DE102020006436A1 - Self-propelled gap measuring unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine selbstfahrende Spaltmesseinheit (1), umfassend eine fahrbare Plattform (2), einen Roboter (3), einen Sensorkopf (4) und eine Rechnereinheit, wobei der Roboter (3) auf der fahrbaren Plattform (2) befestigt ist und einen Arm mit mehreren Gelenken aufweist, wobei der Sensorkopf (4) am Ende des Arms des Roboters (3) angeordnet ist, wobei der Sensorkopf (4) zwei Triangulationssensoren aufweist, wobei ferner eine als ein Mono-Kamera-System ausgebildete Kamera (5) vorgesehen ist, wobei die Kamera (5) an einem Ausleger befestigt ist, der ebenfalls an der fahrbaren Plattform (2) befestigt ist, wobei die fahrbare Plattform (2) zwei Laserscanner aufweist, die zur Kooperation nach einem SLAM-Algorithmus konfiguriert sind, wobei die Triangulationssensoren dazu konfiguriert sind, mit unterschiedlicher Wellenlänge zu arbeiten, wobei die Kamera (5) dazu konfiguriert ist, mittels kantenbasierten Trackings eine Referenzierung durchzuführen, wobei beim kantenbasierten Tracking Kanten einer in einem Bildfeld der Kamera erkannten Karosserie mit Kanten eines hinterlegten CAD-Modells verglichen werden.The invention relates to a self-propelled gap measuring unit (1), comprising a mobile platform (2), a robot (3), a sensor head (4) and a computer unit, the robot (3) being attached to the mobile platform (2) and a Has arm with several joints, the sensor head (4) being arranged at the end of the arm of the robot (3), the sensor head (4) having two triangulation sensors, a camera (5) designed as a mono camera system also being provided is, wherein the camera (5) is attached to a boom which is also attached to the mobile platform (2), wherein the mobile platform (2) has two laser scanners which are configured for cooperation according to a SLAM algorithm, the Triangulation sensors are configured to work with different wavelengths, the camera (5) being configured to carry out referencing by means of edge-based tracking, with edge-based tracking Edges of a body recognized in an image field of the camera are compared with edges of a stored CAD model.
Description
Die Erfindung betrifft eine selbstfahrende Spaltmesseinheit gemäß Anspruch 1.The invention relates to a self-propelled gap measuring unit according to
Es ist bekannt, Karosseriemerkmale wie Spalt- und Übergang zwischen Anbauteilen mit mehreren fest verbauten Robotern zu vermessen. Für die Referenzierung wird ein Kamerasystem verwendet, dass auf mehrere charakteristische Merkmale am Fahrzeug ausgerichtet ist. Die Referenzierung liefert eine relative Position zur eingemessenen Karosserie für das aktuelle Fahrzeug.It is known to measure body features such as gap and transition between add-on parts with several permanently installed robots. For the referencing, a camera system is used that is aimed at several characteristic features on the vehicle. The referencing provides a position relative to the measured body for the current vehicle.
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte mobile Messvorrichtung anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved mobile measuring device.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine selbstfahrende Spaltmesseinheit gemäß Anspruch 1.The object is achieved according to the invention by a self-propelled gap measuring unit according to
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous refinements of the invention are the subject matter of the subclaims.
Eine erfindungsgemäße selbstfahrende Spaltmesseinheit umfasst eine fahrbare Plattform, einen Roboter, einen Sensorkopf und eine Rechnereinheit, wobei der Roboter auf der fahrbaren Plattform befestigt ist und einen Arm mit mehreren Gelenken aufweist, wobei der Sensorkopf am Ende des Arms des Roboters angeordnet ist. Erfindungsgemäß weist der Sensorkopf zwei Triangulationssensoren auf, wobei ferner eine als ein Mono-Kamera-System ausgebildete Kamera vorgesehen ist, die an einem Ausleger befestigt ist, der ebenfalls an der fahrbaren Plattform befestigt ist, wobei die fahrbare Plattform zwei Laserscanner aufweist, die zur Kooperation nach einem SLAM-Algorithmus konfiguriert sind, wobei die Triangulationssensoren dazu konfiguriert sind, mit unterschiedlicher Wellenlänge zu arbeiten, wobei die Kamera dazu konfiguriert ist, mittels kantenbasierten Trackings eine Referenzierung durchzuführen, wobei beim kantenbasierten Tracking Kanten einer in einem Bildfeld der Kamera erkannten Karosserie mit Kanten eines hinterlegten CAD-Modells verglichen werden.A self-propelled gap measuring unit according to the invention comprises a mobile platform, a robot, a sensor head and a computer unit, the robot being attached to the mobile platform and having an arm with several joints, the sensor head being arranged at the end of the arm of the robot. According to the invention, the sensor head has two triangulation sensors, and a camera designed as a mono camera system is also provided, which is attached to a boom that is also attached to the mobile platform, the mobile platform having two laser scanners that are used for cooperation are configured according to a SLAM algorithm, the triangulation sensors being configured to work with different wavelengths, the camera being configured to carry out referencing by means of edge-based tracking, with edges of a body with edges detected in an image field of the camera during edge-based tracking a stored CAD model can be compared.
Die erfindungsgemäße selbstfahrende Spaltmesseinheit erlaubt Spalt-und Übergangsmessungen, umfasst ein Robotersystem, ist modular, schnell, hochgenau, autonom und umgebungsunabhängig.The self-propelled gap measuring unit according to the invention allows gap and transition measurements, comprises a robot system, is modular, fast, highly accurate, autonomous and independent of the environment.
Die vorliegende Erfindung erlaubt auf flexible Weise eine schnelle Messung eines Fahrzeugs ohne lange Planungs-und oder Aufbauphasen. Gegenüber bekannten Lösungen sind Umgebungsanforderungen und Platzbedarf, Stromverbrauch, Einrichtungsaufwand, Aufwand der Integration in eine bestehende Linie und Kosten reduziert.The present invention allows a vehicle to be measured quickly in a flexible manner without long planning and / or construction phases. Compared to known solutions, environmental requirements and space requirements, power consumption, set-up effort, effort of integration into an existing line and costs are reduced.
Die erfindungsgemäße selbstfahrende Spaltmesseinheit ist unabhängig und hat keine besonderen Anforderungen an die Peripherie, da alles in der Plattform vorhanden ist. Die Spaltmesseinheit ist schnell aufgebaut und in Betrieb genommen, ob an der Fertigungslinie oder in Prüfboxen außerhalb der Fördertechnik. Alle Komponenten der Spaltmesseinheit sind modular und können durch andere Module ersetzt werden, wenn dies für die Erfüllung der Aufgabe nötig ist. Zum Beispiel kann jederzeit ein größerer Roboter montiert werden, solange er eine genormte Schnittstelle (beispielsweise ROS, Java usw.) nutzt, falls dies zur Erfüllung der Messaufgabe nötig ist. Ebenso lassen sich in die Messsoftware andere Sensoren einbinden die beispielsweise auch auf Glas messen können. Die Genauigkeit der selbstfahrenden Spaltmesseinheit ist sehr hoch. Um ein komplettes Auto zu vermessen werden je nach Anzahl der Punkte beispielsweise zwischen fünf Minuten und neun Minuten benötigt. Dieses System revolutioniert die Spaltmessung und kann nahezu überall eingesetzt werden. Durch eine schnelle Inbetriebnahme kann kurzfristig der Produktionsprozess geprüft und verifiziert werden. Auch eine Handmessungsstation kann nahtlos zur Spaltmesseinheit umfunktioniert werden.The self-propelled gap measuring unit according to the invention is independent and has no special requirements for the periphery, since everything is available in the platform. The gap measuring unit can be set up and put into operation quickly, whether on the production line or in test boxes outside of the conveyor system. All components of the gap measuring unit are modular and can be replaced by other modules if this is necessary for the fulfillment of the task. For example, a larger robot can be installed at any time as long as it uses a standardized interface (e.g. ROS, Java, etc.), if this is necessary to carry out the measurement task. Other sensors that can also measure on glass, for example, can also be integrated into the measurement software. The accuracy of the self-propelled gap measuring unit is very high. To measure a complete car, depending on the number of points, it takes between five minutes and nine minutes, for example. This system revolutionizes gap measurement and can be used almost anywhere. Thanks to quick commissioning, the production process can be checked and verified at short notice. A manual measuring station can also be converted seamlessly into a gap measuring unit.
Außerdem können auch Kundenfahrzeuge kontrolliert werden, zum Beispiel auf einer Art Parkplatz. Die Karossen könnten während der Nacht oder Schichtpausen vermessen werden und ohne Zeitverlust für den Mitarbeiter weiterbearbeitet oder transportiert werden.In addition, customer vehicles can also be checked, for example in a kind of parking lot. The bodies could be measured during the night or during shift breaks and further processed or transported without loss of time for the employee.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht einer selbstfahrenden Spaltmesseinheit, und -
2 schematisch einen Messablauf sowie auftretende Varianzen.
-
1 a schematic view of a self-propelled gap measuring unit, and -
2 a schematic of a measurement process and any variances that occur.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.
Der Roboter
Durch modularen Aufbau können einzelne Komponenten der selbstfahrenden Spaltmesseinheit
Die in
Der Roboter
Der Sensorkopf
Die Kamera
Die nicht dargestellte Rechnereinheit kann beispielsweise Messsoftware der Firma VMT verwenden, die auch bei anderen Messsystemen gebräuchlich ist. Daher lassen sich die Messwerte sowohl vergleichen als auch in vorhandene Datenspeicherungs- und Auswertungssysteme einbinden. Zusätzlich zur Messsoftware kann auf der Rechnereinheit noch eine Software des Kamerasystems laufen.The computer unit, not shown, can use measurement software from VMT, for example, which is also used in other measurement systems. Therefore, the measured values can be compared and integrated into existing data storage and evaluation systems. In addition to the measurement software, software from the camera system can also run on the computer unit.
Die Programmierung und Einrichtung der Messpunkte erfolgt intuitiv durch ein Software- und Steuerungspaket, der Daimler TSS. Hierzu wird der Roboter
Die Messorttreue gilt als fundamentales Instrument für die Genauigkeit von Robotermesssystemen. Da hierbei nur der Aktor und nicht der Sensor überprüft wird werden nur Varianzen der einzelnen Roboterkomponenten beachtet. Dabei wird untersucht, in welcher Spanne der Sensorkopf
Diese Varianz als Messorttreue ist nicht ausreichend um die oben genannte Vorgabe von σMOT=8mm zu erfüllen. Durch den vorliegend verwendeten Sensorkopf
- 1. Das System steht auf einer definierten Position und startet die Mono-Kamera-Messung um die Position der Karosserie relativ zum Messsystem zu bestimmen. Hierbei entsteht die Varianz σMKS.
- 2. Das System fährt nach abschließen des ersten Schrittes auf die erste Messposition (
P1 ). Hierbei fällt die Varianz der fahrbaren Plattform an σKMP - 3. An der Messposition angekommen fährt der Leichtbauroboter auf den zu messenden Spalt und erzeugt so die letzte Varianz der Kette σLBR
- 4. Der erste Messpunkt, auf dem der Sensorkopf steht wird als Referenz verwendet. Dabei wird der aktuelle virtuelle Spaltpunkt mit dem ursprünglichen Spaltpunkt verglichen. Durch diesen Korrekturvektor kann der Sensorkopf vom Leichtbauroboter auf die exakt gleiche Stelle aufgerichtet werden. Hier werden alle vorherigen Varianzen korrigiert und es wird der σKorrektur erfasst.
- 1. The system is in a defined position and starts the mono camera measurement to determine the position of the body relative to the measurement system. This creates the variance σ MKS .
- 2. After completing the first step, the system moves to the first measuring position (
P1 ). Here, the variance of the mobile platform falls on σ KMP - 3. Arrived at the measuring position, the lightweight robot drives to the gap to be measured and thus generates the last variance of the chain σ LBR
- 4. The first measuring point on which the sensor head stands is used as a reference. The current virtual split point is compared with the original split point. With this correction vector, the sensor head can be set up by the lightweight robot in exactly the same place. All previous variances are corrected here and the σ correction is recorded.
Dargestellt ist ein Kraftfahrzeug
Für die Position
Diese Varianzen sind mit der oben genannten Vorgabe von σMOT=8mm zur Messorttreue vereinbar und können durch Versuchsreihen verifiziert werden. Durch mehrere Testreihen wurde überprüft, mit welcher Varianz der Sensorkopf
Mit den Werten aus den Testreihen ergibt sich folgendes Ergebnis.
Damit ist die selbstfahrende Spaltmesseinheit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102009039812 A1 [0003]DE 102009039812 A1 [0003]
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DE102020006436.1A DE102020006436A1 (en) | 2020-10-19 | 2020-10-19 | Self-propelled gap measuring unit |
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Family
ID=75485571
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DE102020006436.1A Withdrawn DE102020006436A1 (en) | 2020-10-19 | 2020-10-19 | Self-propelled gap measuring unit |
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DE (1) | DE102020006436A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4249143A1 (en) * | 2022-03-24 | 2023-09-27 | BM Group Holding S.p.A. | Apparatus and method for carrying out measurements on a material being processed in a rolling plant |
-
2020
- 2020-10-19 DE DE102020006436.1A patent/DE102020006436A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP4249143A1 (en) * | 2022-03-24 | 2023-09-27 | BM Group Holding S.p.A. | Apparatus and method for carrying out measurements on a material being processed in a rolling plant |
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