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Die Erfindung betrifft ein Greifsystem für eine kameraunterstützte Entnahme mindestens eines Bauteils aus einem Behälter, wobei das Greifsystem mindestens einen Grundkörper und mehrere Greifer aufweist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Bauteilentnahmesystem mit einem Kamerasystem, einem Roboter und einem Greifsystem für eine kameraunterstützte Entnahme mindestens eines Bauteils aus einem Behälter.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur kameraunterstützten Entnahme mindestens eines Bauteils aus einem Behälter.
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In der Automatisierung, insbesondere bei der automatisierten Automobilfertigung, werden an vielen Stellen Roboter eingesetzt. Oft müssen Bauteile, beispielsweise Karosserieteile, aufgenommen und für die weitere Verarbeitung an eine dafür vorgesehene Stelle bzw. Position gebracht werden.
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Hierfür muss am Roboterarm ein speziell ausgebildeter Greifer für die Aufnahme eines speziellen Bauteils angebracht sein. Das aufzunehmende Bauteil muss dann an eine vordefinierte Übergabestelle gebracht werden, damit der Roboter mit dem Greifer das Bauteil aufnehmen kann. Bei wechselnden Bauteilen müssen Greifer am Roboter ausgewechselt werden oder mehrere Roboter mit jeweils unterschiedlichen Greifern vorgesehen werden.
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Stand der Technik
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In der
DE 102 36 040 A1 wird eine Greifvorrichtung mit mindestens einem Greifer und steuerbaren Manipulator für Bauteile oder dergleichen beschrieben. Die Position der Bauteile ist beim Aufnehmen durch den Greifer undefiniert. Die Greifvorrichtung weist mindestens eine optische Aufnahmevorrichtung auf, die nach dem Ergreifen des Bauteils und während der Bewegung des Bauteils durch den Greifer zur Ermittlung der Lage des Bauteils innerhalb des Greifers eine oder mehrere Aufnahmen des Bauteils macht und die mit einer Auswerte- und Steuereinrichtung verbunden ist, die die Bildinformationen der mindestens einen optischen Aufnahmevorrichtung auswertet und die Bewegung des Greifers in Abhängigkeit von der Bildinformation beeinflusst.
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Die
DE 10 2011 107 967 A1 betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Montieren einer aus wenigstens einem ersten und einem zweiten Einzelelement bestehenden Baugruppe. Die Vorrichtung weist eine Transporteinrichtung mit wenigstens einem Aufnahmeelement, welche zur positionsgenauen Aufnahme wenigstens eines ersten Einzelelements ausgebildet ist, eine erste Zuführeinrichtung zum Zuführen jeweils eines ersten Einzelelements aus einem ersten Einzelelementlager zum Aufnahmeelement und eine zweite Zuführeinrichtung zum Zuführen jeweils eines zweiten Einzelelements aus einem zweiten Einzelelementlager zum Aufnahmeelement und zum Positionieren dieses zweiten Einzelelements auf.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Greifsystem für eine kameraunterstützte Entnahme mindestens eines Bauteils aus einem Behälter derart weiter zu verbessern, dass auf möglichst einfache Art und Weise unterschiedliche Bauteile aus einem Behälter oder mehreren aufeinanderfolgenden Behältern entnommen werden können. Das Greifsystem soll einen modularen und möglichst flexiblen Aufbau aufweisen.
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Erfindungsgemäß wird hierfür ein Greifsystem für eine kameraunterstützte Entnahme mindestens eines Bauteils aus einem Behälter vorgeschlagen, wobei das Greifsystem mindestens einen Grundkörper und mehrere Greifer aufweist. Das Greifsystem ist erfindungsgemäß modular aufgebaut, derart, dass die Greifer über Wechselmodule lösbar mit dem Grundkörper verbunden sind.
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Das erfindungsgemäße Greifsystem ist an einem Roboter montierbar. Mittels eines Greifers am Greifsystem kann ein Bauteil, beispielsweise ein Karosserieteil für ein Fahrzeug, aus dem Behälter entnommen werden. Das Bauteil kann dann vom Greifsystem an einer vorgegebenen Ablagestelle (zum Beispiel einer Geo-Station) abgelegt werden.
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Das Greifsystem weist mehrere Greifer zur Aufnahme mehrerer Bauteile auf. Dabei können die Bauteile mit den Greifern gleichzeitig oder nacheinander aus dem Behälter entnommen werden.
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Unter einem modularen Aufbau des Greifsystems ist zu verstehen, dass die Wechselmodule derart lösbar mit dem Grundkörper verbunden sind, dass diese in einfacher Weise ausgetauscht werden können. Beispielsweise können hierfür Steckverbindungen oder Schraubverbindungen vorgesehen sein.
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An einem Wechselmodul kann ein Greifer oder können mehrere Greifer angeordnet sein. Ein Greifer kann in einfacher Weise durch das Wechseln eines Wechselmoduls mit dem Greifer zusammen ausgetauscht bzw. gewechselt werden. Werden in einem nächsten Schritt für andere Bauteile neue bzw. andere Greifer benötigt, können diese in sehr einfacher Weise durch den Austausch der Wechselmodule ausgewechselt und bereitgestellt werden.
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Das Greifsystem ist für eine kameraunterstützte bzw. eine kamerageführte Entnahme von Bauteilen aus einem Behälter ausgebildet. Dabei ist das Kamerasystem selbst bzw. sind die Kameras des Kamerasystems bevorzugterweise nicht am Greifsystem angebracht. Beispielsweise können die Kameras des Kamerasystems beabstandet vom Greifsystem derart angeordnet sein, dass mittels der Kameras der jeweilige Behälter und der Inhalt (die Bauteile) gut erfasst werden können.
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Bevorzugterweise sind drei Wechselmodule am Grundkörper anordbar bzw. am Grundkörper angeordnet. An jedem der Wechselmodule ist mindestens ein Greifer angeordnet.
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Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass mindestens zwei Wechselmodule unterschiedliche Greifer aufweisen. Dadurch ist das Greifsystem besonders universell einsetzbar. Mit einem Greifsystem und mehreren unterschiedlichen Greifern können unterschiedliche Bauteilarten aus einem Behälter oder aus aufeinanderfolgenden Behältern entnommen werden. Es müssen somit für unterschiedliche Bauteilarten nicht mehrere Greifsysteme und mehrere Roboter bereitgestellt werden. Ohne Wechseln eines Greifers können somit unterschiedliche Bauteilarten aus Behältern entnommen werden.
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Bevorzugterweise sind über mindestens drei Wechselmodule unterschiedliche Greifer mit dem Grundkörper verbunden. Somit können bevorzugterweise mindestens drei unterschiedliche Bauteilarten mit einem Greifsystem ohne Wechseln der Greifer aufgenommen werden. Besonders bevorzugterweise sind mindestens fünf unterschiedliche Greifer über mindestens drei Wechselmodule mit dem Grundkörper verbunden.
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Die unterschiedlichen Greifer können für die Aufnahme unterschiedlicher Bauteilarten entsprechend ausgebildet sein. Beispielsweise können die Greifer Greifmittel zum Greifen eines Bauteils und/oder Klammermittel zum Einklammern eines Bauteils und/oder Ansaugmittel zum Ansaugen eines Bauteils aufweisen.
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Die Wechselmodule sind bevorzugterweise an Seitenwänden des Grundkörpers anordbar bzw. daran angeordnet. Beispielsweise könnten die Wechselmodule hierfür eine im Wesentlichen plattenförmige Grundform aufweisen. Die Wechselmodule bilden dann zumindest teilweise die Seitenwände des Greifsystems.
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Des Weiteren ist bevorzugterweise vorgesehen, dass jedes Wechselmodul mechanische Kopplungsmittel zur mechanischen Verbindung bzw. Kopplung des jeweiligen Wechselmoduls mit dem Grundkörper aufweist. Die mechanische Verbindung bzw. Kopplung dient zur Befestigung des Wechselmoduls am Grundkörper. Die mechanischen Kopplungsmittel sind als lösbare Verbindungsmittel ausgebildet.
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Ferner weist jedes Wechselmodul bevorzugterweise elektrische und/oder hydraulische Kopplungsmittel zur elektrischen und/oder hydraulischen Verbindung bzw. Kopplung des jeweiligen Wechselmoduls mit dem Grundkörper auf. Die elektrische und/oder hydraulische Verbindung bzw. Kopplung dient zur funktionellen Verbindung und/oder zur Energieübertragung zwischen dem Grundkörper und den Greifern. Auch die elektrischen und/oder hydraulischen Kopplungsmittel sind bevorzugterweise als lösbare Verbindungsmittel, beispielsweise als Steckverbindungen, ausgebildet.
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Besonders bevorzugterweise sind vordefinierte und einheitliche Kopplungsmittel bzw. Schnittstellen vorgesehen, wodurch ein universeller Austausch der Wechselmodule vereinfacht wird.
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Bevorzugterweise ist das Greifsystem zur Entnahme eines von mehreren unsortiert und ungeordnet im Behälter angeordneten Bauteilen ausgebildet. Somit ermöglicht das Greifsystem bevorzugterweise eine kamerageführte Bauteilentnahme aus einem Universalbehälter. Unter einem Universalbehälter ist im Sinne der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass der Behälter für unterschiedliche Bauteilarten verwendet werden kann und nicht speziell für bestimmte Bauteile ausgebildet ist. Mehrere gleichartige oder auch unterschiedliche Bauteile können unsortiert und ungeordnet im Behälter angeordnet sein.
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Vom Kamerasystem, bevorzugterweise einem 3D-Kamerasystem, werden mehrere Bilder vom Behälter und vom Inhalt (der Bauteile) angefertigt. Die Bilder werden mit einem Datensatz für Bauteile verglichen sowie die Lage, Ausrichtung und/oder Position des im nächsten Schritt zu entnehmenden Bauteils ermittelt. Hierfür wird bevorzugterweise der Behälter ausgemessen, was besonders bevorzugterweise anhand der angefertigten Bilder durchgeführt werden kann. Die Informationen bzw. ermittelten Daten bezüglich der Behälterabmessungen, der Lage, der Ausrichtung und/oder der Position des zu entnehmenden Bauteils werden an das Greifsystem übermittelt. Das Greifsystem wählt den entsprechenden Greifer für das zu entnehmende Bauteil aus und steuert diesen zu den ermittelten Aufnahmekoordinaten zum Ergreifen des Bauteils.
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Die anschließende Ablage des aufgenommenen Bauteils an einer dafür vorgesehenen Ablagestelle ist im Gegensatz zur Aufnahme definiert. Somit ist das Greifsystem bevorzugterweise für eine undefinierte Aufnahme von Bauteilen aus einem Universalbehälter und eine definierte Ablage an einer vorgegebenen Ablagestelle bzw. Ablageposition ausgebildet.
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Bevorzugterweise weist das Greifsystem einen Steuercontroller zur Ansteuerung mehrerer Greifer auf. Besonders bevorzugterweise ist hierfür ein einziger Steuercontroller vorgesehen. Darunter ist zu verstehen, dass mehrere Greifer vom selben Steuercontroller angesteuert werden können. Der Steuercontroller ist universell ausgebildet und somit zur Ansteuerung unterschiedlicher Greifer und für die Aufnahme unterschiedlicher Bauteile bzw. Bauteilarten ausgelegt. Bevorzugterweise ist der Steuercontroller im Grundkörper angeordnet. Weiterhin ist der Steuercontroller einfach herausnehmbar bzw. demontierbar, um eine gute Zugänglichkeit für Instandhaltungsmaßnahmen und Reparaturen zu gewährleisten.
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Elektrische Leitungen und/oder hydraulische Leitungen zwischen dem Steuercontroller und den Greifern sind bevorzugterweise im Inneren des Grundkörpers verlegt. Ferner sind diese Leitungen bevorzugterweise im Inneren des jeweiligen Greifers verschaltet. Auch Eingangs- oder Ausgangsmodule sowie Ventile sind bevorzugterweise im Inneren des Grundkörpers und/oder im Inneren der Greifer angeordnet. Somit ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das Greifsystem keine äußeren Störkonturen aufweist. Insbesondere sind keine äußeren Störkonturen am Greifer selbst angeordnet. Störkonturen können beispielsweise Leitungen, Ventile, Eingangsmodule und/oder Ausgangsmodule sein. Dadurch, dass keine äußeren Störkonturen am Greifsystem, insbesondere am Greifer selbst angeordnet sind, kann eine Beschädigung der Bauteile beim Entnehmen aus dem Behälter weitestgehend verhindert werden.
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Erfindungsgemäß ist ferner ein Bauteilentnahmesystem mit einem Kamerasystem, einem Roboter und einem Greifsystem für eine kameraunterstützte Entnahme mindestens eines Bauteils aus einem Behälter vorgesehen. Das Greifsystem ist dabei wie vorbeschrieben ausgebildet. Das Kamerasystem selbst ist nicht am Greifsystem angeordnet, sondern beabstandet zum Greifsystem angebracht. Das Greifsystem ist am Roboter angeordnet bzw. mit diesem verbunden.
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Erfindungsgemäß ist ferner ein Verfahren zur kameraunterstützten Entnahme mindestens eines Bauteils aus einem Behälter vorgesehen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Entnahme des Bauteils mittels eines vorbeschriebenen Greifsystems und/oder eines vorbeschriebenen Bauteilentnahmesystems ausgebildet. Hierfür weist das erfindungsgemäße Verfahren zumindest die folgenden Schritte auf:
- a) Anfertigen mehrerer Bilder vom Behälter und den Bauteilen im Behälter und
- b) Vergleichen der Bilder mit einem vorgegebenen Datensatz für vorgesehene Bauteile, und
- c) Ermitteln der Lage und/oder Position und/oder Ausrichtung des im nächsten Schritt zu entnehmenden Bauteils, und
- d) Übertragen der Informationen an das Greifsystem, und
- e) Ansteuern eines der Greifer und Aufnehmen des zu entnehmenden Bauteils.
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Vorzugsweise wird beim oder nach dem Anfertigen der Bilder der Behälter anhand der Bilddaten ausgemessen. Diese Messergebnisse können auch zur Ermittlung der Lage und/oder Ausrichtung und/oder Position des im nächsten Schritt zu entnehmenden Bauteils dienen.
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Des Weiteren werden bevorzugterweise nicht nur Lage und/oder Ausrichtung und/oder Position des im nächsten Schritt zu entnehmenden Bauteils ermittelt, sondern auch das Bauteil selbst erkannt. Hierunter ist zu verstehen, dass anhand der Bilddaten automatisch das Bauteil bzw. die Bauteilart identifiziert und erkannt wird. Es wird dabei festgestellt, um welches Bauteil es sich handelt. Basierend auf diesen Informationen kann der richtige Greifer am Greifsystem ausgewählt werden.
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Nach dem Aufnehmen des Bauteils wird bevorzugterweise im nächsten Schritt das Bauteil an einer vorgesehenen bzw. definierten Ablagestelle abgelegt. Somit ist das Verfahren zur kameraunterstützten Entnahme eines Bauteils aus einem Behälter für eine undefinierte Aufnahme, beispielsweise aus einem Universalbehälter, und eine definierte Ablage an einer vorgegebenen Ablagestelle ausgebildet.
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Die Schritte a) bis e) können für die nächsten zu entnehmenden Bauteile wiederholt werden. Insbesondere werden erneut Bilder von Bauteilen im Behälter angefertigt, das im nächsten Schritt zu entnehmende Bauteil ausgewählt und wiederum die Lage und/oder Ausrichtung und/oder Position dieses Bauteils bestimmt. Dies ist vorteilhaft, da Bauteile während der Entnahme des vorherigen Bauteils im Behälter verrutschen können und somit die Position verändern können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
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Es zeigen schematisch:
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1: eine perspektivische Ansicht eines Greifsystems,
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2: eine perspektivische Ansicht eines Grundkörpers des Greifsystems,
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3a bis 3c: perspektivische Ansichten von Wechselmodulen mit unterschiedlichen Greifern, und
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4: eine perspektivische Ansicht eines Bauteilentnahmesystems.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Greifsystems 100. In dieser beispielhaft gezeigten Ausführungsform sind an den Seiten des Grundkörpers 12 drei Wechselmodule 14a, 14b, 14c mit jeweils unterschiedlichen Greifern 13a, 13b, 13c angebracht. Die unterschiedlichen Greifer 13a, 13b, 13c sind zur Aufnahme unterschiedlicher Bauteile 10 (in 1 nicht gezeigt) ausgebildet.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Grundkörpers 12 des Greifsystems 100 aus 1. An den Seiten des Grundkörpers 12 können die Wechselmodule 14 (in 2 nicht gezeigt) angebracht, das heißt mechanisch und elektrisch gekoppelt werden. Im Grundkörper 12 ist der Steuercontroller angeordnet, mittels welchem die über Wechselmodule 14 anzuschließenden Greifer 13 angesteuert werden können.
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3a zeigt zwei unterschiedliche Bauteile 10a, 10b, welche mit dem beispielhaft gezeigten Greifer 13a aufgenommen werden können. Der Greifer 13a ist an einem Wechselmodul 14a angeordnet. Über dieses Wechselmodul 14a kann der Greifer 13a in einfacher Weise mit dem Grundkörper 12 (in 3a nicht gezeigt) verbunden werden.
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In 3b ist ein weiterer Greifer 13b, angeordnet an einem weiteren Wechselmodul 14b, gezeigt. Der in 3b gezeigte Greifer 13b ist beispielsweise zur Aufnahme eines Bauteils 10c, wie in 3b gezeigt, ausgebildet.
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In 3c ist ein weiterer alternativer Greifer 13c gezeigt. Der in 3c gezeigte Greifer 13c weist beispielsweise keine Greifmittel, sondern Ansaugmittel zum Ansaugen von Bauteilen 10d, 10e auf. Wie die in den 3a und 3b gezeigten Greifer 13a und 13b ist auch der in 3c gezeigte Greifer 13c mit einem Wechselmodul 14c verbunden.
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Die in den 3a bis 3c beispielhaft gezeigten Greifer 13 sind über die Wechselmodule 14, welche in Form von Wechselplatten ausgebildet sind, in einfacher und universeller Weise mit dem in 2 gezeigten Grundkörper 12 verbindbar.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Bauteilentnahmesystems 200. Das Bauteilentnahmesystem 200 weist einen Roboter 211 und ein am Roboter 211 angeordnetes Greifsystem 100 (in 4 nicht dargestellt) auf. Des Weiteren weist das Bauteilentnahmesystem 200 ein Kamerasystem 210, bestehend aus drei Kameras, auf. Das Kamerasystem 210 ist beabstandet vom Greifsystem 100 und beabstandet vom Roboter 211 derart angeordnet, dass mit dem Kamerasystem 211 3D-Bilddaten der Behälter 11 sowie des Inhalts der Behälter 11 angefertigt werden können. Das Greifsystem 100 greift mit den daran angeordneten Greifern 13 (in 4 ebenfalls nicht dargestellt) die Bauteile 10 (in 4 nicht dargestellt) in den Behältern 11 auf und legt diese an einer vordefinierten Ablagestelle 16 ab.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Greifsystem
- 200
- Bauteilentnahmesystem
- 10; 10a, 10b, 10c, 10d, 10e
- Bauteile
- 11
- Behälter
- 12
- Grundkörper
- 13; 13a, 13b, 13c
- Greifer
- 14; 14a, 14b, 14c
- Wechselmodule
- 15; 15a, 15b, 15c
- Seitenwände des Grundkörpers
- 16
- Ablagestelle
- 210
- Kamerasystem
- 211
- Roboter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10236040 A1 [0006]
- DE 102011107967 A1 [0007]
