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Die Erfindung betrifft eine Erkennungsvorrichtung für die automatische Zuführung von als Schüttgut bereitgestellten Bauteilen in einem Montage- oder Bearbeitungsprozess sowie eine Zuführvorrichtung für die automatische Zuführung besagter Bauteile.
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Stand der Technik
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Die Zuführung von Montagebauteilen bzw. Werkstücken in der automatisierten Fertigung, d.h. für Montage- oder Bearbeitungsprozesse, erfolgt in großem Umfang über Schüttgut.
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Aus der
DE 101 26 188 A1 ist eine Erkennungs- und Zuführungsvorrichtung für Bauteile in einem Montage- oder Bearbeitungsprozess bekannt, die mit einem Behälter und einer Vereinzelungseinrichtung für die Bauteile sowie einer Erkennungseinrichtung für die Art und die Lage der Bauteile und mit einer Handhabungseinrichtung zum Weitertragsport der Bauteile versehen ist. Im Behälter beziehungsweise in einem Bunker für die Bauteile befindet sich mindestens ein Hubstempel, der mit einer Vertikalbewegung eine Anzahl von Bauteilen auf seiner Stirnfläche aufnimmt. Im Bereich des mindestens einen Hubstempels befindet sich die Erkennungseinrichtung, mit der nach Beendigung der Vertikalbewegung des Hubstempels eine Vereinzelung durch Schwingungen oder Rotation und die Bauteilerkennung sowie die weitere Handhabung durchführbar ist. Die für sich gesehen bekannte Erkennungseinrichtung umfasst ein Bildverarbeitungssystem mit Kamera.
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Aus der
DE 10 2006 052 116 A1 ist eine Förder- und Handhabungsvorrichtung zum Vereinzeln, Sortieren, Ausrichten und Zuführen von Teilen aus einem ungeordneten Vorrat an eine Abgabeeinrichtung bekannt, mit einer ersten Transfereinrichtung zur Überführung der Teile von einem den Vorrat aufnehmenden Teilebehälter an wenigstens eine in Vibration versetzbare Sortierschiene, von der wenigstens ein Teil der geförderten Teile an die Abgabeeinrichtung überführt wird, die Sortierschiene ist als eine rinnenartige Linearfördereinrichtung ausgebildet.
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Offenbarung der Erfindung
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Im Rahmen der Erfindung wird eine Erkennungsvorrichtung für die automatisierte Zuführung von als Schüttgut bereitgestellten Bauteilen in einem Montage- oder Bearbeitungsprozess gemäß Patentanspruch 1 vorgeschlagen.
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Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie andere Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Die Erkennungsvorrichtung enthält eine Ortungseinrichtung zur Ermittlung einer Bauteillage eines Bauteils relativ zu einem Referenzort. Die Ortungseinrichtung enthält ein Lagemodul, das dazu ausgebildet ist, eine Markerlage eines am Bauteil befestigbaren Markers, relativ zum Referenzort zu ermitteln. Hierzu enthält es mindestens einen Sensor, der zur Ermittlung der Markerlage mit dem Marker zusammenwirken kann, d.h. zum entsprechenden Zusammenwirken mit dem Marker ausgebildet ist. Die Ortungseinrichtung enthält ein Bauteilmodul, in dem eine Bauteildimension desjenigen Bauteils, an dem der Marker zu befestigen ist, für einen Befestigungszustand gespeichert ist. Die Ortungseinrichtung enthält ein Ermittlungsmodul, das dazu ausgebildet ist, die Bauteillage anhand der Markerlage und der Bauteildimension zu ermitteln.
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Der Referenzort ist ein beliebig, aber fest gewählter Ort, auf welchen sich Koordinatensysteme, Bewegungen, Positionen, Lagen usw. beziehen, vor allem um zueinander in Relation gesetzt werden zu können. Die Bauteillage sowie die Markerlage im Sinne der Erfindung beschreiben jeweils einen entsprechenden Ort, insbesondere einen dreidimensionalen Ort in einem Koordinatensystem (Position) sowie eine entsprechende Ausrichtung des Bauteils oder des Markers im entsprechenden Koordinatensystem (Orientierung). Der Befestigungszustand beschreibt, dass der Marker am jeweiligen Bauteil ortsfest und orientierungsfest montiert ist, wobei entsprechender Ort und Lage am Bauteil definiert bekannt sind. Mit anderen Worten ist bei bekannter Markerlage die Lage des gesamten Bauteils bekannt. So sind insbesondere die Relativdimensionen des Bauteils, wie beispielsweise dessen Form, Ausdehnung, Größe, Lage der Greifpunkte etc. relativ zum befestigten Marker bekannt. Hierzu können insbesondere CAD-Daten (Computer Aided Design) der Bauteile verwendet werden.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei der Herstellung der Bauteile, z.B. bei einem Zulieferer, die Bauteile zunächst in definierter Orientierung vorliegen. Dieser Ordnungszustand wird fast durchgängig aufgegeben und die Bauteile in Schüttgut überführt, da z.B. die Ordnung aufrecht erhaltende Paletten/Magazine zwischen Hersteller und Abnehmer in einem Kreislauf betrieben werden müssten und einen hohen Logistikaufwand erzeugen würden. Da das Schüttgut beim Zulieferer bedingt durch den Herstellprozess in orientiertem Zustand vorliegt, ist es möglich, die Marker beim Zulieferer als letzten Fertigungsschritt vor dem Versand in definierter Lage bzw. Position und Orientierung auf oder in das Bauteil zu integrieren. So sind die Relativbeziehungen zwischen Marker und Bauteildimensionen bekannt.
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Je nach Anforderungen an den Endzustand des Bauteils wird der Marker unverlierbar oder demontierbar an diesem angebracht. Unverlierbarkeit ergibt sich zum Beispiel aus Vergießen oder Verkleben, Demontierbarkeit bei geclipsten oder verschraubten Marken. Bei der ersten Ausführungsvariante kann die unverlierbare Marke neben der Objektlageerkennung – insbesondere bei der Schüttgutzuführung – auch zur Teileidentifikation/Rückverfolgbarkeit auf der gesamten Montagelinie und später verwendet werden. Bei der zweiten Ausführungsvariante mit lösbarem Marker wird insbesondere nach erfolgter Bauteilzuführung in der Montagelinie der Marker gelöst und insbesondere zur Wiederverwendung an den Schüttgutlieferanten rücküberführt.
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Eine entsprechende Erkennungsvorrichtung ist gut duplizierbar und weist dabei identisches Förderverhalten auf. Auch bei steigender Komplexität der Teilegeometrie ist die Verfügbarkeit gleichbleibend, da keine Teileklemmer zu erwarten sind. Da mit zunehmender Teilekomplexität die Anfertigungs- und Optimierungsphase gleichbleibt, steigen die Herstellkosten nicht an. Die Erkennungsvorrichtung bildet keine maßgebliche Störquelle an Automatiklinien.
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Die Erkennungsvorrichtung erfordert keine teilespezifische, oft zeitintensive Einlernphase. Es ist keine Optik vorhanden, die kalibriert werden müsste, um Abbildungseigenschaften beziehungsweise Fehler auszugleichen. Eine Beleuchtung muss nicht eingerichtet werden, um eine stabile Teileerkennung zu erzielen. Bauteile, die in einer Bereitstellungskiste erkannt und direkt aus dem Schüttgut abgegriffen werden, liegen im Haufwerk oft überdeckt. Gemäß der Erfindung sind keine Schwächen in der Algorithmik hinsichtlich präziser/robuster Erkennung der Teilelage vorhanden. Die Leerräume um das zu greifende Werkstück werden gut erkannt, damit die Greiferfinger kollisionsfrei in das Schüttgut eintauchen und greifen können. Im Gegensatz zu optischen Systemen, bei welchen die Greifräume aufgrund von Überdeckungen nur schwer erkennbar sind, können mit der vorliegenden Erfindung die Greifräume algorithmisch exakt bestimmt werden, unabhängig von der Lage im Schüttgut.
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Die Ortung anhand von Markern erlaubt eine hochgenaue Lokalisation der Bauteile. Durch die genaue Kenntnis der Bauteillage lässt sich ein präzises Abgreifen realisieren. Bei optischen Verfahren ist oftmals ein zweites nachgelagertes Detektionsverfahren und Nachgreifen erforderlich, weil der erste Teilegriff aufgrund unvollständiger/ungenauer 3D-Punktewolken nicht exakt genug ist, um das Teil präzise genug zu greifen und direkt der Montage zuzuführen.
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Gemäß der Erfindung wird – insbesondere durch die RFID-Technik – eine neuartige Lösungsvariante für die automatisierte Schüttgutzuführung beschrieben, indem Marker, insbesondere RFID-Marken, auf die Schüttgutteile aufgebracht werden und zur Bauteillokalisierung genutzt werden. Dabei wird jeweils mindestens ein Marker auf eines der Bauteile aufgebracht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor dazu ausgebildet, mit einem Marker durch ein nicht-optisches Verfahren, insbesondere elektromagnetisches Funkverfahren, insbesondere RFID-verfahren zusammenzuwirken. Der Marker ist dann ein solcher, der durch ein nicht-optisches Verfahren, insbesondere durch ein elektromagnetisches Funkverfahren geortet werden kann. Insbesondere ist der Marker ein RFID-Marker (radio-frequency identification). So sind die Schwächen optischer Systeme umgangen. Vorzugsweise ist das Ortungsverfahren basierend auf der RFID-Technik derart ausgebildet, dass eine größere Anzahl von RFID Markern in hoher Ortungsgenauigkeit erfasst werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden bis zu 100 verschiedene RFID-Marker im Scanbereich erfasst und deren Position und Orientierung ermittelt. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass die Position und Orientierung mit einer Genauigkeit von 3mm, vorzugsweise 1 mm, ermittelt wird. Die Position und Orientierung wird basierend auf einer Laufzeitmessung der von den RFID-Markern gesendeten RFID-Signale, die von zumindest zwei RFID-Sensoren empfangen werden, ermittelt, wobei jeder RFID-Marker zumindest zwei RFID-Sendeantennen aufweist.
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Durch nichtoptische Verfahren sind optische Abschattungseffekte, wie sie z.B. bei kamerabasierten Verfahren auftreten, vermieden. Die Greifpunktberechnungen für Bauteile können sehr genau durchgeführt werden. Fehlgriffe werden vermieden. Greifer für Bauteile müssen z.B. nicht mit aufwendigen Überfederungsmechanismen versehen werden, um eine Beschädigung von Greifer oder Bauteil zu verhindern.
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Bei nichtoptischen Verfahren liegen die Auswertezeiten für die Lagebestimmung – auch für mehrere Marker – deutlich unter mehreren Sekunden. So kann z.B. ein kompletter Bauteilvorrat, z.B. in einer Bereitstellungskiste gescannt und dann alle greifbaren Teile ohne weiteres Abscannen abgegriffen werden. Hierbei können beim Bauteilabgriff benachbarte Bauteile verrutschen, daher müssen diese aus der Liste der greifbaren Teile entfernt werden. Obwohl möglicherweise noch verwertbare Teile abgreifbereit wären, muss zur Verifikation der Bauteillage ein erneuter Scan (Ortung der Marker) erfolgen. Dies ist bei kurzen Taktzeiten und hohen Auswertezeiten bei optischen Verfahren nicht akzeptabel. Beim nichtoptischen, insbesondere RFID-Verfahren kann nach jedem Abgriff die Lage einer Vielzahl von Bauteilen gescannt werden, da die Auswertezeit unter der Verfahrzeit des Roboters liegen. Somit lassen sich hier kürzere Zykluszeiten erzielen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist im Bauteilmodul ein Bauteiltyp desjenigen Bauteils, an dem der Marker zu befestigen ist, gespeichert. Dies geschieht dadurch, dass der Marker eine eindeutige Information enthält, die den Teiletyp des Bauteils, an dem er befestigt ist, enthält und diese Information von der Erkennungsvorrichtung ermittelt wird. So kann der ermittelte tatsächliche Typ des Bauteils, an dem der Marker befestigt ist, dann im Bauteilmodul gespeichert werden.
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So kann nicht nur die Bauteillage in der Ortungseinrichtung ermittelt werden, sondern auch, um welchen Bauteiltyp es sich bei dem ermittelten Bauteil handelt. Hierdurch bestehen z.B. die Möglichkeiten der Zuführung von vermischtem Schüttgut, der Überprüfung von einzelnen Bauteilen auf deren korrekten Typ, der Sortierung von vermischten Bauteilen usw., da über die RFID-Marker eine eindeutige Typidentifikation gegeben ist.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform enthält die Erkennungsvorrichtung ein Prüfmodul, das zur Überprüfung des Bauteiltyps auf einen Solltyp hin ausgebildet ist. Gemäß dieser Variante erfolgt also eine Typidentifikation, das heißt, die Identifikation des bereitgestellten Teiletyps. So können z.B. bereits bei der Bereitstellung der Bauteile, z.B. in einer gefüllten Kiste, diese auf den korrekten Typ hin überprüft werden. Der Montageablauf kann z.B. abgebrochen werden, falls der falsche Teiletyp bereitgestellt wurde. Weiterhin kann der Marker so als elektronisches Kanban eingesetzt werden, sodass z.B. die Aufbringung eines Laufzettels auf einer die Bauteile enthaltenden Transportkiste entfallen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Ortungsvorrichtung einen Lagespeicher, der dazu ausgebildet ist, die ermittelten Markerlagen und/oder Bauteillagen mehrerer Bauteile gleichzeitig zu speichern. Durch die Kenntnis der Marker-/Bauteillagen mehrerer, insbesondere aller Teile eines Bereitstellungvorrats, z.B. einer Bereitstellungskiste, lassen sich über die Bauteilgeometrie (CAD Modell) die möglichen kollisionsfreien Greifpunkte für jedes Werkstück exakt vorausberechnen.
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Durch die Vielzahl von gespeicherten Bauteillagen können nach Greifen eines oder mehrerer Bauteile aus der Vorrat des Bereitstellungsbereiches noch Bauteile übrig sein. Von einem ersten Lokalisierungslauf, das heißt der Ermittlung der entsprechenden Bauteillagen B1–B3, liegen dann noch weitere Messdaten zur Bestimmung weiterer Greifpunkte vor. Da durch den Abgriff eines ersten Bauteils die Nachbarbauteile verschoben werden können, können dann insbesondere Folgeteile, das heißt weitere zu greifende Bauteile, in ausreichendem Abstand gegriffen werden oder eine erneute Lagebestimmung, d.h. Teilelokalisierung, wie oben beschrieben, durchgeführt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor ortsfest in Relation zu einem Bereitstellungsbereich für das Schüttgut und damit ortsfest zu ruhendem Schüttgut anbringbar. Insbesondere – z.B. für die RFID-Technik – ist der Sensor eine Antenne. Mit anderen Worten ist der Sensor also stationär im Umfeld der Schüttgutkiste angeordnet. Die Bauteile werden insbesondere von einem bewegten Bauteilaufnehmer, insbesondere einem Greifer, der z.B. an einem Roboterarm befestigt ist, gegriffen. Diese Variante hat den Vorteil, dass die Teilelokalisierung parallel zur Bewegung des Bauteilaufnehmers, z.B. des Roboterarms, durchgeführt werden kann. Bauteile mit "einfachen" Teilegeometrien werden dabei z.B. in Greiferrichtung durch eine Linearbewegung entnommen. Durch die Kenntnis der Teilegeometrie, d.h. Bauteildimensionen D, kann alternativ bei vergleichsweise "geometrisch komplexen" Teilen eine Bahn zum Anfahren des leeren Greifers und Abfahren des Greifers mit Bauteil so generiert werden, dass solche Teile durch eine gekrümmte Bahn so aus dem Schüttgut entnommen werden, dass sich selbst verhakt liegende Bauteile entnehmen lassen können.
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In einer alternativen Ausführungsform ist der Sensor jedoch an einem relativ zum besagten Bereitstellungsbereich beweglichen Bauteilaufnehmer anbringbar. Hierbei handelt es sich also um einen alternativen Ansatz zur Detektion der Markerlage. Der Bauteilaufnehmer, insbesondere Roboterarm beziehungsweise Greifer, trägt den Sensor, z.B. eine Stabantenne, am Endeffektor und führt zur Lokalisierung der Marker den Sensor zusammen mit dem Greifer über das Schüttgut. Diese Variante bietet den Vorteil, dass der Sensor in der Regel näher an die zu detektierende Marker herangeführt werden kann als bei der o.g. Alternative einer Festmontage.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Erkennungsvorrichtung ein Kalibriermodul, das dazu ausgebildet ist, den genannten Bauteilaufnehmer mit der Ortungseinrichtung zu kalibrieren. Gemäß dieser Ausführungsform erfolgt also eine Referenzierung der Koordinatensysteme von Sensor und Bauteilaufnehmer, so dass ein tatsächlicher Ort, an dem ein Marker bzw. Bauteil mit Hilfe des Sensors lokalisiert wurde, auch korrekt vom Bauteilaufnehmer angefahren werden kann. Gemäß den oben dargestellten Alternativen für die Sensormontage sind zwei entsprechende Vorgehensweisen denkbar:
- 1. Der Sensor ist am Bauteilaufnehmer montiert: Der messtechnische Nullpunkt des Sensors wird an den Nullpunkt eines Markers bzw. Transponder-Tags gefahren, indem der Bauteilaufnehmer, z.B. der Roboter, entsprechend positioniert wird. Die Kalibrierung erfolgt durch Abgleich der resultierenden Position des Bauteilaufnehmer mit der vom Lagemodul, also vom Messsystem, ermittelten Markerlage des Markers, also z.B. der Lokalisierung des RFID-Markers (Tag-Lokalisierung).
- 2. Der Sensor ist stationär am Bereitstellungsbereich, z.B. am Arbeitsplatz, montiert. Im Messbereich des stationären Sensors wird ein Marker, z.B. ein Transponder-Tag, an definierten Positionen bereitgestellt, indem der Bauteilaufnehmer, z.B. Roboter, den Marker (Tag) entsprechend positioniert. Die Kalibrierung erfolgt durch Abgleich der resultierenden Position des Bauteilaufnehmers, z.B. der Roboterpositionen, mit der vom Lagemodul bzw. dem Messsystem ermittelten Markerlage, z.B. Tag-Lokalisierung.
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Der hier beschriebene Referenzierungsvorgang wird einmalig beim Einrichten des Systems durchgeführt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Erkennungsvorrichtung eine Mehrzahl von Markern, d.h. die Marker sind dann Teil der Erkennungsvorrichtung. So können Marker und Sensor besonders gut aufeinander abgestimmt sein, um durch das Zusammenwirken von Sensor und Marker eine hochgenaue Ermittlung der Markerlage zu ermöglichen.
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Gegenstand der Erfindung ist auch eine Zuführvorrichtung für die automatisierte Zuführung von als Schüttgut bereitgestellten Bauteilen in einem Montage- oder Bearbeitungsprozess. Die Zuführvorrichtung enthält einen Bauteilaufnehmer für die Bauteile und ein Steuermodul, das dazu ausgebildet ist, den Bauteilaufnehmer anhand einer Bauteillage eines Bauteils relativ zu einem Referenzort so anzusteuern, dass das Bauteil dem Prozess zugeführt wird. Die Zuführvorrichtung enthält eine erfindungsgemäße Erkennungsvorrichtung. Die Zuführvorrichtung wurde zusammen mit ihren Vorteilen sinngemäß bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Erkennungsvorrichtung erläutert. Ausführungsformen der Erkennungsvorrichtung gelten auch für die Zuführvorrichtung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Zuführvorrichtung einen Bereitstellungsbereich für das Schüttgut. Dieser ist insbesondere ein Vorratsbehälter zur Aufnahme der Bauteile in Form von Schüttgut. Die Zuführvorrichtung enthält eine Erkennungsvorrichtung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsformen mit einem Lagespeicher, wobei der Lagespeicher mindestens die Bauteillagen aller Bauteile einer ersten zur Entnahme bereitgestellten Bauteilschicht von Bauteilen im Bereitstellungsbereich enthält. Die erste Bauteilschicht ist beispielsweise eine oberste Bauteilschicht. In einer bevorzugten Variante der Ausführungsform werden auch tiefere, das heißt von den Bauteilen der ersten Bauteilschicht zumindest teilweise bedeckte Bauteile hinsichtlich ihrer Bauteillagen im Lagespeicher gespeichert.
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Diese Erfindungsvariante bietet den Vorteil, dass keine „Deadlocks“ entstehen, d.h. wenn in der ersten, vom Bauteilaufnehmer erreichbaren, in der Regel obersten, Lage von Bauteilen kein aufnehmbaren, insbesondere greifbares, Bauteil erkannt wird. Dies bietet den Vorteil, dass optische Abschattungen in der Punktewolke insbesondere bei den o.g. nichtoptischen Varianten vermieden sind.
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Insbesondere mit der RFID-Technik wird die Deadlock-Gefahr deutlich verringert, da die Abgreifquote durch die genaue Kenntnis der Bauteillage höher ist. Zudem besteht die Möglichkeit, durch gezieltes Entfernen oder Verschieben von Bauteilen in der oberen Ebene Zugang zu abgreifbaren Bauteilen in der darunterliegenden Ebene zu gewinnen. Dadurch können Deadlocks nahezu ausgeschlossen werden.
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Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen in einer schematischen Prinzipskizze:
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1 eine Zuführvorrichtung mit fest installierten Sensoren,
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2 die Zuführvorrichtung aus 1 mit beweglich installiertem Sensor.
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1 zeigt eine Zuführvorrichtung 2 für die automatisierte Zuführung von Bauteilen 6 in einem nicht weiter dargestellten Montage- bzw. Bearbeitungsprozess. Mit anderen Worten ist die Zuführvorrichtung 2 Teil einer nicht weiter dargestellten Montage- bzw. Bearbeitungsanlage. Die Bauteile 6 liegen als Schüttgut 4 vor beziehungsweise sind als solches bereitgestellt. Die Zuführvorrichtung 2 weist einen Bauteilaufnehmer 8, hier einen Greifer am Endeffektor eines Roboterarms, auf. Dieser dient dazu, die Bauteile 6 aufzunehmen und dem Montage- bzw. Bearbeitungsprozess zuzuführen. Die Zuführvorrichtung 2 enthält außerdem ein Steuermodul 12, welches den Bauteilaufnehmer 8 ansteuert. Hierzu benutzt es eine Bauteillage B1–B3 eines Bauteils 6 relativ zu einem Referenzort 10. Der Referenzort bildet hier den Nullpunkt eines Koordinatensystems, in dem die Bauteillage B1-3 angegeben ist. Anhand der Bauteillage B1–B3 ist Position und Ausrichtung der Bauteile 6 bekannt. So kann der Bauteilaufnehmer 8 zu dem Bauteil geführt werden, um diese aufzunehmen und abzutransportieren. Das Steuermodul 12 dient dazu, die Zuführung der Bauteile 6 zu dem Montage- bzw. Bearbeitungsprozess zu steuern. Die Zuführvorrichtung 2 enthält außerdem eine Erkennungsvorrichtung 14. Diese wird weiter unten näher erläutert. Die Zuführvorrichtung 2 enthält einen Bereitstellungsbereich 16 für das Schüttgut 4, in welchem das Schüttgut 4 bereitgestellt ist und auf die Aufnahme durch den Bauteilaufnehmer wartet. Hier ist der Bereitstellungbereich ein Vorratsbehälter zur Aufnahme der Bauteile 6 in Form des Schüttguts 4.
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Die Erkennungsvorrichtung 14 enthält einen Lagespeicher 18, welcher die Bauteillagen B1–B3 aller Bauteile 6 einer ersten, hier obersten, Bauteilschicht 20 im Bereitstellungsbereich 16 enthält. Die Erkennungsvorrichtung 14 enthält eine Ortungseinrichtung 22 zur Ermittlung der Bauteillage B1–B3 der Bauteile 6 relativ zum Referenzort 10. Die Ortungseinrichtung 22 enthält ein Lagemodul 24, welches eine Markerlage M1–M3 eines am Bauteil 6 befestigten Markers 26, hier eines RFID-Markers relativ zum Referenzort 10 ermittelt. Die Ortungseinrichtung 22 enthält ein Bauteilmodul 28, in dem eine Bauteildimension D derjenigen Bauteile 6, an denen die Marker 26 befestigt sind, gespeichert ist. Die Bauteildimension D bezieht sich hierbei bezüglich ihrer Relativmaße auf den Marker 26, wie er in einem Befestigungszustand Z am Bauteil 6 angebracht ist. Die Ortungseinrichtung 22 enthält ein Ermittlungsmodul 30, welches die Bauteillage B1–B3 anhand der Markerlage M1–M3 und der Bauteildimension D ermittelt. Im Bauteilmodul 28 ist außerdem ein Bauteiltyp T derjenigen Bauteile 6 gespeichert, an denen die RFID-Marker 26 befestigt sind. Die Erkennungsvorrichtung 14 enthält außerdem ein Prüfmodul 32, um den Bauteiltyp T auf einen Solltyp hin zu überprüfen. Die Ortungseinrichtung 22 enthält den Lagespeicher 18, in dem die Bauteillagen B1–B3 mehrerer Bauteile 6 gleichzeitig gespeichert sind.
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Das Lagemodul 24 enthält außerdem einen Sensor 34, hier eine RFID-Antenne, welche mit den Markern 26 zusammenwirkt; dies geschieht derart dass dadurch die Relativlage der Marker 26 zum Sensor 34 ermittelt wird. Über eine Kalibrierung zwischen Sensor 34 und Referenzort 10 ist dann auch die Relativlage M1–M3 zum Referenzort 10 bekannt. Gemäß 1 ist der Sensor 34 am beweglichen Bauteilaufnehmer 8 angebracht und ist hiermit relativ zum Bereitstellungsbereich 16 und dem – in der Regel ruhenden – Schüttgut 4 beweglich. Die Erkennungsvorrichtung 14 enthält ein Kalibriermodul 36, um den Bauteilaufnehmer 8 mit der Ortungseinrichtung 22 zu kalibrieren.
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2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Zuführvorrichtung 2, bei der abweichend von 1 der Sensor 34 ortsfest in Relation zum Bereitstellungsbereich 16 angebracht ist. 2 zeigt außerdem eine Alternative, bei welcher zwei Sensoren 34 vorhanden sind, um die Ortserfassung der Marker 26 zu verbessern.
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Bei Errichtung oder Modifikation der Zuführvorrichtung 2 oder bei sonstigem Bedarf findet eine einmalige Referenzierung zwischen Lagemodul 24 bzw. Sensor 34 und dem Bauteilaufnehmer 8 statt. Hierbei werden die Koordinatensysteme des Sensors 34 und des Bauteilaufnehmers 8 aufeinander abgeglichen bzw. zur Deckung gebracht.
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Ein Abgriff eines Bauteils 6 vom Bereitstellungsbereich 16 erfolgt in den 1 und 2 wie nachfolgend beschrieben:
Zunächst werden mit Hilfe des Sensors 34 alle Marker 26 im Erfassungsbereich 35 des Sensors erfasst. Der zu den jeweiligen Bauteilen 6, an denen die Marker 26 befestigt sind, gespeicherte bzw. ermittelte Bauteiltyp T wird dann überprüft. Weicht dieser z.B. von einem Soll-Typ ab, kann erkannt werden, dass falsche Bauteile 6 bereitgestellt wurden und eine Fehlermeldung generiert werden.
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Anschließend erfolgt eine Erfassung der Objektlage. Zunächst ermittelt die Ortungseinrichtung 22 bzw. das Lagemodul 24, anhand des oder der Sensoren 34 und den Markern 26 – also hier ein Transpondersystem – die Markerlagen M1-3 aller im Erfassungsbereich 35 des Sensors 34 liegenden Marker 26. Insbesondere bei der robotergeführten Variante des Sensors 34 gemäß 1 ist bei großen Bereitstellungsbereichen 16, hier z.B. einer großen Vorratskiste mit viel Schüttgut 4, der Erfassungsbereich 35 eines einzelnen Sensors 34 unter Umständen nicht ausreichend, um gleichzeitig alle gewünschten Marker 26 zu erfassen. In diesem Fall ist der Sensor 34 an mehrere verschiedene Lagen relativ zum Bereitstellungsbereich 16 – mit Hilfe des Roboters, d.h. des Bauteilaufnehmers – zu verfahren. Durch Überlagerung jeweiliger ortsverschiedener Erfassungsbereiche 35 des selben Sensors 34 wird dann ein Gesamtscan des Bereitstellungsbereiches 16 generiert.
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Anschließend erfolgt die Ermittlung greifbarer Bauteile 6. Hierzu ermittelt das Ermittlungsmodul 30 anhand der Bauteildimensionen D für alle erfassten Marker 26, d.h. deren Markerlagen M1-3 die entsprechenden Bauteillagen B1-3 aller zugehörigen Bauteile 6, an welchen die Marker 26 befestigt sind. Aus den nun vorliegenden Objekt- bzw. Bauteillagen B1-3 werden Greifpunkte an den Bauteilen 6 berechnet, an welchen die Greifer des Bauteilaufnehmers 8 kollisionsfrei angreifen können, ohne andere Bauteile 6 aus Schüttgut 4 zu berühren. Im Detail werden hierzu um die nach – anhand der Markerlagen M1-3 – bekannter Anordnung im Raum liegenden Marker 26 die CAD-Modelle der Werkstücke – welche hier die Bauteildimensionen D darstellen – gelegt. Der Marker 26 ist dabei an einem bestimmten und bekannten Ort des Bauteils 6 in einer bestimmten und bekannten Relativlage zum Bauteil 6 angebracht. Dieser Ort und Relativlage ist bekannt. Somit kann bei bekannter Lage des Markers 26 das CAD-Modell in korrekter Relativlage zum Marker platziert werden. Ein möglicher Greifpunkt ist dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferbacken kollisionsfrei ein Werkstück bzw. Bauteil 6 umschließen können. Durch eine nicht näher erläuterte Bewertungsfunktion wird aus den Lösungsmöglichkeiten der optimale Griff ausgewählt. Kriterien hierfür sind zum Beispiel die oberste Lage im Haufwerk, eine minimale Überdeckung zu den Nachbarteilen oder schnelle Erreichbarkeit durch den Roboter.
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Als nächstes erfolgt der tatsächliche Teileabgriff: Für den ausgewählten Griff wird das Bauteil 6 durch den Bauteilaufnehmer 8 angefahren und gegriffen.
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Anschließend erfolgt eine nächste Abgreifschleife bzw. -wiederholung, bis entweder keine lokalisierten Bauteile 6 mehr vorhanden sind oder eine neue Lagebestimmung der verbleibenden Bauteile 6 erforderlich ist, z.B. weil sich diese verschoben haben könnten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10126188 A1 [0003]
- DE 102006052116 A1 [0004]
