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1. Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich auf eine robotische Montage und genauer gesagt auf Produktionszwischenoptimierung der mit einer solchen Montage assoziierten Parameter.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Industrielle Roboter mit Kraftsteuerung werden mehr und mehr bei Montageanwendungen in sowohl Automobilen als auch allgemein in der Industrie verwendet. Diese Montageanwendungen involvieren, dass der Roboter denselben Satz von Teilen in kontinuierlichen Produktionsläufen montiert bzw. assembliert. Beispielsweise und ohne Beschränkung kann der Roboter die in einem automobilen Getriebe oder anderen Antriebsstrangkomponenten verwendeten Teile montieren.
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US-Patent Nr. 6 553 652 und
US-Patent Nr. 7 181 314 beschreiben die Verwendung eines industriellen Roboters mit Kraftsteuerung, um Montageaufgaben enger Toleranzen durchzuführen, die nicht durch einen konventionellen Industrieroboter mit Positionssteuerung durchgeführt werden können. Jedoch, da die Einführung von Kraftsteuerung, bei der der tatsächliche Roboterpfad nicht nur von der programmierten Position abhängt, sondern auch von der Interaktionskraft zwischen den montierten Teilen/Komponenten (nachfolgend ”Teile”), wird der optimale Satz von robotischen (Kraftsteuerungs-)Parametern oft entweder durch Versuch und Irrtum oder durch getrennte Analysewerkzeuge erhalten. Dieser Parameterauswahlprozess ist mühsam und zeitaufwendig.
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Die als
WO2008/085937 veröffentlichte Anmeldung nach dem Patent-Zusammenarbeitsvertrag (PCT), (”PCT-Anmeldung”) offenbart ein Verfahren und System für robotische Montageparameteroptimierung. Wie darin offenbart, wird ein kraftgesteuerter robotischer Montageprozess zuerst in verschiedene Montagetypen kategorisiert, wie etwa zylindrisch, radial und mehrstufig. Dann wird dieser Montagetyp weiter in robotische Montageparameter parametrisiert, wie etwa Suchkraft, Rotationswinkel, Rotationsgeschwindigkeit, Kraftamplitude, Kraftperiode und so weiter.
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Bei den oben beschriebenen robotischen Montageparameteroptimierungsverfahren und -System muss der Optimierungsprozess vor der Verwendung des Roboters im Montageprozess durchgeführt werden. Die Optimierungsexperimente müssen offline durchgeführt werden und es wird eine begrenzte Anzahl von Teilen in den Experimenten verwendet. Daher können die Optimierungsergebnisse nahe an, aber nicht exakt korrekt für die Produktionsumgebung sein, da es Fertigungsvariationen und Differenzen im Montagezellen-Setup gibt. Daher können einige produktionsbezogene Prozessparameter wie etwa die Montagestartposition nicht vor der Produktion erhalten werden. Somit ist eine In-Produktionsmontageparameter-Optimierung gewünscht. Die vorliegende Erfindung stellt eine In-Produktions- oder, wie sie manchmal genannt wird, robotische Online-Montageparameteroptimierung bereit.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein Computerprogramm auf einem materiellen Medium zum Optimieren von Parametern eines Roboters. Die Roboterparameter sind mit wiederholter Montage von Teilen durch den Roboter während eines kontinuierlichen Produktionslaufs der zusammenzufügenden Teile assoziiert. Der Roboter verwendet die Roboterparameter, um optimiert zu werden, die Teile während des kontinuierlichen Produktionslaufs der zu montierenden Teile wiederholt zu montieren. Das Computerprogramm auf dem materiellen Medium weist auf:
Computer-verwendbaren Code, der dafür konfiguriert ist, simultan die zu optimierenden Roboterparameter während der wiederholten Montage der Teile durch den Roboter zu optimieren.
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Ein System zum wiederholten Montieren von Teilen während eines kontinuierlichen Produktionslaufs von zu assemblierenden Teilen. Das System weist auf:
einen Roboter zum Montieren der Teile. Der Roboter weist mit der Teilemontage assoziierte Parameter auf. Der Roboter verwendet die Parameter, um wiederholt die Teile während des kontinuierlichen Produktionslaufs der zu montierenden Teile zu montieren; und
eine Computervorrichtung, die mit dem Roboter verbunden ist, um den Roboter während der wiederholten Montage durch den Roboter der Teile zu steuern, wobei die Computervorrichtung darin ein Computerprogramm mit Programmcode aufweist, der konfiguriert ist, simultan die mit den Teilemontagen assoziierten Roboterparameter zu optimieren, während der Roboter unter Steuerung der Computervorrichtung die Teile unter Verwendung der mit der Teilemontage assoziierten Roboterparameter wiederholt montiert.
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In einem System zur Verwendung eines Roboters, um wiederholt während eines kontinuierlichen Produktionslaufs der zu assemblierenden Teile Teile zu montieren, wobei der Roboter mit der Teilemontage assoziierte Parameter aufweist, ein Verfahren zum Optimieren der Parameter.
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Im Verfahren:
verwendet der Roboter zu optimierende Roboterparameter, um die Teile während des kontinuierlichen Produktionslaufs der zu montierenden Teile wiederholt zu montieren; und
werden die zu optimierenden Roboterparameter simultan während der wiederholten Montage der Teile durch den Roboter optimiert.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt die Einrichtung einer robotischen Montagezelle, in der die vorliegende Erfindung verwendet werden kann.
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2 zeigt die Hauptseite der Anwenderschnittstelle auf einem Instruktionsbedientableau für den robotischen In-Produktions-(oder Online)Montageparameteroptimierungsprozess der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt ein Flussdiagramm für die Lern-, Optimierungs- und Parameter-Verifikationsprozesse der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt ein Blockdiagramm des Verfahrens zum Bestimmen der Parametergrenzen und variabler Beschränkungen, die im Verfahren der vorliegenden Erfindung zu verwenden sind.
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5(a) zeigt die Beziehung zwischen den zwei durch einen Roboter zu montierenden Teilen.
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5(b) zeigt die zwei Teile, nachdem sie montiert sind.
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5(c) zeigt die Variation der relativen Position der zu montierenden Teile vor ihrer Montage.
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5(d) zeigt die Verteilung der X Stellen des einen der zwei zu montierenden Teile, deren Position vor der Montage variieren kann.
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6 zeigt ein Flussdiagramm, das die vorliegende Erfindung zusammenfasst.
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Detaillierte Beschreibung
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Nunmehr unter Bezugnahme auf 1 wird die Einrichtung einer robotischen Montagezelle 100 gezeigt, in der die vorliegende Erfindung verwendet werden kann. In der Zelle 100 gibt es ein Instruktions-(”Teach-In”)-Bedientableau mit seiner eigenen CPU, einer Robotersteuervorrichtung 102 mit einer oder mehr CPUs und einem Roboter 110. Der Roboter 110 weist einen Roboterarm 103, einen Kraftsensor 104, der auf dem Roboter 110 angrenzend einem Greiftool 105, das durch den Roboter 110 gehalten ist, montiert ist, und ein Teil 106, welches durch das Greifwerkzeug 105 zum Einführen in Teil 107 gehalten wird, auf. Das Teil 106 ist auch als Einführungsteil bekannt und Teil 107 ist als ein Aufnahmeteil bekannt. Die Zelle 100 weist auch eine Bewegungssteuerverbindung und Sensorverbindung 108 zwischen dem Roboterarm 103, 110 und der Steuervorrichtung 102, und eine Kommunikationsverbindung 109 zwischen dem Instruktions-Bedientableau 101 und der Steuervorrichtung 102 auf.
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2 zeigt die Hauptseite 200 der Anwenderschnittstelle auf dem Instruktions-Bedientableau 101 für das Produktionsparameter-Optimierungswerkzeug der vorliegenden Erfindung. Diese Seite zeigt den Optimierungsprozessfluss. Wie in 2 gezeigt, ist dieser Prozessfluss eine Schleife, die mit dem Erlernen der Position oder anderer Prozess-bezogener Parameter beginnt, die optimiert werden sollen, dann gefolgt von der Parameteroptimierung und Parameterverifikation. Die Schleife kann wiederholt ausgeführt werden.
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Es sind hierin vier Unterabschnitte beinhaltet, um die vorliegende Erfindung zu beschreiben. Diese Unterabschnitte sind: 1) das Verfahren und System zum Einrichten und Umschalten zwischen Produktions- und Parameteroptimierungs-Läufen; 2) des Verfahren zum Auswählen der Parametergrenzen und Beschränkungen einschließlich Robotersuchparametern, Montagebeendigungsbedingung und Montagestartposition; 3) das Verfahren zum Optimieren der Parameter; und 4) das Verfahren zum Optimieren allgemeiner Prozessparameter, wie etwa der Startposition. Alle diese Verfahren werden entweder auf dem mit der Steuervorrichtung 102 verbundenen Roboterinstruktions-Bedientableau 101 oder einem PC durchgeführt, der in 1 nicht gezeigt ist.
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Das Verfahren und System zum Einrichten und Umschalten zwischen Produktions- und Parameteroptimierungsläufen wird nachfolgend beschrieben. Das Einrichtungs- und Umschaltverfahren und System beinhaltet die graphische Benutzerschnittstelle auf dem Roboterinstruktions-Bedientableau 101 oder einem mit der Steuervorrichtung 102 verbundenen PC, deren Hauptseite 200 in 2 gezeigt ist, und die Kartierung zwischen dem bezeichneten optimierten Parameterwerten und Laufzeitwerten und Überwachung und/oder Umschaltungen für die In-Produktionsparameteroptimierung. Die entworfenen Parameter werden aus dem Instruktions-Bedientableau 101 oder einem PC, die mit der Steuervorrichtung 102 verbunden sind, erzeugt und werden auf die Parameter in der Steuervorrichtung 102 abgebildet, damit der Robotermontageprozess sie verwenden kann. Das in 3 gezeigte Flussdiagramm, das untenstehend beschrieben wird, ist Teil dieser Abbildung.
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2 zeigt drei Kästchen, die von oben nach unten mit ”Startposition Lernen” 202, ”Parameteroptimierung” 204 und ”Parameterverifikation” 206 benannt sind. Jedes dieser drei Kästchen 203, 204 und 206 sind in 2 mit einer Checkmarkierung gezeigt, weil in diesem Beispiel der Bediener der Robotermontagezelle 100 alle In-Produktions-Online-Funktionen der vorliegenden Erfindung verwenden möchte, nämlich, die mit den durch den Roboter 110 zu montierenden Teilen assoziierten Startpositionsparameter zu lernen, die Montageparameter zu optimieren, und zu verifizieren, dass die optimierten Montageparameter und die erlernten Startpositionsparameter für die nächste Runde von Produktionsläufen zu verwenden sind. Wenn keines dieser drei Kästchen markiert ist, verwendet das Robotersystem die Produktionsparameter, um die Montageaufgabe durchzuführen.
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Wenn der Anwender das Ausführen einer In-Produktionsparameteroptimierungs-/Lernaufgabe anfordert, beispielsweise durch Markieren des Kästchens für das Startpositionslernen 202, wird eine vordefinierte Anzahl von Lernläufen mit dem eingestellten Produktionsparametersatz durchgeführt und die Positionsinformationen werden aufgezeichnet und gespeichert. Die Kriterien zum Einstellen der Anzahl von vordefinierten Lernläufen ist die Zufallsabweichung zwischen der instruierten Startposition des Montage- oder, wie es auch bekannt ist, des Einführungsteils und des hereinkommende. Teil, das das montierte oder, wie es manchmal bekannt ist, das Aufnahmeteil ist, der Ort an der Montagestation auf der Produktionslinie und die gewünschte Genauigkeit des Lernens. Die montierten Teile kommen kontinuierlich aus der Produktionslinie herein.
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Wie wohlbekannt ist, ist, je höher die Anzahl von Lernläufen ist, desto besser die Genauigkeit der Ergebnisse. Was während der Lernläufe gelernt wird, sind die Startpositionsparameter, die mit den zu montierenden Echtweltteilen assoziiert sind. Ein Beispiel einer Technik zum Lernen der Startpositionsparameter aus der Montageendposition wird unten in Unterabschnitt 4 beschrieben.
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Die Daten werden, nachdem die Lernläufe abgeschlossen sind, im Instruktions-Bedientableau 101 oder einem PC, die mit der Steuervorrichtung 102 verbunden sind, unter Verwendung des unten beschriebenen Verfahrens analysiert. Das Ergebnis der Analyse wird graphisch auf einer Anzeigevorrichtung wie etwa dem Instruktions-Bedientableau 101 präsentiert. Die 5(a) bis 5(d), die unten detaillierter beschrieben sind, zeigen die zu montierenden Teile und ihre Beziehung vor, während und nach Montage und die Verteilung der X-Orte desjenigen der zwei zu montierenden Teile, dessen Position vor der Montage variieren kann. Daher könnte die Anzeige die X-, Y- und Z-Koordinaten sein und die Orientierung der Montageendposition (die in 5(d) gezeigte Wolke von Pluszeichen 503), ihre Mittelwerte und die instruierten Startpositions-X-Werte 508 der 5(d) und die Y-Werte. 5(d) zeigt als ein Beispiel nur Werte, die sich auf die X-Komponente beziehen. Ein ähnliches Bild könnte für die Y- oder Z-Koordinaten der Position gezeigt werden. Die Orientierung (q1, a2, q3 und q4 im Quaternion oder Az, Ay und Ax im Euler-System) ist graphisch schwierig zu zeigen, aber der Mittelwert der Orientierung der Endpositionen kann berechnet und verwendet werden, um die Startpositionsorientierung zu korrigieren.
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Wenn das Parameter-Optimierungskästchen 204 markiert ist, werden die Montageparameterwerte in einer vordefinierten Weise während der Optimierungsläufe variiert und die Werte und die sich ergebende Zykluszeit und/oder Erfolgsrate können in einer Datendatei für die spätere Verarbeitung gespeichert werden. Die vordefinierte Weise zum Variieren der Montageparameterwerte, d. h. die Optimierungsmethode, kann beispielsweise das wohlbekannte Design von Experimenten(DOE, Design of Experiments)-Verfahren sein, das in der PCT-Anmeldung detailliert beschrieben ist. Der Anwender der vorliegenden Erfindung hat die Fähigkeit, durch die Einrichtungsschnittstelle das ausgewählte Optimierungsverfahren zu variieren oder zu einem anderen Optimierungsverfahren zu wechseln. Die Parameteroptimierung wird parallel zur Produktionsoperation durchgeführt. Die Parameteroptimierung kann so eingestellt sein, dass sie automatisch durchgeführt wird, und somit kontinuierlich durchgeführt wird, oder, wie unten unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 3 beschrieben, unter Bedieneraufsicht.
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Es gibt eine vordefinierte Anzahl von Optimierungsläufen, die durch die vordefinierte Weise bestimmt werden und die auf der Anzahl von Parametern, die zu optimieren sind, und den Pegeln der Parameterwerte, die innerhalb eines gewissen Bereiches variiert werden, basieren, um die Werte zu finden, welche in einem statistischen Sinn die besten sind. Nachdem die vordefinierte Anzahl von Läufen abgeschlossen ist, springt das System automatisch zu der Produktionsparametereinstellung zurück und setzt den normalen Produktionsbetrieb fort. Gleichzeitig werden die sich aus den Optimierungsläufen ergebenden Daten in einer CPU des Roboterinstruktions-Bedientableaus 101 oder einer anderen Berechnungsvorrichtung wie etwa einem mit der Steuervorrichtung 102 verbundenen PC unter Verwendung des in einem späteren Abschnitt dieser detaillierten Beschreibung beschriebenen Verfahrens verarbeitet.
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Wenn das Kästchen zur Parameterverifikation 206 markiert ist, wird der Verifikationsprozess ausgeführt. Der Parameterverifikationsprozess verwendet die Startposition und/oder den Parametersatz, welche aus der Positionserlernung und Parameteroptimierung erhalten sind. Eine relativ große Anzahl von wiederholten Experimenten für den Parameterverifikationsprozess, wie etwa beispielsweise 100, ist notwendig, um Ergebnisse zu erhalten, die statistisch vernünftig sind. Die Datenverarbeitung und Präsentierungsverfahren werden unten beschrieben.
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Der Parameterverifikationsprozess des Verfahrens und Systems der vorliegenden Erfindung bestimmt, ob die optimierten Parameter und erlernten Startpositionen für die nächste Runde von Produktionsläufen zu verwenden sind. Die Indikatoren, die Treffen der Feststellung verwendet werden, sind die Montagezykluszeit und die Änderung bei dem Montageerfolgsraten-Schwellenwert. Eine Zykluszeit, die niedriger ist, ist besser als eine höhere Zykluszeit, während die Montageerfolgsrate, die höher ist, besser als eine niedrige Erfolgsrate ist. Die aktuellen und vorherigen Parameterpositionsdaten werden in einer Datei gespeichert. Es wird auch eine Überwachungsoption bereitgestellt, um dem Bediener zu gestatten, zu bestimmen, ob die optimierten Parameter in der nächsten Runde des Optimierungsprozesses verwendet werden. Diese Option ist detailliert in 3 gezeigt.
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3 zeigt das Lern-, Optimierungs- und Parameterverifikationsprozess-Flussdiagramm 300 des Systems.
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Das Robotermontagesystem 100 läuft normalerweise mit den Produktionsparametern (301). Falls die Antwort auf die Startpositionslernabfrage (302) auf Ja gesetzt wird, werden die existierenden Parameter und Startpositionsdaten von einer Datei in das System kopiert (310) und das System läuft im Lernmodus und das erlernte Resultat wird verifiziert (303). Die beim Verifizieren des erlernten Ergebnisses verwendeten Indikatoren sind dieselben wie jene, die beim Verifizieren der Optimierungsergebnisses verwendet werden, nämlich die Montagezykluszeit und die Änderung bei dem Montageerfolgsraten-Schwellenwert.
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Wenn die Lernläufe beendet, d. h. verifiziert sind, kehrt das System zu seinem normalen Produktionslauf zurück und fragt in der Abfrage (309), ob die Startposition auf den neuen Wert zu aktualisieren ist. Falls die Antwort Ja ist, wird die Startposition mit den erlernten Daten aktualisiert und der Prozess schreitet zur Parameteroptimierungsanfrage 304 fort. Falls die Antwort auf 309 Nein ist, bleibt die Startposition unverändert und das System schreitet direkt zur Parameteroptimierungsanfrage 304 fort.
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Falls die Antwort auf die Parameteroptimierungsabfrage 304 Ja ist, wird die Parameteroptimierung in 305 durchgeführt. Wenn die Parameteroptimierungsläufe abgeschlossen sind, kehrt das System zu normalen Produktionsläufen zurück und verwendet die optimierten Parameter nur, falls der Schalter der Parameterverifizierungsabfrage 306 Nein ist und der Schalter der Aktualisierungsparameteranfrage 308 Ja ist. Ansonsten werden nach den Optimierungsläufen die Produktionsparameter verwendet. Die Optimierungsdaten werden verarbeitet und das Ergebnis wird ein einer Datei gespeichert. Falls die Antwort auf die Parameteroptimierungsfrage 304 Nein ist, wird die Parameteroptimierung übersprungen.
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Wenn die Antwort auf die Parameterverifizierung 306 Ja ist, werden die Verifizierungsläufe 307 durchgeführt. Am Ende der Verifizierungsläufe wird das System zurück zum normalen Produktionslauf umgeschaltet. Die Verifizierungsdaten werden gespeichert und verarbeitet und der Prozess schreitet zur nächsten Frage 308 fort, welche ist: Sollen die Produktionsparameter aktualisiert werden? Falls die Antwort auf 306 Nein ist, wird der Verifizierungsprozess 307 übersprungen und der Prozess geht direkt von Abfrage 306 zu Abfrage 308 über. Falls die Antwort auf das Aktualisieren der Parameterabfrage 308 Ja ist, werden die Produktionsparameter auf die optimierten Parameter aktualisiert. Falls die Antwort auf 308 Nein ist, setzt sich der Produktionslauf mit den existierenden Parametern fort. Der Optimierungs-/Lernprozess kann wiederholt werden, wenn sich die Charge und andere Produktionsumgebungen ändern. Wie oben beschrieben wurde, ist das beim Verifizieren des Parameteroptimierungsergebnisses verwendete Verfahren auch dasselbe Verfahren, das zum Verifizieren des Lernergebnisses verwendet wird.
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Wie in 3 gezeigt, haben alle Frageschalter 302, 304, 306, 308 und 309 drei Zustände: Ja, Nein und Halt. Der Haltzustand wird verwendet, um das Bedienerüberwachungsmerkmal bereitzustellen. Falls der Haltzustand für einen Schalter eingestellt wird, kehrt das System zu den Produktionsläufen zurück und der Bediener wird aufgefordert, an dem Frageschalter, der den gesetzten Haltzustand aufweist, Ja oder Nein einzugeben, um den Optimierungsprozess fortzusetzen. Als Standard, wannimmer die aktuellen Experimentalläufe abgeschlossen sind, kehrt das System zum normalen Produktionslauf zurück, wenn nicht der nächste Schritt des Lern-, Optimierungs- oder Verifizierungsprozesses gesetzt ist.
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Es sollte erkannt werden, dass in der vorliegenden Erfindung, wie sie im Flussdiagramm von 3 gezeigt ist, falls es einen für einen der Frageschalter 302, 304, 306, 308 und 309 eingestellten Haltzustand gibt, der Prozess zur nächsten freigegebenen Aufgabe fortschreitet, und falls keine anderen Aufgaben freigegeben sind, der Roboter 110 mit den Produktionsparametern läuft. Falls beispielsweise der Frageschalter 302 Ja ist, führt der Prozess die Lernmodusfunktionen des Kopierens der Parameter-/Produktionsdaten 310 und den Ablauf mit diesen Daten und Verifizierens des erlernten Ergebnisses 303 durch, und falls der Frageschalter 309 ein Halt ist, springt der Prozess zum Frageschalter 304, der, falls er ein Halt ist, dann zum Frageschalter 306 springt, der, falls er ein Halt ist, zum Frageschalter 308 springt, der, falls er ein Halt ist, zum Prozesslauf mit den Produktionsparametern führt. Somit, wie erkannt werden kann, ist ein Haltzustand ein Nein-Zustand, der durch den Bediener eingesetzt worden ist.
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Es sollte auch erkannt werden, dass die Technik der vorliegenden Erfindung während der Produktion abläuft und der Anwender den Prozessfluss durch Verwendung der Schalter leiten kann. Wenn alle Frageschalter 302, 304, 306, 308 und 309 auf Nein oder Halt eingestellt sind, läuft das System mit den Standard-Produktionsparametern.
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Das Verfahren zum Einstellen der Parametergrenzen und -Beschränkungen wird nachfolgend beschrieben. Eine der Hauptdifferenzen zwischen der Offline-Montageparameteroptimierung, die in der PCT-Anmeldung offenbart ist, und der vorliegenden Erfindung von In-Produktionsmontageparameter-Optimierung ist, dass bei der vorliegenden Erfindung Parametergrenzen und andere Beschränkungen wichtiger als bei der Offline-Optimierung des Stands der Technik sind. Daher sollte die Variation der Montageparamter gesteuert werden, um die Auswirkungen auf den normalen Produktionsdurchsatz und die Montagequalität zu minimieren.
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Falls jedoch die Variation der Montageparameter zu klein ist, können sie nicht vom Herstellsystemrauschen unterschieden werden. Somit mag es sein, dass das optimierte Ergebnis nicht die Natur des echten Systems widerspiegelt. Falls die Variation jener Parameter zu groß ist, könnte die normale Produktion in einem beachtlichen Ausmaß unterbrochen werden, was eine unakzeptable Defektrate und/oder lange Zykluszeit verursachen würde.
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Es müssen auch Beschränkungen auf einige der Variablen angewendet werden, wie etwa beispielsweise maximale Suchkraft, der Minimalwert des Roboterkraftsteuerungsdämpfungsfaktors. Solche Beschränkungen sind für das System notwendig, damit die Montagequalität innerhalb vorbestimmter Grenzen fällt. Diese Parametergrenzen und variablen Beschränkungen können nur aus dem Echtweltherstellprozess erhalten werden.
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4 zeigt ein Blockdiagramm des Verfahrens 400 zum Bestimmen der Parametergrenzen und der variablen Beschränkungen. Die Parameter und Prozessvariablen werden durch den Anwender über die graphische Benutzerschnittstelle 401 auf dem Instruktions-Bedientableau 101 oder einer anderen Anzeigevorrichtung, wie etwa der mit einem mit der Steuervorrichtung 102 verbundenen PC assoziierten, durch Anwenden, bei 405, der anfänglichen Parametergrenze und variablen Beschränkung eingestellt. Nach dem Einstellen werden die Parameter innerhalb ihrer Grenzewerte durch Verwenden von experimentellen Design-Verfahren variiert, wie etwa dem DOE-Verfahren oder anderen Optimierungstechniken.
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Es wird eine Echtfalltestung 403 durchgeführt und die sich ergebenden Daten werden gesammelt und aufgezeichnet. Die Daten werden dann einem Abschätzer 404 zugeführt, um einen neuen Satz von Parametergrenzen und variablen Beschränkungen zu erhalten. Der Abschätzer 404 bestimmt, ob die Daten die im obigen Paragraph beschriebenen Kriterien erfüllen, und falls nicht, stellt der Abschätzer 404 einen neuen Satz von Parametergrenzen und variablen Beschränkungen bereit, welche diese Kriterien erfüllen können. Dieser Prozess wird wiederholt, bis ein Satz von prozessabhängigen Parametergrenzen und Beschränkungen erhalten wird. Der Anwender kann die Parametergrenzwerte des Abschätzers unter Verwendung der graphischen Benutzerschnittstelle 401 überschreiben.
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Das Verfahren zum Optimieren der Kraftsteuermontage wird nachfolgend beschrieben. Jegliche Optimierungstechnik kann in dieser In-Produktionsparameteroptimierung verwendet werden. Das wohlbekannte DOE-(Design of Experiments)Verfahren, das im Detail in der PCT-Anmeldung beschrieben ist, ist ein Beispiel einer solchen Optimierungstechnik.
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Das Verfahren zum Optimieren der allgemeinen Prozessparameter, wie etwa Startposition, wird nachfolgend beschrieben. Zusätzlich zu dem grundlegenden robotischen Kraftsteuer-Montageparametern (zum Suchen und Einführen), gibt es andere Montageprozessparameter wie etwa die Startposition, die während der Produktion optimiert (verbessert oder erlernt) werden können. In 5 wird Die Startposition als ein Beispiel verwendet, um den Lernprozess zu illustrieren.
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5(a) zeigt die Beziehung zwischen dem einführenden Teil 501 und dem Aufnahmeteil 502; 5(b) zeigt diese Beziehung, wenn die Teile 501 und 502 montiert sind; 5(c) illustriert die Variation der relativen Position der Teile 501 und 502 am Anfang der Montage, während die Startposition des einführenden Teils 501 fixiert (instruiert) wird, aber die Position des Aufnahmeteils 502 variiert, da die (in 5 nicht gezeigte) Palette, welche das Aufnahmeteil 502 transportiert, in die Arbeitszelle 100 in 1 mit Variationen in ihren X-Y-Lokationen gelangt. Wenn der Montageprozess beendet wird, unter Bezugnahme auf 5(b), passt als Ergebnis des flexiblen Verhaltens des kraftgesteuerten Roboters das einführende Teil 501 zum Aufnahmeteil 502 in den X-Y-Koordinaten. Daher kann die endgültige Position aufgezeichnet werden.
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Unter Verwendung eines statistischen Verfahrens können das tatsächliche Mittel und die Abweichung der X-Y-Position am Ende der Einführung für das Aufnahmeteil 502 berechnet werden. Diese Daten werden verwendet, um die Startposition des einführenden Teils 501 zu modifizieren, um eine bessere Abschätzung der ”richtigen” X-Y-Position für eine rasche und statistisch höhere Erfolgsrate und kürzere Montagezykluszeit zu erhalten.
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5(d) illustriert die Verteilung der X-Lokationen des Aufnahmeteils 502. Die Bezugszeichen 503 illustrieren die aufgezeichneten Endpositionen des Teils 502 bei einer Anzahl von verschiedenen Montageoperationen und die Kurve 504 zeigt die Verteilung, die aus jenen Endpositionen für die X-Koordinate abgeleitet wird. Die Montagestartposition wird instruiert und im Raum relativ fixiert. Diese Position wird durch die durchgezogene Linie 508 angezeigt. Die Distanz zwischen der X-Koordinate der Startposition 508 und der X-Koordinate der Durchschnittsendposition, wie durch die gestrichelte Linie 507 angezeigt, ist Dx 509. Somit kann die X-Koordinate der Startposition des Aufnahmeteils 502 um Dx nach links verschoben werden, um eine genauere Montagestartposition zu erlangen. Für Positionen in der Y-Koordinate kann eine ähnliche Analyse angewendet werden, um die Verschiebedistanz Dy (in 5(d) nicht gezeigt) für die Y-Koordinate abzuleiten.
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Nunmehr unter Bezugnahme auf 6 wird im Flussdiagramm 600 eine Zusammenfassung des Verfahrens und Systems der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie oben beschrieben, gibt es Prozessparameter mit Startwerten 601. Die entworfenen In-Produktionsoptimierungs-/Lernläufe 602 verwenden diesen Satz von Prozessparametern bei ihrer Ausführung. Die Ausgabe der Läufe wird durch 603 gemessen und in das Datenverarbeitungs- und Korrekturmodul 604 eingegeben. Die korrigierten Parameterwerte werden als Startwerte für die zweite Runde von Optimierungs-/Lernoperationen verwendet. Dieser Prozess kann wiederholt werden, bis gewünschte Parameterwerte erhalten werden.
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Wie durch den Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet erkannt werden kann, kann die vorliegende Erfindung die Form eines Computerprogrammproduktes auf einem Computer-verwendbaren oder Computer-lesbaren materiellem Medium annehmen, dass einen Computer-verwendbaren Programmiercode auf dem Medium ausgeführt aufweist. Das Computer-verwendbare oder Computerlesbare Medium kann jegliches materielle Medium sein, das das Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit dem Anweisungsausführungssystem, -Vorrichtung oder -Apparatur enthalten, speichern, kommunizieren, propagieren oder transportieren kann, und kann beispielhaft aber ohne Beschränkung eine elektronische, magnetische, optische, elektromagnetische, Infrarot- oder Halbleitersystem-Apparatur, -Vorrichtung sein oder kann sogar ein Papier oder anderes geeignetes Medium sein, auf welches das Programm gedruckt ist. Spezifischere Beispiele (eine nicht erschöpfende Liste) des Computer-lesbaren Mediums würden beinhalten: eine tragbare Computerdiskette, ein Flash-Laufwerk, eine Festplatte, einen wahlfreien Zugriffspeicher (RAM), einen Lesespeicher (ROM), einen löschbaren programmierbaren Lesespeicher (EPROM oder Flash-Speicher), eine optische Faser, einen transportablen Compactdisc-Lesespeicher (CD-ROM), eine optische Speichervorrichtung oder eine Magnetspeichervorrichtung.
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Computerprogrammcode zum Ausführen von Operationen der vorliegenden Erfindung können in einer objektorientierten Programmiersprache wie etwa Java, Smalltalk, C++ oder dergleichen geschrieben sein oder können auch in einer konventionellen prozeduralen Programmiersprache, wie etwa der ”C”-Programmiersprache und einer Roboter-Programmiersprache wie etwa ”RAPID” – einer ABB-spezifischen Roboter-Programmiersprache – geschrieben sein. Der Programmcode kann vollständig auf dem Anwendercomputer, teilweise auf dem Anwendercomputer als ein ”Stand-Alone”-Softwarepaket, partiell auf dem Anwendercomputer und partiell auf einem entfernten Computer oder vollständig auf dem entfernten Computer oder Server ausgeführt werden. Im letzteren Szenario kann der Ferncomputer mit dem Anwendercomputer über ein Lokalbereichsnetz (LAN) oder ein Weitbereichsnetzwerk (WAN) verbunden sein oder die Verbindung kann mit einem externen Computer hergestellt werden (beispielsweise unter Verwendung eines Internet-Serviceproviders über das Internet).
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Es versteht sich, dass die Beschreibung der vorstehenden beispielhaften Ausführungsform(en) für die vorliegende Erfindung nur illustrativ, und nicht erschöpfend sein soll. Normale Fachleute werden in der Lage sein, gewisse Hinzufügungen, Weglassungen und/oder Modifikationen an den Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands vorzunehmen, ohne vom Geist der Erfindung oder ihrem Umfang, wie durch die angehängten Ansprüche definiert, abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6553652 [0003]
- US 7181314 [0003]
- WO 2008/085937 [0004]
