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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen und Greifen von Bauteilen durch einen Industrieroboter.
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Entsprechende Verfahren zum Bereitstellen und Greifen von Bauteilen durch einen Industrieroboter sind aus dem Stand der Technik dem Grunde nach bekannt. So ist es bekannt während eines Industrierobotergestützten Greifens eines Bauteils mit einer Kamera die Bewegung des hierzu verwendeten Industrieroboterarms sowie das zu greifende Bauteil zu erfassen und diese Informationen zur online Steuerung, d. h. zur Echtzeitsteuerung, des Industrieroboters zu verwenden. Nachteilig ist es hierbei, dass dabei eine große Datenmenge aufgrund der Bilddaten zu verarbeiten sind und aufgrund dessen die Geschwindigkeit für den Greif- und Verlagerungsprozess für das Bauteil limitiert ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches insbesondere im Hinblick auf eine einfache sowie kostengünstige Maßnahme die Geschwindigkeit und/oder die Genauigkeit eines Greif- und Verlagerungsporzesses für ein Industrierobotergestütztes Greifen eines Bauteils erhöht.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Bereitstellen und Greifen von Bauteilen durch einen Industrieroboter gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen des Verfahrens. Auch wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen und Greifen von Bauteilen durch einen Roboter, insbesondere durch einen sogenannten Industrieroboter, umfassend die nachfolgend angegebenen Verfahrensschritte. Zunächst erfolgt ein Auflegen eines mit wenigstens einem Bauteil bestückten Bauteilträgers auf eine Auflagefläche. Die Auflagefläche kann als Montagetisch oder als Materialpuffer zur Bereitstellung von Bauteilen für einen industrierobotergestützt ausgeführten Folgeschritt ausgebildet sein. Beispielsweise ist die Auflagefläche eine ebene Fläche bzw. eine Aufstellebene, welche insbesondere ohne Erhebungen, insbesondere ohne erhabene Anschläge oder Fixiermittel zum Anlegen bzw. zum, insbesondere formschlüssigen, Fixieren des Bauteilträgers auf der Auflagefläche ausgestattet ist.
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Zur Ausführung des Verfahrens erfolgt ein Bereitstellen einer die Position und/oder Ausrichtung des wenigstens einen Bauteils in oder an dem Bauteilträger beschreibenden Lagerungsinformation. Die Lagerungsinformation stellt sonach eine Bauteilträger-Bauteil-spezifische Information dar, sodass eine die Lage- und/oder Ausrichtung der Bauteile in oder an dem Bauteilträger als Lageinformation einer Recheneinheit zur Steuerung des Industrieroboters zuführbar ist. Beispielsweise werden die Bauteile an einem anderen Ort, insbesondere von einem Zulieferer, hergestellt oder bearbeitet und zur Übergabe an die vorliegende, mit dem Industrieroboter ausgestattete Bearbeitungsstation bzw. Montagestation in oder an dem Bauteilträger eingesetzt bzw. befestigt. Beispielsweise ist der Bauteilträger als Kiste bzw. Behälter ausgebildet und die Bauteile in dem Kisten- bzw. Behälterinnenraum abgelegt. Hierzu kann in dem Innenraum des Bauteilträgers ein, auch als Inlay bezeichnetes, Haltemittel angeordnet oder ausgebildet sein, in oder an welches das wenigstens eine Bauteil gehalten wird. Das haltemittelseitige Halten des wenigstens einen Bauteils in oder an dem Bauteilträger kann vorzugsweise als kraft- und/oder formschlüssige Verbindung ausgebildet sein bzw. eine solche erzeugen. Beispielsweise weist das Haltemittel Klemm- und/oder Rastelemente auf, welche eine klemmende oder rastende Verbindung des wenigstens einen Bauteils mit dem Haltemittel und damit mit dem Bauteilträger ermöglicht. Der Bauteilträger kann beispielsweise als Pappschachteln und/oder Einmalverpackung ausgebildet sein. Das Haltemittel kann als kastenartiges Element oder als Kasten ausgebildet sein, das in den Innenraum eines selbst kastenartigen Bauteilträgers eingesetzt ist. Alternativ kann das Haltemittel mit seinen die Haltefunktion gewährleistenden Strukturen zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, einstückig mit dem Bauteilträger ausgebildet sein.
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Vor und/oder während des Greifens des wenigstens einen Bauteils erfolgt ein Erfassen der Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers auf der Auflagefläche durch eine Erfassungseinrichtung und Erzeugen einer die Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers beschreibenden Erfassungsinformation. Unter Berücksichtigung bzw. in Abhängigkeit von der Erfassungsinformation und der Lageinformation wird eine Steuerungsinformation erzeugt bzw. ermittelt, welche zum Steuern eines Roboterarms des Industrieroboters genutzt wird. Schließlich erfolgt ein Ausführen eines industrieroboterarmgestützten Greifens und Bewegens, d. h. z. B. Verlagerns bzw. Ablegens, des Bauteils unter Verwendung der Steuerungsinformation. Dadurch, dass ein Teil, insbesondere ein überwiegender Teil, der die Position und/oder Ausrichtung des Bauteils für das industrierobotergestützte Greifen zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt gänzlich, durch die Erfassung des Bauteilträgers erfolgt, kann die zu erfassende und/oder zu verarbeitende Datenmenge reduziert werden. Dies kann zur Beschleunigung des industrierobotergestützten Greif- bzw. Handlingprozesses genutzt werden. Beispielsweise erfolgt eine Abbildung der Position und/oder Ausrichtung des wenigstens einen zu greifenden Bauteils im Raum auf einer Erfassung der Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers und der Lageinformation, welche den Bezug von Bauteilträger zu dem wenigstens einen in oder am Bauteilträger angeordneten, insbesondere gehaltenen, Bauteil beschreibt. Sonach wird es beispielsweise ermöglicht, in einem geringen Maße (d. h. z. B. weniger als die Hälfte der erfassten oder verarbeiteten Datenmenge) auf eine die Position und/oder Ausrichtung des wenigstens einen Bauteils selbst bzw. direkt erfassende Erfassung durch eine, insbesondere optische, Erfassungseinrichtung zurückzugreifen. Dies wird durch das Abbilden der Position und/oder Ausrichtung des wenigstens einen Bauteils im Raum durch die Zusammenschau des, insbesondere genaue erfolgenden, Erfassens des Bauteilträgers und der (die Position und/oder Ausrichtung des wenigstens eines Bauteils in oder an dem Bauteilträger beschreibende) Lageinformation ermöglicht. Mit anderen Worten kann aufgrund der erfassten und damit bekannten Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers im Raum und der die Position und/oder Ausrichtung des wenigstens einen Bauteils relativ zu dem Bauteilträger beschreibenden Lageinformation ein - mit Ausnahme der Erfassung des Bauteilträgers und der Nutzung der Lageinformation - blindes robotergestütztes Greifen des Bauteils aus dem Bauteilträger erfolgen. Auch ist hierbei vorteilhaft, dass die Bauteilträger, insbesondere durch optische Erfassungsmittel, leichter erfassbar sind als das wenigstens eine, insbesondere eine Vielzahl an, Bauteil(en).
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In einem optionalen Verfahrensschritt kann ein Fixieren des Bauteilträgers auf der Auflagefläche nach dem Auflegen des Bauteilträgers auf die Auflagefläche durch eine Fixiereinrichtung erfolgen, wobei die Fixiereinrichtung eine kraftschlüssige Verbindung von Auflagefläche und Bauteilträger erzeugt. Beispielsweise kann das Fixieren des Bauteilträgers auf der Auflagefläche nach dem Auflegen des Bauteilträgers auf die Auflagefläche durch die Fixiereinrichtung ausgeführt werden, welche, insbesondere ausschließlich, vermittels Unterdruck und/oder, insbesondere ausschließlich, vermittels magnetischer Kräfte eine Verbindung von Auflagefläche und Bauteilträger erzeugt. Durch das Fixieren des Bauteilträgers kann dieser in seiner Position und/oder Ausrichtung relativ zu der Auflagefläche und damit in dessen Position und/oder Ausrichtung im Raum fixiert werden. Da vor oder während des Fixierens des Bauteilträgers dieser über die Erfassungseinrichtung in seiner Position und/oder Ausrichtung erfasst wird, kann durch die Erfassungsinformation seine Ausrichtung und Lage trotz späterer Kraftbeaufschlagungen auf den Bauteilträger angegeben werden, da die Fixierung eine Veränderung der Position und/oder Ausrichtung bei einem Einwirken von Kräften auf den Bauteilträger verhindert oder zumindest in deren Auswirkung beschränkt.
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Die kraftschlüssige und/oder vermittels magnetischer Kräfte oder vermittels Unterdruck erfolgende Fixierung des Bauteilträgers auf der Auflagefläche ermöglicht die Bereitstellung einer, insbesondere vollständig, eben ausgebildeten bzw., insbesondere vollständig, ohne Erhebungen ausgebildeten Auflage- bzw. Ablagefläche. Damit kann die Positionierung des Bauteilträgers auf der Auflagefläche beliebig erfolgen, sodass auf eine gezielte Ausrichtung und/oder ein gezieltes in Kontakt bringen des Bauteilträger mit einem sich über die Oberflächenebene der Auflagefläche sich erhebenden Zentrier- und/oder Führungsmittel nicht erforderlich ist. Auch wird durch eine kraftschlüssige und/oder eine vermittels Unterdruck und/oder vermittels magnetischer Kräfte erfolgende Fixierung des Bauteilträgers erreicht, dass dieser mit Ausnahme einer druckaufbringbaren Oberfläche, d. h. z. B. einer ebenen und druckdichten Oberfläche, und/oder magnetischer oder magnetisierbarer Bestandteile, keine weitere Bedingung für ein Fixieren auf der Auflagefläche erfüllen muss. Insbesondere ist es nicht notwendig, ineinander formschlüssig eingreifende Eingriffs- und Gegenelemente von Bauteilträger und Auflagefläche geometrisch aufeinander abzustimmen bzw. bezüglich deren geometrischen Gestalt in einer definierten Weise zusammenzuführen. Im Falle der Fixierung des Bauteilträgers an der Auflagefläche vermittels Unterdrucks, kann an der äußeren Oberfläche des Bodens des Bauteilträgers eine Ansammlung über in der Auflagefläche ausgebildeten Ansaugöffnungen bzw. Durchtrittsöffnungen erfolgen. Beispielsweise wird über die Ansaugöffnungen der Auflagefläche ein Vakuum zwischen der Oberfläche des Bodens des Bauteilträgers und den Ansaugöffnungen bzw. Durchtrittsöffnungen der Auflagefläche erzeugt.
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Das Erfassen der Position des Bauteilträgers und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers und/oder eines Zustands des Bauteilträgers und/oder eines Zustands des wenigstens einen Bauteils zumindest abschnittsweise, insbesondere ausschließlich, vermittels eines optischen Verfahrens erfolgen. Beispielsweise ist die Erfassungseinrichtung zumindest teilweise in der Auflagefläche integriert, d. h. die Erfassungseinrichtung bildet zumeist abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, einen Bestandteil einer die Auflagefläche bildenden Baugruppe. Die Erfassungseinrichtung kann beispielsweise einen lösbaren oder einen nicht-lösbaren Bestandteil der Auflagefläche ausbilden. Damit kann die Erfassungseinrichtung beispielsweise nicht zerstörungsfrei lösbar oder nicht werkzeuglos lösbar in oder an der Auflagefläche montiert sein. Beispielsweise ist die Erfassungseinrichtung als ein berührungslos die Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers detektieren der Sensor ausgebildet. Hierbei kann die Erfassungseinrichtung beispielsweise eine Vielzahl an über die Auflagefläche, insbesondere homogen, verteilter optischer Sensoren umfassen, welche die Präsenz des Bauteilträgers an dem diesen Sensoren zugeordneten Flächenabschnitten der Auflagefläche erfassen. Beispielsweise sind die Sensoren regelmäßig und/oder nach Art von Kreuzungspunkten eines Gitters über die Auflagefläche verteilt, sodass die Beabstandung der Sensoren zueinander bzw. die Maschenweite des Gitters eine Auflösung der erfassbaren Position und/oder Ausrichtung des auf der Auflagefläche aufgelegten Bauteilträgers bestimmt.
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Das Erfassen der Position des Bauteilträgers und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers und/oder eines Zustands des Bauteilträgers und/oder eines Zustands des wenigstens einen Bauteils kann beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere ausschließlich, (a) vermittels einer Drucküberwachung einer erzeugten Druckluft und/oder erzeugten Saugluft, und/oder (b) vermittels einer Gewichtsüberwachung des auf der Auflagefläche aufliegenden Gewichts des Bauteilträgers und des wenigstens einen Bauteils, erfolgen. Hierzu kann die Auflagefläche eine Vielzahl an Durchtrittsöffnungen zum Durchleiten einer Druck- und/oder Saugluft aufweisen, sodass beispielsweise über eine mit den Durchtrittsöffnungen verbundenen Strömungsmaschine oder Kolbenmaschine, insbesondere einem Verdichter und/oder einer Pumpe, eine Druckluft und/oder ein Unterdruck (Saugluft) an der Durchtrittsöffnung der Auflagefläche anlegbar ist. Aufgrund der Reaktion der Druck- und/oder Saugluft auf das Vorhandensein oder nicht-Vorhandensein des Bauteilträgers kann durch Überwachung des herrschenden Drucks der Druckluft an den Durchtrittsöffnungen ein Rückschluss auf die Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers auf der Auflagefläche gefolgert und hieraus die Erfassungsinformation erzeugt werden. Die Erfassungseinrichtung kann beispielsweise zumindest teilweise in der Auflagefläche integriert sein.
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Es ist möglich, dass die Lagerungsinformation eine Information (a) über die Stückzahl der Bauteile in dem Bauteilträger und/oder (b) über die Art und/oder die Beschaffenheit und/oder die vorgesehene Verwendung des wenigstens einen Bauteils beschreibt. Beispielsweise gibt die Lagerungsinformation eine Auskunft über den Füllstand des Bauteilträgers mit Bauteilen an. Alternativ oder zusätzlich wird die Stückzahl der Bauteile in dem Bauteilträger, insbesondere ggf. gegliedert nach Art und/oder Kategorie der Bauteile, in der Lagerungsinformation angegeben. Optional kann die Lagerungsinformation Informationen (a) zu dem Hersteller der Bauteile und/oder (b) zu der Person und/oder dem Hersteller, welche(r) die Bauteile in den Bauteilträger eingesetzt hat und/oder (c) zu dem Hersteller des Bauteilträgers und/oder (d) zu der Kategorie bzw. dem Typ des Bauteilträgers und/oder (e) zu dem Herstellungsdatum der Bauteile und/oder des Bauteilträgers und/oder (f) zu dem Alterungszustand des Bauteilträgers und/oder (g) zu der Anzahl der Verwendungen des Bauteilträgers und/oder (h) zu der Art und Weise der Halterung der Bauteile in den Bauteilträger angeben. Die Lagerungsinformation kann beispielsweise von einem Produktionsdatensystem abgelegt oder abgefragt werden, beispielsweise ist die Position und/oder Ausrichtung der Bauteile in oder an dem Bauteilträger in einem zentralen Produktionsdatensystem, z. B. einem SAP-Datensystem, hinterlegt.
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Während des industrieroboterarmgestützten Greifens des im Bauteilträger angeordneten Bauteils und/oder während eines industrieroboterarmgestützten Herausbewegens des Bauteils aus dem Bauteilträger kann beispielsweise ein Erfassen einer weiteren, die Position und/oder Ausrichtung und/oder Beschleunigung des Bauteilträgers beschreibenden Erfassungsinformation vermittels der Erfassungseinrichtung erfolgen, wobei diese weitere Erfassungsinformation zur Ermittlung der Steuerungsinformation verwendet wird. Mit anderen Worten erfolgt eine Erfassung der Handlung des industrieroboterarmgestützten Herausbewegens des Bauteils aus dem Bauteilträger und ein Erzeugen einer diese Handlung beschreibenden weiteren Erfassungsinformation. Beispielsweise kann es aufgrund einer Zugkraft- oder Druckkraftaufbringung des Industrieroboterarms zu einer Krafteinwirkung auf dem Bauteilträger kommen, welche zu einer Veränderung der Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers führt. Diese über die Erfassungseinrichtung und in der weiteren Erfassungsinformation abgebildete Veränderung der Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers kann zu einer gezielten Veränderung der Steuerungssignale des Industrieroboterarms führen, sodass für den aktuellen Herausbewegungsprozess des Bauteils aus dem Bauteilträger oder für ein zeitlich später erfolgendes Herausbewegen eines anderen Bauteils aus dem Bauteilträger die weitere Erfassungsinformation berücksichtigt werden kann. Beispielsweise ergibt sich eine in Richtung einer Raumachse erfolgte Verschiebung und/oder Verdrehung des Bauteilträgers, welche in der weiteren Erfassungsinformation beschrieben ist, sodass die Steuerungssignale des Industrieroboterarms zum Herausgreifen des nächsten Bauteils aus dem Bauteilträger eine die erfolgte Verschiebung und/oder Verdrehung des Bauteilträgers berücksichtigende Veränderung der steuerlichen Signale umfasst.
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Optional kann es vorgesehen sein, dass im Zuge einer Auswertung einer während des industrierobotergestützten Herausbewegens des Bauteils aus dem Bauteilträger erzeugten weiteren Erfassungsinformation ein Vergleich mit einer eine Sollposition- und/oder Sollausrichtung und/oder Sollbeschleunigung und/oder einer Sollkraft beschreibenden Sollinformation erfolgt, um eine ordnungsgemäße Entnahme des wenigstens einen Bauteils aus dem Bauteilträger zu identifizieren. Beispielsweise sind die Bauteile in oder am Bauteilträger über bauteilträgerseitige Inlays bzw. Haltemittel gehalten, wobei das wenigstens eine Bauteile in oder an dem Haltemittel vermittels kraft- und/oder formschlüssiger Verbindung befestigt ist und diese Verbindung beispielsweise durch das Aufbringen einer Zugkraft zu überwinden ist. Alternativ oder zusätzlich kann das wenigstens eine Bauteil derart in dem Haltemittel des Bauteilträgers gehalten sein, dass das Bauteil zur Entnahme bzw. zum Aufheben der Haltefunktion des Haltemittels eine vordefinierte Trennbewegung, d. h. eine vorgegebene translatorische und/oder rotatorische Bewegung relativ zum Bauteilträger bzw. zum Haltemittel ausführen muss. Beispielsweise ist das wenigstens eine Bauteil in einer schlaufenartigen Halterung des Haltemittels gehalten oder das Bauteil selbst weist eine schlaufenartige Halterung auf, welche mit dem Haltemittel eingeschlauft ist, sodass zur Entnahme des Bauteils dieses durch eine einer definierten Bewegungsbahn folgenden Bewegung aus Halterung herauszubewegen bzw. herauszufädeln ist. Das Haltemittel und/oder das Bauteil kann dabei beispielsweise einen ösenartigen oder ösenförmigen Bestandteil aufweisen, in welchen zumindest abschnittsweise das Bauteil bzw. das Haltemittel einragt. Durch eine Erfassung der wenigstens einen an der Fixiereinrichtung anliegenden Haltekraft zum Halten des Bauteilträgers an der Auflagefläche kann ein Rückschluss bzw. eine Beurteilung auf ein ordnungsgemäßes Lösen des wenigstens einen in dem Haltemittelmittel gehaltenen Bauteil erfolgen. Das Haltemittel kann beispielsweise eine definierte Lage und/oder Position des wenigstens einen Bauteils innerhalb des Bauteilträgers gewährleisten.
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Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil des Bauteilträgers, insbesondere der gesamte Bauteilträger, eine ungeordnete Aufnahme des wenigstens einen Bauteils in einer Ausnehmung des Bauteilträgers aufweisen. Hierbei umfasst sodann die Lagerungsinformation die Information, dass das wenigstens eine Bauteil nicht geordnet oder sich in einer wahrscheinlichen Position und/oder Ausrichtung innerhalb des Bauteilträgers befindet. Sonach ist es in diesem Fall erforderlich für das Greifen eines Bauteils vor dem Greifen über die Erfassungseinrichtung eine Erfassung der Lage und/oder Position des Bauteils auszuführen, wobei dies nach einer ersten Erfassung für später erfolgte Greifprozesse für darunterliegende Bauteile vereinfacht ausgeführt werden kann, sofern keine oder eine erfasste Bewegung des Bauteilträgers erfolgte, da in der ersten Erfassung die Position und/oder Ausrichtung einer Vielzahl von Bauteilen erfasst wurde und sonach für nachfolgende Greifprozesse unter Berücksichtigung der nicht Verschiebung bzw. nicht Verdrehung oder der erfassten Verschiebung bzw. Verdrehung des Bauteilträgers eine reduzierte Erfassung oder keine zusätzliche Erfassung des nächsten zu greifenden Bauteils erfolgen muss. Eine reduzierte Erfassung kann beispielsweise eine Erfassung sein, welche mit reduzierter Auflösung und/oder Genauigkeit ausgeführt wird.
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Es ist möglich, dass der Füllstand des Bauteilträgers vermittels der Erfassungseinrichtung erfasst wird. Auch kann im Zuge des ersten Erfassens des auf der Auflagefläche abgelegten Bauteilträgers eine Identifikation und/oder ein Vermessen des Bauteilträgers erfolgen. Hierbei kann allein auf der erfassten Erfassungsinformation und/oder ergänzend durch aus einem zentralen Datensystem zu dem konkret vorliegenden Bauteilträger vorliegenden ergänzenden Informationen aufgrund dessen Identifikation durch die Erfassungseinrichtung abgerufen werden, um festzustellen, welche Bauteile (Art und/oder Beschaffenheit und/oder Anzahl) von dem Bauteilträger getragen werden.
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Somit kann beispielsweise eine industrieroboterarmgestützte Entnahme eines Bauteils aus dem Bauteilträger in deren Art und Weise beurteilt werden. Beispielsweise kann dabei beurteilt werden, ob die während des Lösens des Bauteils aus seinem bauteilträgerseitigen Haltemittel wirkenden Kräfte, insbesondere die Haltekräfte der Fixiereinrichtung, eine Beschleunigung und/oder eine Bewegung und/oder eine Kraft im Zusammenhang mit dem Bauteil und/oder mit dem Bauteilträgers mit diese beschreibenden, vordefinierten Soll-Mustern entsprochen hat oder davon abgewichen wurde oder abgewichen wird. So kann es z. B. vorgesehen sein, dass während des Lösens eines Bauteils aus dem Bauteilträger das Bauteil eine vordefinierte, relativ zum Bauteilträger erfolgende Bewegung auszuführen hat. Alternativ oder zusätzlich kann das Bauteil kraft- und/oder formschlüssig in oder an dem Bauteilträger verbunden sein, und erst nach Überwinden einer vordefinierten Haltekraft aus dem Bauteilträger gelöst werden. Durch die erweiterte Erfassungsinformation kann erkannt werden, ob das Bauteil in einer erwartbaren Art und Weise bzw. unter erwartbaren Bedingungen aus dem Bauteilträger getrennt wurde. Falls dies nicht der Fall ist, kann dies ein Hinweis darauf sein, dass das Bauteil und/oder der Bauteilträger eine Beschädigung bzw. eine Abweichung von einem Sollzustand aufweist. Auch kann dies einen Hinweis auf einen Fehler im Steuerungssignal zur Ansteuerung des Industrieroboters und/oder auf einen Fehler der Fixiereinrichtung geben.
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Während des industrieroboterarmgestützten Herausbewegens des Bauteils aus dem Bauteilträger kann beispielsweise eine Haltekraft einer den Bauteilträger auf der Auflagefläche fixierenden Fixiereinrichtung erfasst und/oder verändert werden. So kann beispielsweise die Haltekraft, insbesondere zumindest temporär, während des Herausbewegens reduziert und nach einer definierten, insbesondere geringfügigen, industrieroboterarmgestützten Krafteinbringung, z. B. durch eine Anhebebewegung des Bauteils erhöht, insbesondere auf ein Normalmaß gebracht werden. Durch das kurzzeitige „lockerere“ Halten des Bauteilträgers kann eine Industrieroboterarmabhängige definierte Bewegung und/oder Zugkraft zugelassen werden, welche über die Erfassungseinrichtung erfassbar ist und welche zu einer mit einer vordefinierten Sollinformation vergleichbaren weiteren Erfassungsinformation führt.
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Aufgrund der der roboterarmgegensteuernden Erhöhung der Haltekraft, z. B. ein verstärktes Ansaugen des Bauteilträgers an die Auflagefläche vermittels der Fixiereinrichtung, kann der Bauteilträger sicher fixiert werden. Durch den Vergleich der erfassten Bewegung und/oder der anliegenden Druck- und/oder Zugkraft auf den Bauteilträger mit einer Sollinformation kann ermittelt werden, ob ein Bauteil sich ordnungsgemäß von dem Bauteilträger löst oder ob hiervon abweichende Kräfte herrschten und/oder Bewegungen erfolg(t)en, welche als Hinweisinformation ausgegeben werden können. Derartige von erwarteten Werten abweichende Kräfte und/oder Bewegungen des Bauteilträgers können auf einen beschädigten Bauteilträger und/oder auf beschädigte Bauteile und/oder auf eine nicht ordnungsgemäße Steuerung des Industrieroboterarms und/oder der Fixiereinrichtung hinweisen.
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Neben dem Verfahren zum Bereitstellen und Greifen von Bauteilen durch einen Industrieroboter betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung umfassend einen Industrieroboter, eine Recheneinheit sowie eine Erfassungseinrichtung zur Ausführung eines hierin beschriebenen Verfahrens.
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Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auf die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragbar bzw. anzuwenden und umgekehrt.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Ausführung des hierin beschriebenen Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine Prinzipdarstellung eines mit einer Vielzahl an Bauteilen bestückten Bauteilträgers gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Bereitstellen und Greifen eines Bauteils vermittels eines Industrieroboters.
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In den Figuren wird ein Verfahren zum Bereitstellen und Greifen von Bauteilen 2 durch einen Industrieroboter 3 beschrieben. Zunächst erfolgt ein Auflegen 100 eines mit wenigstens einem Bauteil 2 bestückten Bauteilträgers 4 auf eine Auflagefläche 10. Die Auflagefläche 10 kann beispielsweise als Arbeitsplatte bzw. als Desktop ausgebildet sein. Die Auflagefläche 10 kann als eine ebene Platte ausgebildet sein, welche vorzugsweise keine über dessen Hauptoberflächenebene hinausragende Anschläge und/oder Fixiermittel zum Anlegen des Bauteilträgers 4 und/oder eines Bauteils 2 aufweist. Damit wird es erreicht, dass an die Platzierung bzw. an das Ablegen bzw. Auflegen 100 des Bauteilträgers 4 auf die Auflagefläche 10 geringe Anforderungen gestellt werden. So kann beispielsweise ein robotergestütztes oder manuell durch Muskelkraft eines Werkers erfolgendes Auflegen 100 des Bauteilträgers 4 auf die Auflagefläche 10 erfolgen.
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Das wenigstens eine Bauteil 2 kann in oder an einem Haltemittel 15 in einer vordefinierten Position und/oder Ausrichtung innerhalb einer Ausnehmung des Bauteilträgers 4 gehalten sein, vgl. 2. Beispielsweise weist das Haltemittel 15 und/oder das Bauteil 2 eine Öse 14 oder einen Hinterschnitt auf, sodass für ein Einsetzen und/oder für ein Entnehmen des wenigstens einen Bauteils 2 aus dem Haltemittel 15 und damit aus dem Bauteilträger 4 das Bauteil 2 eine definierte Relativbewegung relativ zu dem Bauteilträger 4 bzw. zu dem Haltemittel 15 auszuführen hat.
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Ferner erfolgt ein Bereitstellen 101 einer die Position und/oder Ausrichtung des wenigstens einen Bauteils 2 in oder an dem Bauteilträger 4 beschreibenden Lagerungsinforation 200. Diese Lagerungsinformation 200 kann beispielsweise im Zuge der Befüllung des Bauteilträgers 4, beispielsweise an einer Befüllstation, erzeugt worden sein. Beispielsweise wird die Lagerungsinformation 200 durch den Hersteller der Bauteile 2, z. B. durch einen Zulieferer dieser Bauteile 2, zumindest teilweise, bevorzugt gänzlich, bereitgestellt.
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Nachdem oder während der Bauteilträger 4 auf die Auflagefläche 10 aufgelegt wird, erfolgt ein Erfassen 102 der Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers 4 auf der Auflagefläche 10 durch eine Erfassungseinrichtung 5 und ein Erzeugen einer die Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers 4 beschreibenden Erfassungsinformation 201. Beispielsweise wird vermittels einer Kamera (nicht dargestellt) oder einer optischen Erfassungseinrichtung 5, welche z. B. in der Auflagefläche 10 integriert sein kann, die Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers 4 relativ zu der Auflagefläche 10 und damit relativ zu dem Industrieroboter 3 erfasst. So kann die Erfassungseinrichtung 5 eine Vielzahl an, insbesondere optisch arbeitenden, Sensoren 17 aufweisen, welche bevorzugt in oder an der Auflagefläche 10 angeordnet sind.
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Die Auflagefläche 10 kann beispielsweise mit flächig angeordneten Sensoren versehen sein, welche basierend auf einem taktilen und/oder optischen Erfassungsprinzip die Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers 4 erfasst.
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In einem weiteren Schritt erfolgt ein Ermitteln 103 einer Steuerungsinformation 202 zum Steuern eines Roboterarms 6 des Industrieroboters 3 zum Greifen des wenigstens einen Bauteils 2 in Abhängigkeit von der Erfassungsinformation 201 und der Lagerungsinformation 200. Mit anderen Worten wird durch die Erfassungsinformation 201 die Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers 4 relativ zu der Auflagefläche 10 und über die Lagerungsinformation 200 die Position und/oder Ausrichtung des wenigstens einen Bauteils 2 relativ zu dem Bauteilträger 4 beschrieben, sodass in der Zusammenschau der Lagerungsinformation 200 und der Erfassungsinformation 201 eine, insbesondere lückenlose, Information über die Position und/oder Ausrichtung des wenigstens einen Bauteils 2 relativ zu der Auflagefläche 10 und damit relativ zu dem Industrieroboter 3 gegeben ist, da die Auflagefläche 10 eine definierte Position und/oder Ausrichtung relativ zu dem Industrieroboter 3 aufweist. Ausgehend von der Steuerungsinformation 202 kann ein Ausführen 104 eines Greifens und Bewegens des Bauteils 2 unter Verwendung des Industrieroboters 3 erfolgen. Das Greifen kann dabei ein jedwedes Ineingriffbringen des Industrieroboters 3 mit dem wenigstens einen Bauteil 2 umfassen. Bevorzugt umfasst das Greifen des Bauteils 2 eine temporäre kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung des Industrieroboters 3, insbesondere des industrieroboterseitigen Roboterarms 6 mit dem wenigstens einen Bauteil 2. Dabei kann der am freien Ende des Roboterarms 6 angeordnete oder ausgebildete Greifer als zangenartiges Mittel und/oder als Saugnapfmittel ausgebildet sein, welches das Bauteil 2 vermittels Unterdruck temporär mit dem Industrieroboter 3 verbindet.
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Nachdem der Industrieroboter 3 das Bauteil 2 gegriffen hat, kann das Bauteil 2 durch eine entsprechende Bewegung des industrieroboterseitigen Roboterarms 6 verlagert und insbesondere an einem Bestimmungsort abgelegt werden. Auch kann der Roboterarm 6 das Bauteil 2 derart zu einem weiteren Bauteil (nicht dargestellt) oder einer Baugruppe (nicht dargestellt) zuführen, sodass das durch den Roboterarm 6 gehaltene Bauteil 2 an das weitere Bauteil und/oder an die Baugruppe montiert wird.
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Es ist möglich, dass ein Fixieren 105 des Bauteilträgers 4 auf der Auflagefläche 10 nach dem Auflegen 100 des Bauteilträgers 4 auf die Auflagefläche 10 durch eine Fixiereinrichtung 7, welche eine kraftschlüssige Verbindung von Auflagefläche 10 und Bauteilträger 4 erzeugt, erfolgt. Bevorzugt erfolgt das Fixieren 105 ausschließlich vermittels einer über die Fixiereinrichtung 7 ausgeführten kraftschlüssigen Verbindung. So kann die Fixiereinrichtung 7 z. B. eine Strömungserzeugungseinrichtung 11 umfassen, vermittels welcher ein Unterdruck, insbesondere ein Vakuum, an zumindest einer, insbesondere an einer Vielzahl an, Durchtrittsöffnungen 12 der Auflagefläche 10 anlegbar ist. Hierzu kann die Auflagefläche 10 eine Vielzahl regelmäßig oder unregelmäßig angeordneter oder ausgebildeter Durchtrittsöffnungen 12 aufweisen, um eine vermittels des anliegenden Unterdrucks an einem mit der Auflagefläche 10 in Kontakt stehenden Boden 13 des Bauteilträgers 4, diesen Boden 13 an der Auflagefläche 10 zu fixieren. Auch kann alternativ oder zusätzlich ein Fixieren 105 des Bauteilträgers 4 auf der Auflagefläche 10 nach dem Auflegen 100 des Bauteilträgers 4 auf die Auflagefläche 10 durch eine Fixiereinrichtung 7, welche vermittels Unterdruck und/oder vermittels magnetischer Kräfte eine Verbindung von Auflagefläche 10 und Bauteilträger 4 erzeugt, erfolgen. Dabei kann der Boden des Bauteilträgers 4 eine ansaugbar ausgebildete Oberfläche aufweisen, sodass der ein Unterdruck, insbesondere ein Vakuum, zwischen der Oberfläche des Bodens des Bauteilträgers 4 und der Auflagefläche 10 erzeugbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Bauteilträger 4 zumindest abschnittsweise eine magnetische oder magnetisierbare Beschaffenheit aufweisen, sodass dieser vermittels eines magnetischen oder magnetisierbaren Gegenstücks in oder an der Auflagefläche 10 mit der Auflagefläche 10 verbindbar ist.
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Es ist möglich, dass ein Erfassen 102 der Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers 4 zumindest abschnittsweise, insbesondere ausschließlich, vermittels eines optischen Verfahrens erfolgt. Beispielsweise ist die Erfassungseinrichtung 5 hierzu zumindest teilweise in der Auflagefläche 10 integriert. Beispielsweise weist die Auflagefläche 10 eine Vielzahl an optischen oder taktilen Sensoren auf, welche bereichsabhängig über die Auflagefläche 10 ein Aufliegen bzw. eine Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers 4 auf der Auflagefläche 10 detektieren können.
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Das Erfassen 102 der Position des Bauteilträgers 4 und/oder der Ausrichtung des Bauteilträgers 4 und/oder ein Zustand des Bauteilträgers 4 und/oder ein Zustand des wenigstens einen Bauteils 2 kann beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere ausschließlich, (a) vermittels einer Drucküberwachung einer erzeugten Druckluft und/oder erzeugten Saugluft 8, und/oder (b) vermittels einer Gewichtsüberwachung des auf der Auflagefläche 10 aufliegenden Gewichts des Bauteilträgers 4 und des wenigstens einen Bauteils 2 erfolgen. Beispielsweise ist die Erfassungseinrichtung 5 zumindest teilweise in der Auflagefläche 10 integriert, d. h. die Erfassungseinrichtung 5 bildet einen Bestandteil der die Auflagefläche 10 ausbildenden Baugruppe.
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Sofern das erfasste Gewicht im Zuge der Gewichtsüberwachung von vordefinierten Sollgewichtswerten abweicht, kann dies einen Hinweis für das Vorhandensein von Wasser in einem als Behälter ausgebildeten Bauteilträgers 4 sein. Dies könnte nach einem Erfassen eines zu hohen Gewichtswerts vermittels einer zusätzlichen optischen Erfassung und/oder durch einen Werker festgestellt werden. Beispielsweise wurde der als Behälter ausgebildete Bauteilträger 4 bei Regen im Freien stehen gelassen, sodass sich dabei Wasser in dem Behälterinnenraum des Bauteilträgers 4 gesammelt hat und es folglich zu, von Sollbereichen abweichenden Gewichtswerten kommt.
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Optional kann das Erfassen 102 der Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträger 4 sowohl die Bestimmung der Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers 4 vermittels, insbesondere optischer Mittel, als auch zusätzlich das Erfassen einer Gewichtsinformation bzw. des Gewichts des Bauteilträgers 4 und ggf. in oder an dem Bauteilträger 4 angeordneten Bauteile 2 umfassen. Die Gewichtsinformation kann z. B. eine Qualitätsinformation dahingehend liefern, ob das entnommene Bauteil oder in oder an dem Bauteilträger 4 verbleibende Bauteile 2 einem Sollgewicht entsprechen. So kann durch Vergleich des vorherigen Gewichtswerts des Bauteilträgers 4 mit zumindest dem zu entnehmenden Bauteils 2 mit dem Gewichtswert nach der Entnahme des zu entnehmenden Bauteils 2 einen Hinweis auf das Gewicht des entnommenen Bauteils 2 geben. Sofern diesem Bauteil 2 ein geringeres oder höheres Gewicht als das einem vordefinierten Sollgewichtsbereich entsprechende Gewicht zugeordnet wird, kann dies einen Hinweis auf ein beschädigtes oder allgemein nicht einem Sollzustand entsprechendes Bauteil 2 geben.
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Es ist möglich, dass die Lagerungsinformation 200 eine Information (a) über die Stückzahl der Bauteile 2 in dem Bauteilträger 4 und/oder (b) über die Art und/oder Beschaffenheit und/oder die vorgesehene Verwendung des wenigstens einen Bauteils 2 beschreibt. So kann die Lageinformation 200 z. B. eine Auskunft über die Bauteilnummer und/oder das Fahrzeug, in welches das Bauteil zu verbauen ist und/oder über den Hersteller des Bauteils geben.
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Während des industrieroboterarmgestützten Greifens 104 des im Bauteilträger 4 angeordneten Bauteils 2 und/oder während eines industrieroboterarmgestützten Herausbewegens des Bauteils 2 aus dem Bauteilträger 4 kann beispielsweise ein Erfassen 106 einer weiteren, eine Position und/oder eine Ausrichtung und/oder eine Beschleunigung und/oder eine wirkende Kraft des Bauteilträgers 4 beschreibenden Erfassungsinformation 203 vermittels der Erfassungseinrichtung 5 erfolgen, wobei die weitere Erfassungsinformation 203 zur Ermittlung der Steuerungsinformation 202 verwendet wird. Durch die weitere Erfassungsinformation 203 kann eine Veränderung der Position und/oder Ausrichtung des Bauteilträgers 4 erfasst werden. Insbesondere die Interaktion des Roboterarms 6 während es Greifens und Herausbewegens des Bauteils 2 aus dem Bauteilträger 4 kann zu einem Verschieben und/oder zu einem Verdrehen des Bauteilträgers 4 führen, sodass durch das Erfassen 106 und Abbilden des Erfassungsergebnisses in der weiteren Erfassungsinformation 203 dieser Umstand in der Erzeugung des nächsten Steuerungssignals bzw. der Steuerungsinformation 202 berücksichtigt werden kann.
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Im Zuge einer Auswertung 107 einer während des industrierobotergestützten Herausbewegens des Bauteils 2 aus dem Bauteilträger 4 erzeugten weiteren Erfassungsinformation 203 kann beispielsweise ein Vergleich mit einer eine Sollposition- und/oder Sollausrichtung und/oder Sollbeschleunigung und/oder Sollkraft beschreibenden Sollinformation 204 erfolgen, um eine ordnungsgemäße Entnahme des wenigstens einen Bauteils 2 aus dem Bauteilträger 4 zu identifizieren. Während des Herauslösens bzw. Herausbewegens eines Bauteils 2 aus dem Bauteilträger 4 können Kräfte von dem Bauteil 2 auf den Bauteilträger 4 übertragen werden, welche zu einer Bewegung des Bauteilträger 4 und/oder zu einer Kraftübertragung durch den Bauteilträger 4 führt. Dabei ist es möglich, dass während des industrieroboterarmgestützten Herausbewegens des Bauteils 2 aus dem Bauteilträger 4 eine Haltekraft einer den Bauteilträger 4 auf der Auflagefläche 10 fixierenden Fixiereinrichtung 7 erfasst und/oder verändert wird. Die erfasste Haltekraft, insbesondere die Veränderung der erfassten Haltekraft, kann mit einem Sollmuster bzw. mit einer Soll-Reaktion verglichen werden und daraus ein Hinweis auf eine regulär erfolgte Entnahme eines Bauteils 2 aus einem Bauteilträger 4 gewonnen werden. Sofern es hierbei zu Abweichungen im Vergleich zu dem SollWert bzw. Soll-Muster kommen sollte, kann damit auf eine Beschädigung des Bauteils 2 und/oder des Bauteilträgers 4 und/oder eines fehlerhaft eingestellten Steuerungssignals für den Roboterarm 6 und/oder auf eine fehlerhafte Funktionsweise der Fixiereinrichtung 7 geschlossen werden.
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Die Erfindung betrifft neben dem Verfahren auch eine Vorrichtung 1 umfassend einen Industrieroboter 3, eine Recheneinheit 9 sowie eine Erfassungseinrichtung 5 zur Ausführung eines hierin beschriebenen Verfahrens. Damit kann die Erfindung auch eine Anordnung betreffen, welche aus der vorgenannten Vorrichtung 1 sowie wenigstens einem mit zumindest einem Bauteil 2 bestückten Bauteilträger 4 besteht.
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Die Erfassungseinrichtung 5 und/oder die Strömungserzeugungseinrichtung 11 und/oder der Industrieroboter 3 können über Datenverbindungen 16 mit der Rechnereinheit 9 verbunden sein. Hierbei können über die Datenverbindungen 16 kabelgebunden oder kabellos Informationen zwischen der Erfassungseinrichtung 5 und/oder die Strömungserzeugungseinrichtung 11 und/oder dem Industrieroboter 3 und der Rechnereinheit 9 ausgetauscht bzw. übermittelt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Bauteil
- 3
- Industrieroboter
- 4
- Bauteilträger
- 5
- Erfassungseinrichtung
- 6
- Roboterarm von 3
- 7
- Fixiereinrichtung
- 8
- Saugluft
- 9
- Recheneinheit
- 10
- Auflagefläche
- 11
- Strömungserzeugungseinrichtung
- 12
- Durchtrittsöffnung
- 13
- Boden von 4
- 14
- Öse
- 15
- Haltemittel
- 16
- Datenverbindung
- 17
- Sensor von 5
- 100
- Auflegen
- 101
- Bereitstellen
- 102
- Erfassen
- 103
- Ermitteln von 202
- 104
- Ausführen eines Greifens durch 6
- 105
- Fixieren von 4 auf 10
- 106
- Erfassen und Erzeugen von 203
- 200
- Lagerungsinformation
- 201
- Erfassungsinformation
- 202
- Steuerungsinformation
- 203
- weitere Erfassungsinformation
