DE102020104362A1 - Bahnplanung für einen Robotermanipulator mittels Kamerabild - Google Patents

Bahnplanung für einen Robotermanipulator mittels Kamerabild Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Bahn für einen Endeffektor (3) eines Robotermanipulators (1) zum Bearbeiten eines Werkstücks (5), aufweisend die Schritte:
- Aufnehmen (S1) eines Bildes des durch den Endeffektor (3) zu bearbeitenden Werkstücks (5) mittels einer Kameraeinheit (7) und Übermitteln des Bildes an eine Recheneinheit (9),
- Transformieren (S2) des Bildes durch die Recheneinheit (9) so, dass das im Bild enthaltene Werkstück (5) auf geometrische Konturen abgebildet wird,
- Ermitteln (S3) von Bahnpunkten (11) aus den Konturen des Werkstücks (5) so, dass die Bahnpunkte (11) auf den Konturen oder in vorgegebenen Abständen zu den Konturen liegen, und
- Ermitteln (S4) einer durch den Robotermanipulator (1) abzufahrenden Bahn des Endeffektors (3) auf Basis der Bahnpunkte (11).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Bahn für einen Endeffektor eines Robotermanipulators zum Bearbeiten eines Werkstücks sowie ein entsprechendes System zum Bearbeiten eines Werkstücks.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bahnplanung für einen Robotermanipulator zum Bearbeiten eines Werkstücks zu vereinfachen.
  • Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Bahn für einen Endeffektor eines Robotermanipulators zum Bearbeiten eines Werkstücks, aufweisend die Schritte:
    • - Aufnehmen eines Bildes des durch den Endeffektor zu bearbeitenden Werkstücks mittels einer Kameraeinheit und Übermitteln des Bildes an eine Recheneinheit,
    • - Transformieren des Bildes durch die Recheneinheit so, dass das im Bild enthaltene Werkstück auf geometrische Konturen abgebildet wird,
    • - Ermitteln von Bahnpunkten aus den Konturen des Werkstücks so, dass die Bahnpunkte auf den Konturen oder in vorgegebenen Abständen zu den Konturen liegen, und
    • - Ermitteln einer durch den Robotermanipulator abzufahrenden Bahn des Endeffektors auf Basis der Bahnpunkte.
  • Der Robotermanipulator weist insbesondere ein Vielzahl von durch Gelenke miteinander verbundenen Gliedern auf. Insbesondere am distalen Ende des Robotermanipulators ist ein Endeffektor angeordnet, der zum Bearbeiten des Werkstücks ausgeführt ist. Der Endeffektor ist beispielsweise zum Fräsen, Polieren, Sägen, Bohren, Lackieren, Emittieren eines Laserstrahls, Schweißen, oder Ähnliches ausgeführt.
  • Bevorzugt ist die Kameraeinheit am Robotermanipulator selbst angeordnet, insbesondere an einem distalen Ende des Robotermanipulator, das heißt am distalen Glied des Robotermanipulators oder weiterhin insbesondere am Endeffektor des Robotermanipulators. Alternativ bevorzugt ist die Kameraeinheit vom Robotermanipulator physisch getrennt, und bevorzugt an einem Gestell am Arbeitsplatz des Robotermanipulators angeordnet, oder wird alternativ dazu vom Anwender getragen und bedient.
  • Die Kameraeinheit ist bevorzugt eine Stereokameraeinheit oder eine mehrere einzelne Kameras umfassende Kameraeinheit, sodass eine räumliche Information im Bild enthalten ist. Dabei wird die Zahl der einzelnen Kameras der Kameraeinheit und/oder eine bevorzugte Position der Kameraeinheit insbesondere entsprechend der gewünschten Bearbeitung des Werkstücks festlegt. Das Bild kann auch aus Einzelbildern zusammengesetzt werden. Dabei wird eine Vielzahl von Bildern des Werkstücks aufgenommen und zu einem Gesamtbild zusammengesetzt. Dies kann durch räumlich getrennte Positionen der einzelnen Kameras erfolgen, sowie eine während des Aufnahmevorgangs des Bildes variierende Position der ganzen Kameraeinheit, sodass, in anderen Worten ausgedrückt, das Werkstück von mehreren Seiten aufgenommen wird. Diese Art der Aufnahme des Bildes liefert mehrere 2D-Ansichten des Werkstücks, oder alternativ bevorzugt räumliche Informationen bezüglich des Werkstücks.
  • Die Recheneinheit ist bevorzugt eine lokale Recheneinheit des Robotermanipulators, alternativ bevorzugt eine zentrale Recheneinheit. Während im ersten Fall, nämlich dass die Recheneinheit lokal am Robotermanipulator angeordnet ist oder lokal mit diesem verbunden ist und nur für diesen einen Robotermanipulator vorgesehen ist, ist die Recheneinheit in Form einer zentralen Recheneinheit insbesondere für eine Vielzahl von Robotermanipulatoren zuständig, sodass vorteilhaft eine einzige zentrale Recheneinheit eine Vielzahl von aufgenommenen Bildern von Werkstücken für jeweilige Robotermanipulatoren transformieren kann und das Ergebnis der Transformation an die Vielzahl der Robotermanipulator übergeben kann.
  • Die geometrischen Konturen, die aus dem aufgenommenen Bild erzeugt werden, umfassen insbesondere Verläufe der Ränder des Werkstücks. Die Konturen bilden daher zumindest die geometrischen Grenzen des Werkstücks ab. Weiterhin bevorzugt umfassen die geometrischen Konturen Oberflächengeometrien des Werkstücks, insbesondere im Falle einer Oberflächenbehandlung als auszuführende Bearbeitung des Werkstücks durch den Endeffektor des Robotermanipulators. Welche Art von Konturen (Ränder des Werkstücks, Verläufe der Oberfläche des Werkstücks) verwendet wird, sowie die Genauigkeit und/oder die Anzahl der einzelnen Abschnitte der Konturen und andere Eigenschaften der Konturen sind dabei insbesondere von der Art der Bearbeitung des Werkstücks abhängig. So sind beispielsweise beim Verschweißen zweier Teile des Werkstücks an einer gemeinsamen Naht lediglich die Konturen der Naht von Interesse, sodass weitere Konturen der Teile des Werkstücks nicht erzeugt werden müssen. Im Gegensatz dazu sind bei der Bearbeitung einer Oberfläche des Werkstücks Kenntnisse über die Konturen der Ränder des Werkstücks sowie der Oberflächengeometrie des Werkstücks notwendig, um die Oberfläche durch den Endeffektor entsprechend abzufahren. Insbesondere bei einer zerklüfteten und komplexen Oberflächengeometrie des Werkstücks sind dabei naturgemäß dichter gepackte Konturlinien oder Ähnliches notwendig, als bei einer glatten, beispielsweise ebenen Oberfläche.
  • Die Transformation des Bildes zum Erzeugen der Konturen erfolgt dabei insbesondere durch Bildanalyse und entsprechende Algorithmen, die die im Bild enthaltenen Informationen insbesondere in numerische, abspeicherbare geometrische Informationen transformieren. Entsprechende Informationen werden insbesondere durch die im Bild enthaltenen räumlichen Informationen, sofern enthalten, gewonnen, oder aber im dem Fall, dass keine räumlichen Informationen aus dem Bild entnommen werden können, durch Analyse der flächigen Bilddaten. Im letzteren Fall erfolgt das Transformieren des Bildes bevorzugt durch nichtlineare Optimierung, wobei hierbei insbesondere vorgegebene Konturen skaliert und/oder anderweitig parametriert werden (insbesondere bzgl. Krümmungen) und auf implizit im Bild enthaltenen Ränder und/oder andere Konturen des Werkstücks hin optimiert werden. Alternativ erfolgt das Erzeugen der Konturen durch Anwenden eines künstlichen neuronalen Netzes, dessen Eingangsdaten Bilddaten des Bildes sind und dessen Ausgangsdaten die Konturen sind. Ein solches künstliches neuronales Netz ist insbesondere bereits vollständig trainiert, das heißt, dessen Struktur und Gewichtungen sind vorgegebenen.
  • Ferner werden Bahnpunkte aus den Konturen ermittelt, durch die bevorzugt die vom Endeffektor abzufahrende Bahn unmittelbar verläuft. In diesem Fall dienen die Bahnpunkte insbesondere als Stützpunkte einer Bahn, die als Polynom, Spline, Bezier-Kurve oder anderes ausgedrückt werden kann. Alternativ bevorzugt dienen die Bahnpunkte als Anhaltspunkte für die Bahn, ohne dass notwendigerweise die Bahn durch jeden einzelnen der Bahnpunkte hindurch verläuft. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die abzufahrende Bahn durch einen am Endeffektor definierten Referenzpunkt abzufahren ist, während die Bahnpunkte Orten auf dem Werkstück zugeordnet sind und damit insbesondere einen vorgegebenen Abstand zu dem Referenzpunkt des Endeffektors beim Bearbeitungsvorgang des Werkstücks aufweisen. Auch können die Bahnpunkte selbst in einem vorgegebenen Abstand zu den Konturen definiert werden, sodass der Endeffektor in vorgegebenen Abständen zum Werkstück verfährt. Diese Abstände können auch über den Verlauf der Bahn variabel definiert werden. Dies ist insbesondere bei Lackierarbeiten oder bei einer Bearbeitung des Werkstücks durch einen Laserstrahls vorteilhaft anzuwenden.
  • Die Bahnpunkte sind insbesondere ortsfest relativ zum Werkstück definiert. Dies erfolgt bevorzugt durch Zuordnung der Konturen zu der Oberfläche des Werkstücks, insbesondere zu einzelnen Orten auf der Oberfläche des Werkstücks. Dies erlaubt vorteilhaft auch bei einer Verschiebung des Werkstücks eine erneute Zuordnung der Bahnpunkte und damit der ermittelten Bahn zu dem Werkstück. Dabei kann insbesondere eine aktuelle Position und/oder Orientierung des Werkstücks wiederum durch Bilderkennung erfasst werden und die ermittelte Bahn für den Robotermanipulator der aktuellen Position und/oder Orientierung des Werkstücks angepasst werden, so dass die Bearbeitung des Werkstücks an der aktuellen Position und/oder Orientierung des Werkstücks erfolgen kann.
  • Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass automatisch durch das Bereitstellen eines Werkstücks eine Bahn für den Robotermanipulator erzeugt werden kann, um eine optimale Bearbeitung des Werkstücks sicherzustellen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin den Schritt auf:
    • - Abfahren der ermittelten Bahn des Endeffektors durch den Robotermanipulator und Bearbeiten des Werkstücks durch den Endeffektor.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Ermittlung der Anzahl und/oder der relativen Position der aus den Konturen ermittelten Bahnpunkte abhängig von einem ausgewählten Steuerprogramm. Das Steuerprogramm wird insbesondere abhängig von der Bearbeitungsart für das Werkstück ausgewählt. Das Steuerprogramm gibt dabei insbesondere an, mit welcher Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung relativ zum Werkstück und mit welchen Kurvenradien der Bahn des Endeffektors das Werkstück zu bearbeiten ist. Die Art der Bearbeitung ist dabei maßgeblich, welche Konturen und daraus ermittelten Bahnpunkte relevant und notwendig sind, ein zweckdienliches Steuerprogramm zu erzeugen. Abhängig vom Steuerprogramm erfolgt daher gemäß dieser Ausführungsform die Transformation des Bildes in die Konturen einerseits, weiterhin bevorzugt insbesondere die Definition der Bahnpunkte abhängig von den Konturen. Dies betrifft insbesondere die Zahl, den relativen Abstand und im allgemeinen die Dichte der Bahnpunkte. Vorteilhaft wird die Ermittlung der Bahnpunkte daher an das ausgewählte Steuerprogramm angeglichen und insoweit optimiert.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die Konturen des Werkstücks in Segmente unterteilt und für jedes der Segmente wird abhängig von einer Krümmung des jeweiligen Segments zumindest ein Parameter eines Steuerprogramms und/oder eines Reglers des Robotermanipulators angepasst. Gemäß dieser Ausführungsform werden die Konturen des Werkstücks in Segmente unterteilt. Jedes der Segmente weist entsprechende Krümmungen auf, wobei die Krümmungen auch null sein können im Falle einer geraden Linie. Würde der Krümmung des Werkstücks unmittelbar gefolgt werden, so würde diese Krümmung exakt eine Richtungsänderung und damit eine zweite Ableitung nach einem Laufparameter der Bahn darstellen. Um dies zu berücksichtigen, wird die Krümmung des jeweiligen Segments so berücksichtigt, dass ein Parameter des Steuerprogramms und/oder des Reglers des Robotermanipulators entsprechend angepasst wird. Dies betrifft insbesondere die Geschwindigkeit, mit der die Bahn aktuell abgefahren wird, da unbeschleunigte Geradeausfahrten des Endeffektor des Robotermanipulators häufig leichter zu auszuführen sind als schnelle Kurvenfahrten und Richtungsänderungen. Auch kann hierbei die Steifigkeit einer Impedanzregelung des Robotermanipulators zu höheren Werten angepasst werden, sodass insbesondere die Bahnführung des Endeffektors mittels der höheren Steifigkeit bei engen Kurvenfahrten genauer erfolgt. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfassen der oder die Parameter des Steuerprogramms und/oder des Reglers zumindest eines aus den folgenden: eine Reglerverstärkung, eine Steifigkeit einer Impedanzregelung, einen Grenzwert für eine Kollisionsdirektion, ein maximal aufzubringendes Moment, eine maximale Geschwindigkeit des Robotermanipulators, eine maximale Beschleunigung des Robotermanipulators, eine Bandbreite eines dynamischen Filters eines Reglers der Steuerei nheit.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Transformieren des Bildes durch Zuordnen von Umrissen des im Bild enthaltenen Werkstücks auf zumindest eine aus einer vorgegebenen Vielzahl von Grundformen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Grundformen zumindest eines aus den folgenden: Dreieck, Rechteck, Kreisring, Bezier-Kurve, Kreissegment, Ellipse, Ellipsensegment, Parabel, Polynom, e-Funktion.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bilden die geometrischen Konturen eine Oberfläche des Werkstücks ab, wobei die Bahnpunkte über den Rand und über die Oberfläche des Werkstücks verteilt ermittelt werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Kameraeinheit eine Kamera eines portablen Anwendergeräts. Als portables Anwendergerät wird bevorzugt ein Mobiltelefon oder ein Tablet-Computer verwendet.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Kameraeinheit am weitest distal gelegenen Glied des Robotermanipulators oder am Endeffektor angeordnet. Vorteilhaft ist gemäß dieser Ausführungsform die Kameraeinheit immer physisch mit dem Robotermanipulator verbunden, sodass durch entsprechende Bewegungen des Robotermanipulators sichergestellt werden kann, dass das Werkstück, welches zu bearbeiten ist, direkt im Erfassungsbereich der Kameraeinheit liegt. Somit können vorteilhaft eine Vielzahl verschiedener Werkstücke in kurzer Zeit durch den Robotermanipulator und unmittelbar vor dem Bearbeiten des jeweiligen Werkstücks bildlich erfasst werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Bearbeiten eines Werkstücks, aufweisend einen Robotermanipulator mit einem Endeffektor, eine Kameraeinheit und eine Recheneinheit, wobei die Kameraeinheit zum Aufnehmen eines Bildes des durch den Endeffektor zu bearbeitenden Werkstücks und zum Übermitteln des Bildes an eine Recheneinheit ausgeführt ist, wobei die Recheneinheit dazu ausgeführt ist, das Bild so zu transformieren, dass das im Bild enthaltene Werkstück auf geometrische Konturen abgebildet wird, Bahnpunkte aus den Konturen des Werkstücks so zu ermitteln, dass die Bahnpunkte auf den Konturen oder in vorgegebenen Abständen zu den Konturen liegen, und eine durch den Robotermanipulator abzufahrenden Bahn des Endeffektors auf Basis der Bahnpunkte zu ermitteln.
  • Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Systems ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Verfahren vorstehend gemachten Ausführungen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen:
    • 1 ein Verfahren zum Ermitteln einer Bahn für einen Endeffektor zum Bearbeiten eines Werkstücks gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    • 2 ein System zum Ermitteln einer Bahn für einen Endeffektor zum Bearbeiten eines Werkstücks gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    • 3 ein System zum Ermitteln einer Bahn für einen Endeffektor zum Bearbeiten eines Werkstücks gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
    • 4 ein Werkstück und die Transformation des Werkstücks in Konturen.
  • Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
  • 1 zeigt ein Verfahren zum Ermitteln einer Bahn für einen Endeffektor 3 eines Robotermanipulators 1 zum Bearbeiten eines Werkstücks 5, aufweisend die Schritte:
    • - Aufnehmen S1 eines Bildes des durch den Endeffektor 3 zu bearbeitenden Werkstücks 5 mittels einer Kameraeinheit 7 und Übermitteln des Bildes an eine Recheneinheit 9,
    • - Transformieren S2 des Bildes durch die Recheneinheit 9 so, dass das im Bild enthaltene Werkstück 5 auf geometrische Konturen abgebildet wird,
    • - Ermitteln S3 von Bahnpunkten 11 aus den Konturen des Werkstücks 5 so, dass die Bahnpunkte 11 auf den Konturen oder in vorgegebenen Abständen zu den Konturen liegen,
    • - Ermitteln S4 einer durch den Robotermanipulator 1 abzufahrenden Bahn des Endeffektors 3 auf Basis der Bahnpunkte 11 und Abfahren der ermittelten Bahn durch den Robotermanipulator 1 und Bearbeiten des Werkstücks 5 durch den Endeffektor 3. Das Verfahren wie beschrieben wird auf einem System 100 ausgeführt. Verschiedene Ausführungsbeispiele eines solchen Systems 100 sind in den folgenden 2 und 3 dargestellt. Die bezüglich des Verfahrens aufgeführten Bezugszeichen können auch für diese Systeme 100 herangezogen werden.
  • 2 zeigt ein solches System 100 zum Bearbeiten eines Werkstücks 5. Das System 100 weist einen Robotermanipulator 1 mit einem Endeffektor 3 auf, sowie eine Kameraeinheit 7 und eine Recheneinheit 9. Die Kameraeinheit 7 ist am distalen Ende des Robotermanipulators 1 angeordnet und dient zum Aufnehmen eines Bildes des durch den Endeffektor 3 zu bearbeitenden Werkstücks 5. Dazu wird der Robotermanipulator 1 in eine entsprechende Pose gebracht, dass das Werkstück 5 im Erfassungsbereich der Kameraeinheit 5 liegt. Angesteuert wird der Robotermanipulator 1 dabei durch die auch als Steuereinheit dienende Recheneinheit 9, die mit dem Robotermanipulator 1 fest verbunden ist. Diese Steuereinheit übermittelt entsprechende Aktuatorkommandos an die Aktuatoren des Robotermanipulators 1. Das Bild wird anschließend von der Kameraeinheit 7 an die Recheneinheit 9 übermittelt. Die Recheneinheit 9 transformiert das Bild so, dass das im Bild enthaltene Werkstück 5 auf geometrische Konturen abgebildet wird. Eine solche Transformation ist am Beispiel eines Verkehrszeichens in der 4 dargestellt, weswegen für weitere Details bezüglich der Transformation auf die entsprechenden Erläuterungen bezüglich der 4 verwiesen wird. Ferner werden von der Recheneinheit 9 Bahnpunkte 11 aus den Konturen des Werkstücks 5 so ermittelt, dass die Bahnpunkte 11 auf den Konturen liegen. Die Bahnpunkte dienen als Stützpunkte eines abzufahrendens Splines für den Endeffektor 3 des Robotermanipulators 1. Der Robotermanipulator 1 wird dabei durch die in der Recheneinheit 9 integrierte Steuereinheit in solche Posen verfahren, dass der Endeffektor 3 sich über die vorgegebene Bahn bewegt.
  • 3 zeigt ein weiteres System 100 zum Bearbeiten eines Werkstücks 5, das in nicht gezeigten Details dem aus 2 entspricht. In 3 nicht in der Figur dargestellte Bezugszeichen und zugehörige Elemente stimmen dabei mit denen aus 2 überein. Das System 100 weist wiederum einen Robotermanipulator 1 mit einem Endeffektor 3 auf, sowie eine Kameraeinheit 7 und eine Recheneinheit 9. Die Kameraeinheit 7 ist eine Stereokameraeinheit eines portablen Anwendergeräts, nämlich ein Mobiltelefon. Dieses Mobiltelefon wird von einem Anwender gehalten und bedient. Dabei nimmt der Anwender mittels eines dafür vorgesehenen Anwendungsprogramms das Bild des Werkstücks 5 auf und übermittelt es von der Kameraeinheit 7 an die Recheneinheit 9, welche ein zentraler Server ist (nicht in 3 dargestellt). Die Recheneinheit 9 transformiert das Bild so, dass das im Bild enthaltene Werkstück 5 auf geometrische Konturen abgebildet wird. Eine solche Transformation ist am Beispiel eines Verkehrszeichens in der 4 dargestellt, weswegen für weitere Details bezüglich einer beispielhaften Transformation auf die entsprechenden Erläuterungen bezüglich der 4 verwiesen wird. Ferner werden von der Recheneinheit 9 Bahnpunkte 11 aus den Konturen des Werkstücks 5 so ermittelt, dass die Bahnpunkte 11 auf den Konturen liegen. Die Bahnpunkte 11 dienen als Stützpunkte eines abzufahrendens Splines für den Endeffektor 3 des Robotermanipulators 1. Der Robotermanipulator 1 wird dabei durch die in der Recheneinheit 9 integrierte Steuereinheit in solche Posen verfahren, dass der Endeffektor 3 sich über die vorgegebene Bahn bewegt.
  • 4 zeigt eine Transformation des Bildes des Werkstücks 5 in Konturen, durch welche Bahnpunkte 11 für den Endeffektor 3 des Robotermanipulators 1 ermittelt werden. Zur Veranschaulichung der Transformation wird ein beispielhaftes Verkehrszeichen 5 als Werkstück gezeigt. Während die Personen in der Mitte des Dreiecks des Verkehrszeichens 5 nur auf gemalte oder aufgeklebte farbliche Symbole gegenüber dem Hintergrund des Dreiecks darstellen, ist der dreieckige Rand des Verkehrszeichens durch eine entsprechende Formgebung der Bleche, aus dem das Verkehrszeichen 5 gefertigt ist, gestaltet. Die Konturen, die sich aus der Transformation des Bildes des Verkehrszeichens 5 ergeben, bestimmen sich dabei insbesondere über den dreieckigen Außenrand des Verkehrszeichens 5. Da der dreieckige Außenrand des Verkehrszeichens 5 auch von einem formgebenden Falz im Blech in Form eines inneren Dreiecks des Verkehrszeichens 5 ausgestaltet ist, spiegelt sich dieses innere Dreieck auch in den Konturen nach der Transformation des Bildes des Verkehrszeichens 5 wieder. Somit ergeben sich als Konturen zwei konzentrisch zueinander liegende Dreiecke, die als Grundlage für die Ermittlung der Bahnpunkte 11 zum Abfahren durch den Endeffektor 3 des Robotermanipulators 1 dienen. Beim Abfahren entsprechender Bahnen durch den Endeffektor 3 werden die entsprechenden Kanten des Verkehrszeichens 5 poliert. Beispielhaft sind dabei in der 4 nur einzelne Bahnpunkte an den abgerundeten Ecken des jeweiligen Dreiecks der Einfachheit halber gezeigt, je nach Krümmungsradien und gewünschter Bearbeitung der Kanten der Dreiecke des Verkehrszeichens können dabei mehrere Bahnpunkte 11 zum Nachbilden einer Rundung an der jeweiligen Ecke eines jeweiligen Dreiecks verwendet werden. Die abgerundeten Ecken werden dabei durch Bezier-Kurven modelliert, sodass eine kontinuierlich definierte Bahn vorliegt. Die Strecken zwischen den jeweiligen Ecken des jeweiligen Dreiecks werden durch geradlinige Strecken modelliert und durch jeweilige Anfangs- und Endpunkte der Strecken definiert.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Robotermanipulator
    3
    Endeffektor
    5
    Werkstück
    7
    Kameraeinheit
    9
    Recheneinheit
    11
    Bahnpunkte
    100
    System
    S1
    Aufnehmen
    S2
    Transformieren
    S3
    Ermitteln
    S4
    Ermitteln

Claims (10)

  1. Verfahren zum Ermitteln einer Bahn für einen Endeffektor (3) eines Robotermanipulators (1) zum Bearbeiten eines Werkstücks (5), aufweisend die Schritte: - Aufnehmen (S1) eines Bildes des durch den Endeffektor (3) zu bearbeitenden Werkstücks (5) mittels einer Kameraeinheit (7) und Übermitteln des Bildes an eine Recheneinheit (9), - Transformieren (S2) des Bildes durch die Recheneinheit (9) so, dass das im Bild enthaltene Werkstück (5) auf geometrische Konturen abgebildet wird, - Ermitteln (S3) von Bahnpunkten (11) aus den Konturen des Werkstücks (5) so, dass die Bahnpunkte (11) auf den Konturen oder in vorgegebenen Abständen zu den Konturen liegen, und - Ermitteln (S4) einer durch den Robotermanipulator (1) abzufahrenden Bahn des Endeffektors (3) auf Basis der Bahnpunkte (11) .
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzahl und/oder die relative Position der aus den Konturen ermittelten Bahnpunkte (11) abhängig von einem ausgewählten Steuerprogramm bestimmt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhandenen Ansprüche, wobei die Konturen des Werkstücks (5) in Segmente unterteilt werden und für jedes der Segmente abhängig von einer Krümmung des jeweiligen Segments zumindest ein Parameter eines Steuerprogramms und/oder eines Reglers des Robotermanipulators (1) angepasst wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der oder die Parameter des Steuerprogramms und/oder des Reglers zumindest eines aus den folgenden umfassen: eine Reglerverstärkung, eine Steifigkeit einer Impedanzregelung, ein Grenzwert für eine Kollisionsdirektion, ein maximal aufzubringendes Moment, eine maximale Geschwindigkeit des Robotermanipulators (1), eine maximale Beschleunigung des Robotermanipulators (1), eine Bandbreite eines dynamischen Filters eines Reglers der Steuereinheit.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Transformieren des Bildes durch Zuordnen von Umrissen des im Bild enthaltenen Werkstücks (5) auf zumindest eine aus einer vorgegebenen Vielzahl von Grundformen erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Grundformen zumindest eines aus den folgenden sind: Dreieck, Rechteck, Kreisring, Bezier-Kurve, Kreissegment, Ellipse, Ellipsensegment, Parabel, Polynom, e-Funktion.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die geometrischen Konturen eine Oberfläche des Werkstücks (5) abbilden, wobei die Bahnpunkte (11) über den Rand und über die Oberfläche des Werkstücks (5) verteilt ermittelt werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kameraeinheit (7) eine Kamera eines portablen Anwendergeräts umfasst.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kameraeinheit (7) am weitest distal gelegenen Glied des Robotermanipulators (1) oder am Endeffektor (3) angeordnet ist.
  10. System (100) zum Bearbeiten eines Werkstücks (5), aufweisend einen Robotermanipulator (1) mit einem Endeffektor (3), eine Kameraeinheit (7) und eine Recheneinheit (9), wobei die Kameraeinheit (7) zum Aufnehmen eines Bildes des durch den Endeffektor (3) zu bearbeitenden Werkstücks (5) und zum Übermitteln des Bildes an eine Recheneinheit (9) ausgeführt ist, wobei die Recheneinheit (9) dazu ausgeführt ist, das Bild so zu transformieren, dass das im Bild enthaltene Werkstück (5) auf geometrische Konturen abgebildet wird, Bahnpunkte (11) aus den Konturen des Werkstücks (5) so zu ermitteln, dass die Bahnpunkte (11) auf den Konturen oder in vorgegebenen Abständen zu den Konturen liegen, und eine durch den Robotermanipulator (1) abzufahrenden Bahn des Endeffektors (3) auf Basis der Bahnpunkte (11) zu ermitteln.
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