –80.88, 140.40, –222.13, 78.08, 113.79], [–106.27, –80.88, 140.40, –42.13, –78.08, –66.21], [–106.27, –80.88, 140.40, –42.13, –78.08, 293.79], [–106.27, –80.88, 140.40, 137.87, 78.08, –246.21], [–106.27, –80.88, 140.40, 137.87, 78.08, 113.79], [–106.27, –80.88, 140.40, 317.87, –78.08, –66.21], [–106.27, –80.88, 140.40, 317.87, –78.08, 293.79] alle der gleichen kartesischen Stellung im Raum (d.h. dem gleichen Frame).
The following paragraphs describe process steps which represent the process steps essential to the invention:
(Hypothetical) Calculate a priori axis position curve for the machining paths (step 7 ): The print quality is mainly determined by the Cartesian course of the processing paths calculated up to this point. It was not necessary to consider the axis positions, whereby a complex calculation of the inverse kinematics was avoided and the print quality could be optimized very efficiently. However, complete automatic path planning also requires consideration of axis limitations, avoidance of collisions of the robotic arm with other objects, and possibly restrictions due to lines to moving tools, eg, for ink supply and control of a printhead. This requires knowledge of the respective axis positions in the frames. With the help of the inverse kinematics axis positions can be calculated to the frames in the working space, whereby these are usually not clear. Thus arise, for example, in the often encountered symmetrical arrangement of the axes 4-6 (see reference numerals 23.4 to 23.6 of the 2 ) with 6-axis articulated robots usually several possibilities for positions of the axes 4-6 in the same frame, which can be quickly converted into each other. Thus, for example, the eight axle positions correspond to [-106.27, -80.88, 140.40, 222.13, 78.08, -246.21], [-106.27, -80.88, 140.40, -222.13, 78.08, 113.79], [-106.27, -80.88, 140.40, - 42.13, -78.08, -66.21], [-106.27, -80.88, 140.40, -42.13, -78.08, 293.79], [-106.27, -80.88, 140.40, 137.87, 78.08, -246.21], [-106.27, -80.88 , 140.40, 137.87, 78.08, 113.79], [-106.27, -80.88, 140.40, 317.87, -78.08, -66.21], [-106.27, -80.88, 140.40, 317.87, -78.08, 293.79] all the same Cartesian position in the Space (ie the same frame).

Da es für jede Bearbeitungsbahn in der Regel mehrere zu deren kartesischem Verlauf passende Achsstellungsverläufe gibt und für die dazwischen verlaufenden Übergangsbahnen prinzipiell unendlich viele Möglichkeiten zulässiger Bahnverläufe existieren, stellt die vollständige automatische Bahnplanung ein komplexes Planungsproblem dar, dessen Lösung die Voraussetzung für eine wirtschaftliche Losgröße 1-Produktion ist. Nicht nur durch die erforderliche Kenntnis der Achsstellungsverläufe und den häufig großen Aufwand zur Berechnung der inversen Kinematik sind die Berechnung und der Vergleich aller möglichen Bahnkombinationen in der Regel nicht möglich oder mit hohen Planungszeiten verbunden. Since there are usually several axis position profiles which are suitable for each machining path and, in principle, there are infinite possibilities for permissible path paths for the intermediate transition paths, complete automatic path planning represents a complex planning problem whose solution is the prerequisite for an economical lot size. Production is. Not only due to the required knowledge of the axis position curves and the often great effort for calculating the inverse kinematics, the calculation and the comparison of all possible path combinations are usually not possible or associated with high planning times.

Zur erfindungsgemäßen Lösung des komplexen Planungsproblems wird die Bahnplanung in Teilprobleme zerlegt, welche es erlauben, die Zahl der erforderlichen Berechnungen der inversen Kinematik und damit die Rechenzeit weitgehend zu reduzieren. For solving the complex planning problem according to the invention, the path planning is subdivided into subproblems which make it possible to largely reduce the number of calculations required for inverse kinematics and thus the computing time.

Zu dem kartesischen Verlauf jeder Bearbeitungsbahn wird mit Hilfe der inversen Kinematik zunächst ein zugehöriger (hypothetischer) a priori Achsstellungsverlauf ermittelt. Dabei ist die Einhaltung von Restriktionen unerheblich, da es sich in der Regel nicht um den endgültig geplanten Achsstellungsverlauf handelt. For the Cartesian course of each machining path, an associated (hypothetical) a priori Achsstellungverlauf is determined using the inverse kinematics first. It is the compliance of Restrictions irrelevant, since it is usually not the final planned Achsstellungsverlauf.

Mögliche Achsstellungsverläufe für die Bearbeitungsbahnen ermitteln (Schritt 8): Aus dem (hypothetischen) Achsstellungsverlauf können ohne Berechnung der inversen Kinematik die anderen zum gleichen kartesischen Verlauf gehörigen Achsstellungsverläufe abgeleitet werden. Bei Durchfahren einer Singularitätsstellung auf einer Bearbeitungsbahn würde die Bahngenauigkeit beeinträchtigt und die Bahngeschwindigkeit stark schwanken. Das Ausführungsbeispiel sieht daher vor, Bearbeitungsbahnen mit solchen Achsstellungsverläufen als nicht realisierbar zu klassifizieren. Solange keine Singularitätsstellungen durchfahren werden, ist aufgrund der Stetigkeit des Achsstellungsverlaufes bei einer 6-Achs-Kinematik, wie z.B. einem Knickarm-Roboter, eine Achsstellung durch den zugehörigen Frame und die unmittelbar vorhergehende Achsstellung eindeutig festgelegt. Aus der Anfangsachsstellung des (hypothetischen) Achsstellungsverlaufs und den Achs- und Leitungsrestriktionen lassen sich alle restriktionseinhaltenden Anfangsachsstellungen je Bearbeitungsbahn berechnen. Auch die zugehörigen weiteren Achsstellungsverläufe lassen sich mit dem (hypothetischen) Achsstellungsverlauf dann berechnen. Mögliche Achsstellungsverläufe einer Bearbeitungsbahn sind dann all jene, welche die Restriktionen für die gesamte Bahn einhalten und auch keine Singularitätsstellung durchlaufen. Determine possible axis position curves for the machining paths (step 8th ): From the (hypothetical) Achsstellungsverlauf can be derived without calculation of the inverse kinematics, the other belonging to the same Cartesian course Achsstellungsverläufe. When traversing a singularity position on a machining path, the path accuracy would be impaired and the web speed would fluctuate greatly. The embodiment therefore provides that machining paths with such Achsstellungsverläufen be classified as unrealizable. As long as no singularity positions are passed through, due to the continuity of the axis position progression in a 6-axis kinematics, such as an articulated arm robot, an axis position is clearly defined by the associated frame and the immediately preceding axis position. From the initial axial position of the (hypothetical) Achsstellungsverlaufs and the axis and line restrictions, all restriction-containing initial axial positions per processing path can be calculated. The associated further axis position curves can also be calculated with the (hypothetical) axis position curve. Possible Achsstellungsverläufe a machining path are then all those who comply with the restrictions on the entire train and also go through no Singularitätsstellung.

Prüfung, ob alle Bahnen realisierbar sind (Schritt 9): Eine Bearbeitungsbahn ist dann realisierbar, wenn es zumindest einen möglichen Achsstellungsverlauf dazu gibt. Sind nicht alle Bearbeitungsbahnen realisierbar, so sind die Planungsparameter oder ggf. die Abbildungsparameter anzupassen. Wenn eine Bearbeitungsbahn den Arbeitsraum des Manipulators verlässt, kann ggf. durch eine Lageänderung der 3D-Oberfläche zum Manipulator (bzw. der Werkzeuge zum Manipulator bei bewegter Oberfläche) eine günstigere Platzierung der Bearbeitungsbahnen innerhalb des Arbeitsraums des Manipulators erreicht werden, welche eine implizite Änderung der Planungsparameter bedeutet. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist die Realisierbarkeit der Bearbeitungsbahnen bereits frühzeitig bekannt, so dass die Planungszeit auch bei iterativ erforderlichen Parameteränderungen gering bleibt. Check whether all lanes can be realized (step 9 ): A machining path can be realized if there is at least one possible axis course. If not all processing paths can be realized, then the planning parameters or possibly the imaging parameters must be adapted. If a processing path leaves the working space of the manipulator, a change in the position of the 3D surface to the manipulator (or the tools to the manipulator with a moving surface) may result in a more favorable placement of the processing paths within the working space of the manipulator, which implies an alteration of the Planning parameter means. By the method according to the invention, the feasibility of the processing paths is already known at an early stage, so that the planning time remains low even with iteratively required parameter changes.

Präferierten Achsstellungsverlauf für jede Bearbeitungsbahn auswählen (Schritt 10): Wenn verschiedene Achsstellungsverläufe zur Realisierung des kartesischen Verlaufs einer Bearbeitungsbahn möglich sind, dann wird im Ausführungsbeispiel nun der präferierte Verlauf ausgewählt. Dieser Schritt erlaubt es, die Komplexität der weiteren Bahnplanung durch die Auswahl einer Kombinationsmöglichkeit deutlich zu reduzieren und dadurch die Bahnplanung zu beschleunigen. Select preferred axle position curve for each machining path (step 10 ): If different Achsstellungsverläufe for the realization of the Cartesian course of a machining path are possible, then the preferred course is selected in the embodiment. This step makes it possible to significantly reduce the complexity of further path planning by selecting a combination option and thereby speeding up the path planning.

Kriterien zur Auswahl der präferierten Achsstellungsverläufe sind die Vermeidung von Achskonfigurationswechseln (Vermeidung des Durchfahrens von Singularitäten auch auf den Übergangsbahnen) und ein insgesamt möglichst kurzer Bahnverlauf. Da die Länge der Bearbeitungsbahnen bereits feststeht, reicht eine Betrachtung der Übergangsbahnen. Deren Anfangs- und Endachsstellung ist durch die End- und Anfangsachsstellung der Bearbeitungsbahnen sowie die Start- und Endachsstellungen der Gesamtplanung gegeben, von welcher der Manipulator am Anfang startet und bei der er zum Schluss wieder endet. Criteria for selecting the preferred axle position curves are the avoidance of axle configuration changes (avoiding the passage of singularities also on the transition tracks) and a total track trajectory that is as short as possible. Since the length of the processing paths is already fixed, a consideration of the transition paths is sufficient. Their initial and final axial position is given by the final and initial axial position of the machining paths and the start and Endachsstellungen the overall planning, from which the manipulator starts at the beginning and ends at the end again.

Im ersten Schritt wird versucht, die Menge der Achsstellungsverläufe auf solche mit einheitlicher Achskonfiguration zu reduzieren, nach Möglichkeit mit der Achskonfiguration der Startstellung. Die Achskonfiguration der Achse 5 (vgl. Bezugszeichen 23.5 der 2) zweier Achsstellungen eines üblichen 6-Achs-Knickarmroboters stimmt z.B. überein, wenn die Winkel der Achse 5 das gleiche Vorzeichen haben. Bei gleicher Konfiguration braucht bei der Fahrt zwischen den Achsstelllungen dann keine Singularitätsstellung durchfahren zu werden. In the first step, an attempt is made to reduce the amount of the axis position curves to those with a uniform axis configuration, if possible with the axis configuration of the start position. The axis configuration of the axis 5 (see reference numeral 23.5 of the 2 ) of two axis positions of a conventional 6-axis articulated robot agrees, for example, if the angles of the axis 5 have the same sign. With the same configuration, no singularity position needs to be traversed during the drive between the axle positions.

Im zweiten Schritt des bevorzugten Ausführungsbeispiels wird die bezüglich einer Gütefunktion am besten bewertete Kombination von Achsstellungsverläufen der Bearbeitungsbahnen gewählt. Weil der konkrete Verlauf der Übergangsbahnen erst später geplant wird, erfolgt die Bewertung an Hand von bereits bekannten Eigenschaften, wie die Häufigkeit erforderlichen Durchfahrens von Singularitätsstellungen, die maximal erforderliche Achsstellungsänderung auf den Übergangsbahnen und ggf. die maximale Leitungsbelastung. Die Leitungsbelastung ist dann relevant, wenn Leitungen, z.B. zur Tintenversorgung, zu durch den Manipulator bewegten Werkzeugen führen. Selbst bei Einhaltung der Leitungsrestriktionen werden Leitungen tendenziell stärker belastet, wenn sie stärker verdreht oder gebogen werden. Leitungsbelastung und die Einhaltung von Leitungsrestriktionen können bei geeigneter Leitungsführung z.B. über die Relativstellung der Achsen 4 und 6 grob bestimmt oder mit Hilfe eines umfassenderen die Leitungsführung einschließenden mechanischen Modells des Manipulators genauer berechnet werden. Mit der maximal erforderlichen Achsstellungsänderung einer Übergangsbahn zwischen der letzten Achsstellung der vorhergehenden Bearbeitungsbahn und der ersten Achsstellung der nachfolgenden Bearbeitungsbahn steigt unter Annahme einer PTP-Bewegung auch die Zeitdauer für die Übergangsbahn. Da der genaue Bahnverlauf der Übergangsbahnen zu diesem Zeitpunkt noch nicht feststeht, ist diese Annahme ein wesentlicher Baustein, die Komplexität der Bahnplanung durch eine gütebasierte Vorabauswahl der Achsstellungsverläufe der Bearbeitungsbahnen zu reduzieren. Folgt auf jede Druckbahn eine separate Trocknungsbahn, z.B. um gedruckte UV-Tinte innerhalb eines begrenzten Verlaufszeitfensters mit einem UV-Strahler zu trocknen, so ist für den Prozess die Zeitdauer der Übergangsbahn zwischen Druckbahn und Trocknungsbahn relevant. Dafür wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel die Gewichtung der maximal erforderlichen Achsstellungsänderung dieser Übergangsbahnen in der Gütefunktion höher gewählt als die der anderen Übergangsbahnen, deren Länge ja nur die Gesamtdauer aller Bahnen beeinflusst, nicht jedoch die Prozessqualität. In the second step of the preferred embodiment, the best rated combination of axis position curves of the machining paths is selected. Since the concrete course of the transition lanes will be planned later, the evaluation is done on the basis of already known properties, such as the frequency required to pass through singularity positions, the maximum required Achsstellungsänderung on the transition lanes and possibly the maximum line load. The line load is relevant when lines, eg for ink supply, lead to moving tools through the manipulator. Even if the line restrictions are adhered to, lines tend to be more heavily loaded if they are twisted or bent more. Line loading and compliance with line restrictions can be coarsely determined with suitable routing, for example via the relative position of the axes 4 and 6, or more accurately calculated using a more comprehensive mechanical model of the manipulator including the routing. With the maximum required Achsstellungsänderung a transition path between the last axis position of the previous machining path and the first Achsstellung the subsequent machining path increases, assuming a PTP movement and the time period for the transition path. Since the exact trajectory of the transition paths is not yet established at this time, this assumption is an essential component, to reduce the complexity of the path planning by a quality-based preselection of the axis course of the processing tracks. If a separate drying path follows each printing web, for example to dry printed UV ink within a limited running time window with a UV lamp, the duration of the transition path between the printing web and the drying web is relevant for the process. For this purpose, in the preferred embodiment, the weighting of the maximum required change in position of these transitional paths in the quality function is higher than that of the other transition paths whose length only affects the total duration of all paths, but not the process quality.

Um die bezüglich der Gütefunktion besten Achsstellungsverläufe für alle Bearbeitungsbahnen auszuwählen, müssen alle Kombinationen möglicher Achsstellungsverläufe berücksichtigt werden. Bei umfangreicheren Planungsaufgaben können sich allerdings sehr viele Kombinationsmöglichkeiten ergeben, bei 10 Druck- mit nachfolgenden Trocknungsbahnen mit je vier möglichen Achsstellungsverläufen z.B. bereits über eine Billion (genau 4^20 = 1.099.511.627.776). Erfindungsgemäß wird das umfangreiche Planungsproblem deshalb an dieser Stelle wieder in unabhängig lösbare Teilprobleme zerlegt. Abhängig von der Kinematik des Manipulators, der Anordnung der Werkzeuge auf dem Manipulator und der Lage sowie der Orientierung der Oberfläche zum Manipulator (oder bei bewegter Oberfläche der Anordnung der Oberfläche auf dem Manipulator und der Lage sowie der Orientierung der Werkzeuge zum Manipulator), ergibt sich für manche Bearbeitungsbahnen häufig nur ein möglicher Achsstellungsverlauf, während für andere viele Möglichkeiten existieren. Die Erfindung sieht daher vor, Blöcke aufeinanderfolgender Bearbeitungsbahnen mit mehreren möglichen Achsstellungsverläufen zwischen Bearbeitungsbahnen mit nur einem möglichen Achsstellungsverlauf zu bilden und in diesen Blöcken separat die beste Kombination von Achsstellungsverläufen zu ermitteln. Im obigen Beispiel reduzieren sich z.B. die Zahl der zu untersuchenden Kombinationsmöglichkeiten um einen Faktor 838.861 auf 4^9 + 4^10 = 1.310.720, falls es für die fünfte Trocknerbahn nur einen möglichen Achsstellungsverlauf gibt. Häufig resultieren sogar Blöcke der Länge 1, wenn etwa durch die Anordnung der unterschiedlichen Werkzeuge auf dem Manipulator für alle Trocknungsbahnen nur jeweils ein Achsstellungsverlauf möglich ist. Trotzdem können sich auch innerhalb der Blöcke sehr viele Kombinationsmöglichkeiten ergeben. Die Erfindung sieht daher vor, dass nur bis zu einem Grenzwert (z.B. 1024) alle möglichen Kombinationen (Brute Force) innerhalb der Blöcke berücksichtigt werden. Übersteigt die Zahl möglicher Kombinationsmöglichkeiten den Grenzwert, dann werden heuristikbasiert nur solche ausgewählt, zu denen erfahrungsgemäß die beste Kombinationsmöglichkeit gehört. Für mehrere näherungsweise in die gleiche Richtung verlaufende Bearbeitungsbahnen, wie sie sich beim Aufbau eines Druckbildes aus seitlich aneinandergrenzenden Bahnen ergeben, werden im bevorzugten Ausführungsbeispiel dann nur jene untersucht, bei denen die Achsstellungen benachbarter Bahnen für das selbe Werkzeug am ähnlichsten sind. Bei abwechselnden Druck- und Trocknungsbahnen reicht es dann aus, alle Kombinationen möglicher Achsstellungsverläufe der ersten Druckbahn und der ersten Trocknungsbahn eines Blockes zu untersuchen und für die weiteren Bearbeitungsbahnen des Blockes nur jenen Achsstellungsverlauf zu kombinieren, bei welchem der Betrag der maximalen Achsstellungsdifferenz zur vorhergehenden Druck- bzw. Trocknungsbahn bei der Anfangsachsstellung am kleinsten ist. Die Zahl der zu untersuchenden Kombinationsmöglichkeiten würde sich bei obigem Beispiel dann um den Faktor 68.719.476.736 auf 16 reduzieren, so dass eine kurze Planungszeit ermöglicht wird, wobei eine nahezu optimale mit hoher Wahrscheinlichkeit sogar die optimale Kombination der Achsstellungsverläufe gefunden wird. In order to select the best axis position curves for all machining paths with regard to the quality function, all combinations of possible axis position curves must be taken into account. In the case of more extensive planning tasks, however, a great many combination possibilities can result, for 10 printing presses with subsequent drying paths, each with four possible axis position curves, e.g. already over a trillion (exactly 4 ^ 20 = 1,099,511,627,776). According to the invention, the extensive planning problem is therefore decomposed at this point again into independently solvable sub-problems. Depending on the kinematics of the manipulator, the arrangement of the tools on the manipulator and the position and the orientation of the surface to the manipulator (or moving surface of the arrangement of the surface on the manipulator and the position and the orientation of the tools to the manipulator), arises For some machining paths often only one possible Achsstellungsverlauf, while for others many possibilities exist. The invention therefore provides to form blocks of consecutive machining paths with multiple possible Achsstellungsverläufen between machining paths with only one possible Achsstellungsverlauf and to determine separately in these blocks the best combination of Achsstellungsverläufen. In the above example, e.g. the number of possible combinations to be examined by a factor of 838,861 to 4 ^ 9 + 4 ^ 10 = 1,310,720, if there is only one possible Achsstellungsverlauf for the fifth dryer web. Often even blocks of length 1 result if, for example, by the arrangement of the different tools on the manipulator for all drying paths only one Achsstellungsverlauf is possible. Nevertheless, there can also be very many possible combinations within the blocks. The invention therefore provides that only up to a limit value (for example 1024) are all possible combinations (brute force) within the blocks taken into account. If the number of possible combination possibilities exceeds the limit value, then heuristically based only those are selected, to which experience has shown that the best combination possibility belongs. For several approximately in the same direction extending processing paths, as they result in the construction of a print image of laterally adjacent tracks, only those are examined in the preferred embodiment, in which the axis positions of adjacent tracks for the same tool are most similar. In the case of alternating pressure and drying paths, it is then sufficient to examine all combinations of possible axis position curves of the first pressure path and of the first drying path of a block and to combine for the further processing paths of the block only that axis position curve in which the magnitude of the maximum axle position difference with respect to the preceding pressure curve. or drying path is smallest at the initial axial position. In the above example, the number of possible combinations to be examined would then be reduced by the factor 68,719,476,736 to 16, so that a short planning time is made possible, whereby a nearly optimal and with a high probability even the optimal combination of the axis position courses is found.

Übergangsbahnen zwischen Startstellung, Bearbeitungsbahnen und Endstellung planen (Kartesischer und Achsstellungsverlauf) (Schritt 11): Da nun neben der Startachsstellung und der Endachsstellung, welche der Manipulator am Anfang und Ende des Programms einnimmt, auch der Achsstellungsverlauf aller Bearbeitungsbahnen vorliegt, sind damit die Anfangs- und Endachsstellungen aller Übergangsbahnen festgelegt, so dass diese nun unabhängig voneinander und auf Multiprozessorsystemen sogar parallel geplant werden können. Durch die Unabhängigkeit vereinfacht sich aber vor allem die Komplexität der Bahnplanung wesentlich, da keine Kombination möglicher Übergangsbahnen mit ihren zahlreichen Freiheitsgraden betrachtet werden braucht. Dadurch kann die Planung der Übergangsbahnen schneller erfolgen und auch besser, weil sich Spielraum für den Einsatz fortgeschrittener und aufwendigerer Verfahren eröffnet, welche mehr Rechenaufwand erfordern. Prinzipiell kann eine Übergangsbahn unter Einhaltung der Achs-, Leitungs- und Kollisionsrestriktionen beliebig zwischen ihren Anfangs- und der Endachsstellung verlaufen, so dass sie unendlich viele Freiheitsgrade hat. Um eine hohe Produktivität zu erreichen, ist allerdings eine möglichst kurze (oder schnelle) Übergangsbahn vorteilhaft. Ohne Berücksichtigung des Werkzeugs und der dafür einzuhaltenden dynamischen Restriktionen erlaubt bei Manipulatoren normalerweise eine PTP-Bewegung (Point To Point) die schnellste Bewegung. Dabei bewegen sich die Achsen zwischen einer Beschleunigungs- und einer Bremsphase gleichzeitig mit gleichförmiger Geschwindigkeit zwischen ihrer Anfangs- und Endstellung, wobei über Achsdynamikparameter die Grenzwerte von Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck vorgegeben werden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird als Ausgangspunkt einer möglichen Übergangsbahn der Verlauf einer solchen PTP-Bewegung angenommen, der durch eine hinreichende Zahl von Stützstellen definiert wird, an denen die Achsen den gleichen prozentualen Anteil zwischen der Anfangs- und Endachsstellung zurückgelegt haben. Mit Hilfe der direkten Kinematik kann zu jeder Stützstelle der zugehörige Frame berechnet werden, d.h. die kartesische Position und Orientierung am TCP (Tool Center Point), welche sich bei der jeweiligen Achsstellung ergibt. Falls auf dieser Übergangsbahn Kollisionen des Werkzeugs mit der Oberfläche auftreten würden, wird durch eine Überlagerung der kartesischen Bahn mit einer kreisförmigen, parabelförmigen, Polynom- oder Spline-basierten oder anderen stetigen und nach Möglichkeit zweifach stetig differenzierbaren Verschiebungsfunktion zwischen Anfangs- und Endpunkt die kartesische Bahn gerade so weit von der Oberfläche weg verschoben, dass unter Wahrung eines Sicherheitsabstands eine Kollision vermieden wird. Im Anfangs- und Endpunkt der Bahn ist die Verschiebung durch die Verschiebungsfunktion dabei 0. In den meisten Fällen resultieren dadurch realisierbare Übergangsbahnen, die einer TCP-Bewegung sehr ähnlich kommen und somit kurz sind und schnell ausgeführt werden können. Auch potentielle Kollisionen des Werkzeugs mit anderen erfassten Objekten als der Oberfläche können durch solche Verschiebungsbahnen vermieden werden, wobei die Verschiebungsrichtung dann ggf. anzupassen ist. Um eine Realisierbarkeit sicherzustellen, werden die resultierenden Bahnen auf die Einhaltung aller Achs-, Leitungs- und Kollisionsrestriktionen geprüft, also auch solcher des Manipulators mit der Oberfläche und anderen erfassten Objekten. Erst zu diesem späten Zeitpunkt der Restriktionsprüfung ist die Kenntnis der Achsstellungen der Übergangsbahnen erforderlich, so dass aufwendige Berechnungen der inversen Kinematik auf ein Minimum reduziert werden und die Bahnplanung schnell ausgeführt werden kann. Wenn keine Verschiebung erforderlich ist, kann eine Berechnung der inversen Kinematik an dieser Stelle sogar vollständig entfallen, weil die Achsstellungen ja als Ausgangspunkt der direkten Kinematik bereits bekannt sind. Sollten in seltenen Fällen Restriktionen verletzt sein, so können die Bahnen wiederum mit Verschiebungsfunktionen angepasst oder alternative Bahnverläufe gewählt werden. Plan transition paths between start position, machining paths and end position (Cartesian and axis position progression) (step 11 ): Since now besides the Startachsstellung and the Endachsstellung, which occupies the manipulator at the beginning and end of the program, the Achsstellungsverlauf all machining paths, so that the start and Endachsstellungen all transition paths are set so that they now independent of each other and on multiprocessor systems can be planned in parallel. Independence, however, simplifies the complexity of the railway planning considerably, since no combination of possible transition railways with their numerous degrees of freedom has to be considered. As a result, the planning of the transition railways can be done faster and also better, because there is scope for the use of advanced and expensive procedures that require more computational effort. In principle, a transitional track, while maintaining the axis, line and collision restrictions arbitrarily between their initial and the Endachsstellung run so that it has infinitely many degrees of freedom. In order to achieve high productivity, however, the shortest possible (or fast) transitional path is advantageous. Without consideration of the tool and the dynamic restrictions to be complied with, a PTP (Point To Point) movement normally allows the fastest movement with manipulators. The axes between an acceleration and a braking phase simultaneously move at a uniform speed between their start and end positions, whereby the dynamic limits of speed, Acceleration and jerk are given. In the preferred embodiment, as a starting point of a possible transition path, the course of such a PTP movement is assumed, which is defined by a sufficient number of nodes on which the axes have covered the same percentage between the initial and final axis position. With the aid of direct kinematics, the corresponding frame can be calculated for each interpolation point, ie the Cartesian position and orientation at the TCP (Tool Center Point), which results at the respective axis position. If collisions of the tool with the surface would occur on this transitional path, the Cartesian trajectory becomes superimposed on the Cartesian trajectory with a circular, parabolic, polynomial or spline-based or other continuous and possibly twice-continuously differentiable displacement function between the start and end point moved so far away from the surface that a collision is avoided while maintaining a safe distance. In the beginning and end of the path, the shift by the shift function is 0. In most cases, this results in realizable transition paths, which are very similar to a TCP movement and thus are short and can be executed quickly. Also potential collisions of the tool with other detected objects as the surface can be avoided by such displacement tracks, the displacement direction is then adjusted if necessary. In order to ensure realizability, the resulting paths are checked for compliance with all axis, line and collision restrictions, including those of the manipulator with the surface and other detected objects. It is only at this late stage of the restriction test that it is necessary to know the axis positions of the transition tracks, so that costly calculations of the inverse kinematics are reduced to a minimum and the path planning can be carried out quickly. If no displacement is required, a calculation of the inverse kinematics at this point even completely omitted, because the axis positions are indeed known as the starting point of the direct kinematics. If in rare cases restrictions are violated, the lanes can be adjusted with shift functions or alternative lanes can be selected.

Unterliegt das Werkzeug starken dynamischen Beschränkungen, z.B. durch die Gefahr von Druckproblemen nach großen Beschleunigungen des Druckkopfes, so wird die Dauer der Übergangsbahnen in erster Linie durch kartesische Dynamikgrenzwerte statt durch die Dynamikgrenzwerte der Achsen bestimmt. Für das Werkzeug kartesisch kurz geplante Bahnen sind dann schneller ausführbar als PTP-Bewegungen. In der bevorzugten Ausführungsform werden deshalb zunächst kurz verlaufende Übergangsbahnen zwischen der Anfangsstellung und der Endstellung berechnet, auf Realisierbarkeit und Einhaltung der geforderten Endachsstellung geprüft und im positiven Fall gewählt. Dabei ergeben sich einige Freiheitsgrade, welche zu alternativen Bahnverläufen führen, die ebenso geprüft werden können, bis eine geeignete Bahn gefunden wurde. Wenn mehrere Werkzeuge für verschiedene Bearbeitungsbahnen vom Manipulator gleichzeitig bewegt werden, z.B. ein Druckkopf und ein Trockner, so kann die kartesische Planung prinzipiell für jedes dieser Werkzeuge erfolgen, am besten aber für einen Werkzeugpunkt, welcher zu einer möglichst geringen Belastung der empfindlichsten Komponente, z.B. des Druckkopfs führt. Ein kurzer Übergang ergibt sich aus einer geraden Verbindung der Anfangsstellung mit der Endstellung, entlang der Stützstellen in geeignetem Abstand berechnet werden können. Die Rotation des Werkzeugs von der kartesischen Anfangs- in die Endorientierung erfolgt entsprechend, so dass zwischen einer Beschleunigungs- und einer Bremsphase eine konstante Bewegungs- und Rotationsgeschwindigkeit resultiert. Für die kartesische Rotation ergeben sich unterschiedliche Drehrichtungsmöglichkeiten und auch Drehungen um mehr als 360° sind möglich. Zulässige Bahnen überführen die Anfangsachsstellung in die korrekte Endachsstellung und halten Kollisions-, Achs- und ggf. Leitungsrestriktionen ein. Sind Kollisionsrestriktionen verletzt, so können die Bahnen wie bei den achsstellungsbasierten Übergangsbahnen oben beschriebenen durch Verschiebungsfunktionen angepasst werden. If the tool is subject to strong dynamic constraints, e.g. due to the risk of printing problems after large accelerations of the printhead, the duration of the transition paths is determined primarily by Cartesian dynamics limits, rather than the dynamic limits of the axes. For the tool Cartesian briefly planned lanes are then faster executable than PTP movements. In the preferred embodiment, therefore initially short transition paths between the initial position and the end position are calculated, tested for feasibility and compliance with the required Endachsstellung and selected in the positive case. This results in some degrees of freedom, which lead to alternative trajectories, which can also be tested until a suitable track was found. When several tools for different machining paths are moved simultaneously by the manipulator, e.g. a printhead and a dryer, cartesian planning can in principle be done for any of these tools, but best for a tool point which minimizes stress on the most sensitive component, e.g. of the printhead. A short transition results from a straight connection of the initial position with the end position, along which support points can be calculated at a suitable distance. The rotation of the tool from the Cartesian start to the end orientation is carried out accordingly, so that a constant movement and rotation speed results between an acceleration and a braking phase. For the Cartesian rotation arise different directions of rotation and also rotations by more than 360 ° are possible. Permitted webs transfer the initial axial position into the correct final axis position and maintain collision, axis and possibly line restrictions. If collision restrictions are violated, then the tracks can be adapted by means of shift functions as described above for the axis-based transition paths.

Die Verletzung von Achsstellungs- oder Leitungsrestriktionen kann eventuell ebenfalls mit Hilfe von Verschiebungsfunktionen eliminiert werden, z.B. wenn auf einer kreisförmigen Übergangsbahn die Achsrestriktionen eingehalten werden, auf einer geraden Übergangsbahn aber nicht. Da es hier sehr viele Möglichkeiten der Anpassung gibt und eine geeignete Anpassung nicht nur von der Roboterkinematik, sondern auch von der Lage der Oberfläche (bzw. der Lage der Werkzeuge bei bewegter Oberfläche) zum Manipulator abhängt, ist die Umsetzung der Anpassung aufwendig. Die bevorzugte Ausführungsform sieht daher vor, dass zunächst nicht angepasste kartesisch geplante gerade Übergangsbahnen geplant werden und falls keine davon alle Restriktionen einhält, dann die oben beschriebenen auf Basis der Achsstellungen geplanten und ggf. mit Verschiebungsfunktionen angepassten Übergangsbahnen geplant werden. The violation of axis position or line restrictions may possibly also be eliminated by means of shift functions, e.g. if the axle restrictions are adhered to on a circular transition track, but not on a straight transition track. Since there are very many possibilities of adaptation and a suitable adaptation depends not only on the robot kinematics, but also on the position of the surface (or the position of the tools in a moving surface) to the manipulator, the implementation of the adaptation is complicated. The preferred embodiment therefore provides that initially unmatched Cartesian straight straight transition paths are planned and if none of them complies with all restrictions, then the above-described planned on the basis of the axis positions and possibly adapted with shift functions transition paths are planned.

Prüfung, ob alle Bahnen gefunden sind (Schritt 12): Bisher wurden beim praktischen Einsatz dieses Verfahrens stets geeignete Übergangsbahnen gefunden. Falls für zumindest eine Übergangsbahn dennoch keine Lösung gefunden würde, kann prinzipiell durch eine Änderung der Planungsparameter oder Abbildungsparameter der Verlauf der Bahnen im Arbeitsbereich des Roboters verändert werden, so dass für diese geänderte Parametrierung Übergangsbahnen gefunden werden. Eine starke Einflussnahme ermöglicht insbesondere eine Lageänderung der 3D-Oberfläche zum Manipulator (bzw. der Werkzeuge zum Manipulator bei bewegter Oberfläche), wenn es eine günstigere Platzierung der Bahnen im Arbeitsbereichs des Manipulators gibt. Praktisch bedeutet dies z.B. eine Verschiebung eines zu bebildernden Autos, welche sich als Translation des 3D-Objekts im Roboterkoordinatensystem in den Planungsparametern niederschlägt. Check if all tracks are found (step 12 ): So far, suitable transition paths have always been found in the practical use of this method. If, for at least one transitional path, no solution would nevertheless be found, in principle by changing the Planning parameters or mapping parameters of the course of the webs in the working area of the robot can be changed so that transition paths are found for this changed parameterization. A strong influence allows in particular a change in position of the 3D surface to the manipulator (or the tools to the manipulator with a moving surface), if there is a cheaper placement of the webs in the working area of the manipulator. In practical terms, this means, for example, a displacement of a car to be imaged, which is reflected in the planning parameters as translation of the 3D object in the robot coordinate system.

Die folgenden Absätze beschreiben Verfahrensschritte, die der Umsetzung der erfindungswesentlichen Verfahrensschritte bzw. der daraus erhaltenen Ergebnisse auf einem Roboter dienen. The following paragraphs describe method steps that serve to implement the method steps essential to the invention or the results obtained therefrom on a robot.

Steuerprogramm aus geplanten Bahnen erzeugen (Schritt 13): Wenn auch für alle Übergangsbahnen realisierbare Verläufe gefunden wurden, wird in der bevorzugten Ausführungsform ein Steuerprogramm erzeugt, das alle auszuführenden Bahnen für die Bewegung des Manipulators als Stützstellen von Bewegungsbefehlen vorzugsweise Spline-Befehlen enthält. Dabei werden die Stützstellen vorzugsweise als Frames vorgegeben, welche die Positionen und Orientierungen eines Werkzeugs zusammenfassen oder alternativ als Achsstellungen. Falls Bahnen Singularitätsstellungen durchlaufen oder ihnen sehr nahe kommen, werden diese Bahnen in der bevorzugten Ausführungsform zumindest im Bereich der Singularitätsstellungen durch Achsstellungen vorgegeben und mit Hilfe von achsbasierten Bewegungsbefehlen, wie z.B. PTP Befehlen bei Robotern definiert. Zusätzlich enthält das Steuerprogramm noch weitere Befehle zur Ansteuerung der Werkzeuge und ggf. weiterer Komponenten, wie z.B. zur Synchronisierung der Druckköpfe und des Trockners mit der Roboterbewegung. Die Sprache des Steuerprogramms hängt dabei von der Steuerung ab, welche den Manipulator ansteuert. Insbesondere kann es sich hierbei um ein G-Code-Programm handeln oder ein Roboterprogramm, wenn der Manipulator Teil eines Roboters ist. Create control program from planned paths (step 13 In the preferred embodiment, when realizable traces have been found for all transition paths, a control program is generated in the preferred embodiment, which contains all paths to be executed for the movement of the manipulator as support points of movement commands, preferably spline commands. The support points are preferably given as frames, which summarize the positions and orientations of a tool or alternatively as axis positions. If trajectories pass through or come very close to singularity positions, these trajectories in the preferred embodiment are specified by axis positions, at least in the area of the singularity positions, and are defined by means of axis-based motion commands, such as PTP commands in robots. In addition, the control program contains additional commands for controlling the tools and possibly other components, such as for synchronizing the printheads and the dryer with the robot movement. The language of the control program depends on the controller, which controls the manipulator. In particular, this may be a G code program or a robot program if the manipulator is part of a robot.

Steuerprogramm ausführen und 3D-Oberfläche behandeln (Vorbehandeln, Bedrucken, Trocknen, etc.) (Schritt 14): Das fertig generierte Steuerprogramm wird dann je nach zu realisierender Losgröße einmal oder auch mehrmals zur Bebilderung der Oberfläche(n) ausgeführt. Wird das Programm zum Bebildern mehrerer gleicher Objekte mehrmals ausgeführt, müssen diese z.B. durch eine geeignete Halterung in gleicher Lage relativ zum Manipulator platziert werden (bzw. deren bewegte Oberflächen müssen sich in gleicher Lage zum Flansch des Manipulators befinden). Run control program and handle 3D surface (pretreatment, printing, drying, etc.) (step 14 ): The finished generated control program will then be executed once or several times to depict the surface (s), depending on the lot size to be realized. If the program for imaging a plurality of identical objects repeatedly executed, they must be placed for example by a suitable holder in the same position relative to the manipulator (or their moving surfaces must be in the same position to the flange of the manipulator).

In den 3 bis 9 sind beispielhaft Bahnen einer Bebilderungsaufgabe dargestellt, aus denen wesentliche Aspekte des beschriebenen Verfahrens zu erkennen sind. Die Planung erfolgte für einen Manipulator 23 eines 6-Achs-Knickarmroboters mit rein serieller Kinematik. In den Figuren ist das zur Planung verwendete 3D-Modell der Oberfläche 20 (im gezeigten Beispiel: eine Kfz-Tür), die geplante Druckbahn 21 sowie Repräsentationen der Werkzeuge 26, 27 und des Manipulators 23 dargestellt. Der Manipulator 23 ist durch ein schlankes kinematisches Modell dargestellt, das Aufschluss über die Achsstellungen gibt. Der Druckkopf 26 ist durch ein kleineres und der Trockner 27 durch ein größeres Rechteck dargestellt, die jeweils der auf der Bearbeitungsbahn 21 der Oberfläche 20 zugewandten unteren Begrenzungsfläche des Werkzeugs entsprechen. Durch die schlanke Darstellung kann der zeitliche Verlauf besser durch zeitlich aufeinanderfolgende Momentaufnahmen in der gleichen Figur ausgedrückt werden. So ist ein Verständnis der Beispielbahnen ohne Animation möglich. In the 3 to 9 By way of example, webs of an imaging task are illustrated, from which essential aspects of the described method can be recognized. The planning was done for a manipulator 23 a 6-axis articulated robot with purely serial kinematics. In the figures, the 3D model used for planning is the surface 20 (in the example shown: a car door), the planned printing line 21 as well as representations of the tools 26 . 27 and the manipulator 23 shown. The manipulator 23 is represented by a slender kinematic model, which gives information about the axle positions. The printhead 26 is by a smaller and the dryer 27 represented by a larger rectangle, each one of the on the machining path 21 the surface 20 facing the lower boundary surface of the tool. The slender presentation of the temporal course can be better expressed by temporally successive snapshots in the same figure. So an understanding of sample webs without animation is possible.

Durch die gewählte, gewinkelte Anordnung von Druckkopf 26 und Trockner 27 auf dem Roboterflansch 28 über je eine mechanische Verbindung 24, 25 (z. B. je einen Träger) wird vermieden, dass direkte UV-Strahlung vom Trockner die Tinte am Druckkopf trocknet und dadurch dessen Düsen verstopfen. Diese Anordnung kann als Beispiel für das gemeinsame Bewegen mehrerer Werkzeuge durch einen Roboter dienen, wobei ein Werkzeugwechsel einfach durch eine andere Roboterstellung realisierbar ist. Durch die stark unterschiedliche Ausrichtung des Werkzeugträgers am Roboterflansch auf den Druckbahnen gegenüber den Trocknungsbahnen wird allerdings aufgrund von Restriktionen das Finden realisierbarer Bahnen deutlich erschwert. Due to the selected, angled arrangement of printhead 26 and dryers 27 on the robot flange 28 via a mechanical connection 24 . 25 (eg one support each) prevents direct UV radiation from the dryer from drying the ink on the printhead and thereby clogging its nozzles. This arrangement can serve as an example for the joint movement of several tools by a robot, wherein a tool change is easily realized by another robot position. Due to the greatly different orientation of the tool carrier on the robot flange on the printing lines compared to the drying paths, however, the finding of feasible paths is much more difficult due to restrictions.

2 zeigt die Anfangs- und identische Endstellung des Manipulators 23 in seinem Koordinatensystem, die für alle Beispiele gelten, sowie eine Fahrzeugtür 20 mit einer schräg verlaufenden Druckbahn 21 zwischen den beiden auf der Tür dargestellten Linien 22. Druckkopf 26 und Trockner 27 sind in hinreichendem Abstand am Flansch 28 des Manipulators 23 montiert und werden immer gemeinsam bewegt. 2 shows the beginning and identical end position of the manipulator 23 in his coordinate system, which apply to all examples, as well as a vehicle door 20 with a sloping pressure path 21 between the two lines shown on the door 22 , printhead 26 and dryers 27 are at a sufficient distance on the flange 28 of the manipulator 23 mounted and are always moved together.

In 3 ist die Übergangsbahn von dieser Anfangsstellung bis zur ersten Bearbeitungsbahn durch aufeinanderfolgende Momentaufnahmen dargestellt. Die Planung der dargestellten karthesisch geplanten Übergangsbahn war hier ohne Restriktionsverletzung möglich. In 3 is the transition path from this initial position to the first processing path represented by successive snapshots. The planning of the illustrated Cartesian planned transitional railway was possible here without restriction violation.

4 veranschaulicht zur besseren Übersicht die gleiche Bewegung aber ohne Darstellung des Trockners 27. Im Vergleich dazu wurde der erste Teil der Bahn in 5 als linearer Übergang der Achsstellungen analog einer PTP-Bewegung geplant, so dass Druckkopf 26 und Trockner 27 auf den resultierenden Kurven bewegt werden. Diese Bewegung könnte der Manipulator 23 ohne Berücksichtigung der Dynamikgrenzwerte schneller ausführen, durch die dynamischen Beschränkungen des Druckkopfes 26 ist aber jene in 4 dennoch in kürzerer Zeit und schonender für den Druckkopf 26 ausführbar. Bei einer als linearer Achsübergang geplanten Übergangsbahn resultieren zudem Bewegungsbahnen der Werkzeuge 26, 27 mit erhöhter Kollisionsgefahr. Zur Vermeidung dadurch erforderlicher Bahnanpassungen kann die Übergangsbahn auch wie in 5 gezeigt aus zwei Teilbahnen zusammengesetzt werden. Beim zweiten Teil der Übergangsbahn nähert sich der Druckkopf 26 in 5 orthogonal zur Oberfläche seiner Ausgangsstellung für die erste Druckbahn. Durch diese optional vorgesehene kurze zusätzliche Bewegung kann die Wahrscheinlichkeit für erforderliche Bahnanpassungen zur Kollisionsvermeidung besonders bei anspruchsvollen Planungsaufgaben deutlich reduziert werden. 4 illustrates for better clarity the same movement but without representation of the dryer 27 , In comparison, the first part of the railway was in 5 as a linear transition of the axis positions analogous to a PTP movement planned so that printhead 26 and dryers 27 be moved on the resulting curves. This movement could be the manipulator 23 without taking the dynamic limits into account faster, due to the dynamic limitations of the printhead 26 but is that in 4 nevertheless in a shorter time and gentler for the printhead 26 executable. In addition, a transitional path planned as a linear axis transition results in trajectories of the tools 26 . 27 with increased risk of collision. In order to avoid thereby required Bahnanpassungen the transition railway can also as in 5 shown composed of two partial webs. The second part of the transitional track is approaching the print head 26 in 5 orthogonal to the surface of its initial position for the first printing web. This optionally provided short additional movement can significantly reduce the likelihood of required path adjustments for collision avoidance, especially in demanding planning tasks.

6 zeigt in entsprechender Darstellung den Verlauf der Druckbahn und 8 den der Trocknungsbahn, wobei hier der Trockner 27 statt dem Druckkopf 26 visualisiert ist. 6 shows a corresponding representation of the course of the printing web and 8th the drying path, here the dryer 27 instead of the printhead 26 is visualized.

Die Übergangsbahn zwischen diesen beiden Bahnen zeigt 7. In dieser wird der Druckkopf 26 von der Oberfläche 20 weg geschwenkt und der Trockner 27 zu ihr hin geschwenkt. Diese Übergangsbahn wurde als Bahn mit kartesisch geradem Positionsverlauf für den Druckkopf 26 geplant. The transition path between these two tracks shows 7 , This is the printhead 26 from the surface 20 Panned away and the dryer 27 swung to her. This transitional track became a Cartesian straight line for the printhead 26 planned.

9 schließlich zeigt die Übergangsbahn zwischen der Trocknungsbahn und der Endstellung mit der Bewegung von Druckkopf 26 und Trockner 27. Auch hier wurde die Bahn des Druckkopfes 26 kartesisch entlang einer Geraden geplant. 9 Finally, the transition path between the drying path and the end position shows the movement of the printhead 26 and dryers 27 , Again, the path of the printhead was 26 Cartesian planned along a straight line.

Die Vorteilhaftigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Folgenden an Hand der Achsbereichsdaten eines sehr einfachen Beispiels mit einer Druck- und einer Trocknungsbahn besonders deutlich:
Für die in 2 bis 9 dargestellte Planungsaufgabe ergeben sich im Schritt 8 „Mögliche Achsstellungsverläufe für die Bearbeitungsbahnen ermitteln“ der 1 für die Druckbahn acht und für die Trocknungsbahn sechs mögliche Varianten für die gleiche sinnvolle Anfangsachsstellung der Achsen 1 bis 3 (Bezugszeichen 23.1, 23.2, 23.3). Diese lauten, jeweils beschrieben durch die Anfangs- und Endachsstellungen:
The advantageousness of the method according to the invention is particularly clear below with reference to the axis region data of a very simple example with a pressure and a drying path:
For the in 2 to 9 The presented planning task results in the step 8th "Determine possible axis position curves for the machining paths" 1 for the printing web eight and for the drying path six possible variants for the same reasonable initial axial position of the axes 1 to 3 (reference numeral 23.1 . 23.2 . 23.3 ). These are each described by the beginning and end axis positions:

Druckbahn print web

  • Möglichkeit 1: [–106.27, –80.88, 140.40, –222.13, 78.08, –246.21] ... [–76.46, –81.12, 123.63, –194.97, 41.89, –243.23] Possibility Number 1: [-106.27, -80.88, 140.40, -222.13, 78.08, -246.21] ... [-76.46, -81.12, 123.63, -194.97, 41.89, -243.23]
  • Möglichkeit 2: [–106.27, –80.88, 140.40, –222.13, 78.08, 113.79] ... [–76.46, –81.12, 123.63, –194.97, 41.89, 116.77] Option 2: [-106.27, -80.88, 140.40, -222.13, 78.08, 113.79] ... [-76.46, -81.12, 123.63, -19.4.97, 41.89, 116.77]
  • Möglichkeit 3: [–106.27, –80.88, 140.40, –42.13, –78.08, –66.21] ... [–76.46, –81.12, 123.63, –14.97, –41.89, –63.23] Option 3: [-106.27, -80.88, 140.40, -42.13, -78.08, -66.21] ... [-76.46, -81.12, 123.63, -14.97, -41.89, -63.23]
  • Möglichkeit 4: [–106.27, –80.88, 140.40, –42.13, –78.08, 293.79] ... [–76.46, –81.12, 123.63, –14.97, –41.89, 296.77] Option 4: [-106.27, -80.88, 140.40, -42.13, -78.08, 293.79] ... [-76.46, -81.12, 123.63, -14.97, -41.89, 296.77]
  • Möglichkeit 5: [–106.27, –80.88, 140.40, 137.87, 78.08, –246.21] ... [–76.46, –81.12, 123.63, 165.03, 41.89, –243.23] Option 5: [-106.27, -80.88, 140.40, 137.87, 78.08, -246.21] ... [-76.46, -81.12, 123.63, 165.03, 41.89, -243.23]
  • Möglichkeit 6: [–106.27, –80.88, 140.40, 137.87, 78.08, 113.79] ... [–76.46, –81.12, 123.63, 165.03, 41.89, 116.77] Option 6: [-106.27, -80.88, 140.40, 137.87, 78.08, 113.79] ... [-76.46, -81.12, 123.63, 165.03, 41.89, 116.77]
  • Möglichkeit 7: [–106.27, –80.88, 140.40, 317.87, –78.08, –66.21] ... [–76.46, –81.12, 123.63, 345.03, –41.89, –63.23] Option 7: [-106.27, -80.88, 140.40, 317.87, -78.08, -66.21] ... [-76.46, -81.12, 123.63, 345.03, -41.89, -63.23]
  • Möglichkeit 8: [–106.27, –80.88, 140.40, 317.87, –78.08, 293.79] ... [–76.46, –81.12, 123.63, 345.03, –41.89, 296.77] Option 8: [-106.27, -80.88, 140.40, 317.87, -78.08, 293.79] ... [-76.46, -81.12, 123.63, 345.03, -41.89, 296.77]

Trocknungsbahn drying track

  • Möglichkeit 1: [–109.52, –83.91, 144.79, –224.91, 80.17, –5.96] ... [–75.80, –83.92, 126.29, –192.05, 41.13, –5.27] Possibility Number 1: [-109.52, -83.91, 144.79, -224.91, 80.17, -5.96] ... [-75.80, -83.92, 126.29, -192.05, 41.13, -5.27]
  • Möglichkeit 2: [–109.52, –83.91, 144.79, –44.91, –80.17, –185.96] ... [–75.80, –83.92, 126.29, –12.05, –41.13, –185.27] Option 2: [-109.52, -83.91, 144.79, -44.91, -80.17, -185.96] ... [-75.80, -83.92, 126.29, -12.05, -41.13, -185.27]
  • Möglichkeit 3: [–109.52, –83.91, 144.79, –44.91, –80.17, 174.04] ... [–75.80, –83.92, 126.29, –12.05, –41.13, 174.73] Option 3: [-109.52, -83.91, 144.79, -44.91, -80.17, 174.04] ... [-75.80, -83.92, 126.29, -12.05, -41.13, 174.73]
  • Möglichkeit 4: [–109.52, –83.91, 144.79, 135.09, 80.17, –5.96] ... [–75.80, –83.92, 126.29, 167.95, 41.13, –5.27] Option 4: [-109.52, -83.91, 144.79, 135.09, 80.17, -5.96] ... [-75.80, -83.92, 126.29, 167.95, 41.13, -5.27]
  • Möglichkeit 5: [–109.52, –83.91, 144.79, 315.09, –80.17, –185.96] ... [–75.80, –83.92, 126.29, 347.95, –41.13, –185.27] Option 5: [-109.52, -83.91, 144.79, 315.09, -80.17, -185.96] ... [-75.80, -83.92, 126.29, 347.95, -41.13, -185.27]
  • Möglichkeit 6: [–109.52, –83.91, 144.79, 315.09, –80.17, 174.04] ... [–75.80, –83.92, 126.29, 347.95, –41.13, 174.73] Option 6: [-109.52, -83.91, 144.79, 315.09, -80.17, 174.04] ... [-75.80, -83.92, 126.29, 347.95, -41.13, 174.73]

Im Schritt 9 „Prüfung, ob alle Bahnen realisierbar sind“ wird folglich festgestellt, dass Druckbahn und Trocknungsbahn realisierbar sind. In step 9 As a result, it is determined that the pressure path and the drying path are realizable.

Im Schritt 10 „Präferierten Achsstellungsverlauf für jede Bearbeitungsbahn auswählen“ wird zunächst festgestellt, dass beide Bahnen mit gleichem Vorzeichen der Achse 5 wie in der Anfangs- und Endstellung realisierbar sind (in diesem Fall positiv), so dass die anderen Möglichkeiten verworfen werden können. In step 10 "Select preferred axis position curve for each machining path" is first determined that both tracks with the same sign of the axis 5 as in the start and end position are feasible (in this case, positive), so that the other options can be discarded.

Damit verbleiben 8 mögliche Kombinationen von Druck- und Trocknungsbahn. Ein Vergleich der erforderlichen Achswinkeländerungen auf den Übergangsbahnen ergibt, dass die Kombination von Möglichkeit 2 der Druckbahn und Möglichkeit 1 der Trocknungsbahn am besten und die Kombination von Möglichkeit 5 der Druckbahn und Möglichkeit 1 der Trocknungsbahn am zweitbesten ist. This leaves 8 possible combinations of printing and drying path. A comparison of the required Achswinkeländerungen on the transition tracks shows that the combination of option 2 of the printing web and possibility 1 of the drying path best and the combination of possibility 5 of the printing web and possibility 1 of the drying path is second best.

Weil die Trocknungszeit der Tinte zwischen Druck und Trocknung im Beispielprozess beschränkt ist, wird die maximale Achswinkeländerung dieser Übergangsbahn höher gewichtet als jene der anderen Übergangsbahnen. Because the drying time of the ink between printing and drying is limited in the example process, the maximum axis angle change of this transition path is weighted higher than that of the other transition paths.

Bei sequentiell gemäß der zeitlichen Ausführungsreihenfolge erfolgender Bahnplanung wäre die Wahl der Möglichkeit 5 der Druckbahn optimal, bei der ja die erste Übergangsbahn besser ist als Möglichkeit 2 der Druckbahn. Dabei ergäben sich aber Nachteile für den Prozess weil die Übergangsbahn zwischen Druck- und Trocknungsbahn länger und für den Druckkopf belastender wäre, was insbesondere auch die maximal druckbare Bahnlänge reduzieren würde. Zudem würde erst sehr spät festgestellt, wenn überhaupt keine realisierbare Lösung für eine Bearbeitungsbahn existiert, so dass sich die mittlere Gesamtplanungszeit wesentlich verlängern würde. In sequentially according to the temporal execution order of successive path planning, the choice of the possibility 5 of the printing web would be optimal, in which yes the first transition path is better than option 2 of the printing web. However, this would result in disadvantages for the process because the transition path between the printing and drying web would be longer and more stressful for the print head, which would in particular also reduce the maximum printable web length. In addition, it would only be detected very late, if there is no feasible solution for a processing path at all, so that the average overall planning time would be considerably longer.

Wenn andererseits alle möglichen Bahnkombinationsmöglichkeiten simuliert und verglichen würden, wie z.B. im Stand der Technik gemäß WO 2005/049284A1 erwähnt durch Simulation auf einer virtuellen Robotersteuerung, dann wären sehr viel längere Planungsdauern erforderlich, was komplexere Planungsaufgaben mit sehr viel mehr Kombinationsmöglichkeiten aufgrund der dabei resultierenden astronomischen Planungsdauern ganz verbieten würde. On the other hand, if all possible path combination possibilities were simulated and compared, as in the prior art, for example WO 2005 / 049284A1 mentioned by simulation on a virtual robot control, then much longer planning periods would be required, which would prohibit more complex planning tasks with a lot more combination options due to the resulting astronomical planning time entirely.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet dagegen durch Vergleich der möglichen Bearbeitungsbahnkombinationen mit Hilfe der maximalen Achswinkeländerungen auf den Übergangsbahnen trotz kurzer Planungszeit einen sehr vorteilhaften oder sogar den bestmöglichen Bahnverlauf. By contrast, by comparing the possible machining path combinations with the aid of the maximum axle angle changes on the transition tracks despite a short planning time, the method according to the invention finds a very advantageous or even the best possible track course.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 bis 14 1 to 14
Verfahrensschritte steps
20 20
Objekt bzw. dessen zu bedruckende Oberfläche Object or its surface to be printed
21 21
Verarbeitungs-/Druck-/Trocknungsbahn Processing / printing / drying track
22 22
Linien lines
23 23
Manipulator manipulator
23.1 bis 23.6 23.1 to 23.6
Manipulatorachsen manipulator axes
24 24
Verbindung/Träger Compound / carrier
25 25
Verbindung/Träger Compound / carrier
26 26
Druckkopf printhead
27 27
Trockner dryer
28 28
Roboterflansch robot flange

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014011301 [0002, 0048] DE 102014011301 [0002, 0048]
  • DE 102014221103 [0002, 0048] DE 102014221103 [0002, 0048]
  • DE 102014008470 [0002, 0048, 0052, 0054, 0056] DE 102014008470 [0002, 0048, 0052, 0054, 0056]
  • WO 2005/049284 A1 [0004, 0089] WO 2005/049284 A1 [0004, 0089]
  • WO 2014/022786 A2 [0008] WO 2014/022786 A2 [0008]
  • DE 102008046348 A1 [0010] DE 102008046348 A1 [0010]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Ramer, C., S. Reitelshöfer und J. Franke: Automatisierte Pfadgenerierung und Kollisionsüberwachung für Sechsachs-Industrieroboter durch 3D-kameragestützte Umgebungserfassung. VDI BERICHTE Nr. 2209, S. 143–146, Düsseldorf: VDI Verlag, 2013 [0006] Ramer, C., S. Reitelshöfer and J. Franke: Automated path generation and collision monitoring for six-axis industrial robots through 3D camera-based environmental detection. VDI REPORTS No. 2209, pp. 143-146, Dusseldorf: VDI Verlag, 2013 [0006]
  • Lozano-Perez T (1981) Automatic Planning of Manipulator Transfer Movements. IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics 11(10), pp 681–698 [0006] Lozano-Perez T (1981) Automatic Planning of Manipulator Transfer Movements. IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics 11 (10), pp 681-698 [0006]
  • Latombe J-C (1991) Robot motion planning, Kluwer, Boston [0006] Latombe JC (1991) Robot motion planning, Kluwer, Boston [0006]
  • LaValle S M (2006) Planning algorithms, Cambridge University Press, Cambridge [0006] LaValle SM (2006) Planning Algorithms, Cambridge University Press, Cambridge [0006]

Claims (15)

Verfahren zum Bearbeiten der Oberfläche eines dreidimensionalen Objekts, wobei wenigstens ein Werkzeug zum Bearbeiten oder das Objekt von einem Manipulator derart entlang wenigstens einer Bearbeitungsbahn bewegt wird, dass eine Relativbewegung zwischen Werkzeug und Objekt erzeugt wird, und wobei der Manipulator mehrere Achsen mit veränderlichen Achsstellungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein A-priori-Achsstellungsverlauf für Bearbeitungsbahnen berechnet wird (Schritt 7). Method for processing the surface of a three-dimensional object, wherein at least one tool for machining or the object is moved by a manipulator along at least one machining path such that a relative movement between tool and object is generated, and wherein the manipulator has a plurality of axes with variable axis positions, characterized in that an a-priori Achsstellungsverlauf is calculated for processing paths (step 7 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mögliche Achsstellungsverläufe für die Bearbeitungsbahnen ermittelt werden (Schritt 8). A method according to claim 1, characterized in that possible Achsstellungsverläufe for the machining paths are determined (step 8th ). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass geprüft wird, ob alle Bearbeitungsbahnen realisierbar sind (Schritt 9). A method according to claim 2, characterized in that it is checked whether all processing paths can be realized (step 9 ). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass präferierte Achsstellungsverläufe für jede Bearbeitungsbahn ausgewählt werden (Schritt 10). A method according to claim 3, characterized in that preferred Achsstellungsverläufe are selected for each machining path (step 10 ). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Übergangsbahnen zwischen einer Startstellung und einer Bearbeitungsbahn, zwischen wenigstens zwei Bearbeitungsbahnen oder zwischen einer Bearbeitungsbahn und einer Endstellung eines Werkzeugs oder mehrere Werkzeuge geplant werden (Schritt 11). A method according to claim 4, characterized in that transition paths between a starting position and a machining path, between at least two machining paths or between a machining path and an end position of a tool or more tools are planned (step 11 ). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass geprüft wird, ob alle Übergangsbahnen gefunden sind (Schritt 12). A method according to claim 5, characterized in that it is checked whether all transition paths are found (step 12 ). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Bearbeitungsbahnen und den Übergangsbahnen ein Steuerprogramm für den Manipulator erzeugt wird (Schritt 13). A method according to claim 6, characterized in that a control program for the manipulator is generated from the processing paths and the transition paths (step 13 ). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerprogramm ausgeführt wird (Schritt 14). A method according to claim 7, characterized in characterized in that the control program is executed (step 14 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zuvor 3D-Oberflächendaten und Bilddaten bereitgestellt werden (Schritt 1). A method according to claim 1, characterized in that previously provided 3D surface data and image data (step 1 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zuvor Abbildungsparameter festgelegt werden (Schritt 2). A method according to claim 1, characterized in that previously mapping parameters are set (step 2 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zuvor Planungsparameter bestimmt werden (Schritt 3). A method according to claim 1, characterized in that previously planning parameters are determined (step 3 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zuvor der kartesische Verlauf der Bearbeitungsbahnen geplant wird (Schritt 4). A method according to claim 1, characterized in that previously the Cartesian course of the processing paths is planned (step 4 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zuvor geprüft wird, ob die Bahnplanung zulässig ist (Schritt 5). A method according to claim 1, characterized in that it is checked in advance whether the path planning is allowed (step 5 ). Verfahren nach Anspruch 3, 6 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle des Prüfungsergebnisses „nein“ geprüft wird, ob die Planungsparameter optimal sind (Schritt 6). A method according to claim 3, 6 or 13, characterized in that in the case of the test result "no" is checked whether the planning parameters are optimal (step 6 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator höchstens sechs Achsen besitzt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the manipulator has at most six axes.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108819493A (en) * 2018-06-01 2018-11-16 深圳市容大感光科技股份有限公司 A kind of method and apparatus of isochronous printing and photocuring
DE102018129651A1 (en) * 2018-11-26 2020-05-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Process for printing a surface in at least two printing phases
EP3798004A1 (en) * 2019-09-25 2021-03-31 KRONES Aktiengesellschaft Container handling machine for handling containers
EP3991976A1 (en) * 2020-10-27 2022-05-04 Seiko Epson Corporation Three-dimensional object printing apparatus and three-dimensional object printing method

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10956739B2 (en) * 2016-06-27 2021-03-23 Autodesk, Inc. Augmented reality robotic system visualization
DE102018121570A1 (en) * 2018-09-04 2020-03-05 ISP GmbH & Co. KG Distortion-free coating of vehicle interior surfaces
DE102018121557A1 (en) * 2018-09-04 2020-03-05 ISP GmbH & Co. KG Process for the distortion-free coating of workpieces with bidirectionally curved surfaces
DE102019110564A1 (en) * 2019-04-24 2020-10-29 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method and device for printing on a body
JP7537221B2 (en) 2020-10-19 2024-08-21 セイコーエプソン株式会社 Three-dimensional object printing device and three-dimensional object printing method
US20240239112A1 (en) * 2021-05-06 2024-07-18 Manz Ag Simulation device for simulating the printing of a print substrate with a printing pattern, and a corresponding method
CN114131602B (en) * 2021-12-03 2023-08-29 山东大学 Robot operation knowledge accumulation method and system in man-machine cooperative installation curtain wall environment

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005049284A1 (en) 2003-11-23 2005-06-02 Abb Research Ltd Method for optimising the performance of a robot
DE102008046348A1 (en) 2008-09-09 2010-03-11 Siemens Aktiengesellschaft Method for computer-assisted planning of path of C-arm in treatment room for patient, involves determining optimal set of paths corresponding to targets, where target is set as value of minimum total risk of collision
WO2014022786A2 (en) 2012-08-03 2014-02-06 Stryker Corporation Systems and methods for robotic surgery
DE102014221103A1 (en) 2013-11-19 2014-12-18 Heidelberger Druckmaschinen Ag A method of producing an imprint on an object having a curved surface
DE102014011301A1 (en) 2013-08-30 2014-12-18 Heidelberger Druckmaschinen Ag Method for generating a relative movement between a jet unit and a curved surface
DE102015205631A1 (en) 2014-06-05 2015-06-03 Heidelberger Druckmaschinen Ag Method for the automated printing of a curved surface of a three-dimensional object

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005049284A1 (en) 2003-11-23 2005-06-02 Abb Research Ltd Method for optimising the performance of a robot
DE102008046348A1 (en) 2008-09-09 2010-03-11 Siemens Aktiengesellschaft Method for computer-assisted planning of path of C-arm in treatment room for patient, involves determining optimal set of paths corresponding to targets, where target is set as value of minimum total risk of collision
WO2014022786A2 (en) 2012-08-03 2014-02-06 Stryker Corporation Systems and methods for robotic surgery
DE102014011301A1 (en) 2013-08-30 2014-12-18 Heidelberger Druckmaschinen Ag Method for generating a relative movement between a jet unit and a curved surface
DE102014221103A1 (en) 2013-11-19 2014-12-18 Heidelberger Druckmaschinen Ag A method of producing an imprint on an object having a curved surface
DE102015205631A1 (en) 2014-06-05 2015-06-03 Heidelberger Druckmaschinen Ag Method for the automated printing of a curved surface of a three-dimensional object

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Latombe J-C (1991) Robot motion planning, Kluwer, Boston
LaValle S M (2006) Planning algorithms, Cambridge University Press, Cambridge
Lozano-Perez T (1981) Automatic Planning of Manipulator Transfer Movements. IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics 11(10), pp 681-698
Ramer, C., S. Reitelshöfer und J. Franke: Automatisierte Pfadgenerierung und Kollisionsüberwachung für Sechsachs-Industrieroboter durch 3D-kameragestützte Umgebungserfassung. VDI BERICHTE Nr. 2209, S. 143-146, Düsseldorf: VDI Verlag, 2013

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108819493A (en) * 2018-06-01 2018-11-16 深圳市容大感光科技股份有限公司 A kind of method and apparatus of isochronous printing and photocuring
DE102018129651A1 (en) * 2018-11-26 2020-05-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Process for printing a surface in at least two printing phases
DE102018129651B4 (en) 2018-11-26 2023-11-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method for printing a surface in at least two printing phases
EP3798004A1 (en) * 2019-09-25 2021-03-31 KRONES Aktiengesellschaft Container handling machine for handling containers
EP3991976A1 (en) * 2020-10-27 2022-05-04 Seiko Epson Corporation Three-dimensional object printing apparatus and three-dimensional object printing method

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