DE3242256A1

DE3242256A1 - Verfahren und einrichtung zur steuerung eines roboters oder einer anderen automationseinrichtung

Info

Publication number: DE3242256A1
Application number: DE19823242256
Authority: DE
Inventors: Timothy R. Tecumsen Ontario Pryor
Original assignee: Diffracto Ltd Canada
Current assignee: Diffracto Ltd Canada
Priority date: 1980-10-24
Filing date: 1982-11-15
Publication date: 1984-05-17
Also published as: US4460826A

Description

Verfahren und Einrichtung zur Steuerung eines
Roboters oder einer anderen Automationseinrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art sowie eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 46 genannten Art.
Bekannte Verfahren und Einrichtungen der betreffenden Art sprechen auf Störungen an und sind außerdem nicht explosionssicher. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen der Ansprüche 1 und 46 angegebene Lehre gelöst.
Bei der Erfindung werden Steuersysteme für Roboter oder andere Maschinen mit faseroptischen Kabeln verwendet. Die hier beschriebene Faseroptik hat besondere Vorteile, da sie ein geringeres Gewicht für die Steuerverdrahtung des Roboters, eine Unempfindlichkeit gegenüber Störungen und eine Explosionssicherheit gewährleistet, was vorteilhaft ist, wenn die Verwendung in Munitionsfabriken, chemischen Fabriken oder dergleichen verwendet werden soll.
Es sind viele elektro-optische Sensoren für die Robotersteuerung und Prüfungssysteme bei einer Technik zur Prüfung von Schweißungen und zur Führung automatischer Schweißung zweckmäßig.
Die faseroptischen Techniken, die hier beschrieben werden, liefern alle brauchbare Robotersteuerungen mit den oben genannten Vorteilen. Sie weisen außerdem Mittel zur Übertragung von Daten von optischen Abtastern auf, die auf dem Roboterarm oder in dessen Nähe angeordnet sind, so daß Steuerungen der Roboterbewegungen in bezug auf Teile oder Werkstücke oder andere Arbeitsabläufe unterstützt werden, die durchgeführt werden sollen. Sie ermöglichen außerdem die Durchführung von Prüfvorgängen.
Kurz gesagt können Faseroptiken bei Robotern und wiederum bei anderen Maschinen von zwei Punkten her betrachtet werden.
Der erste besteht darin, daß sie als tatsächliche Steuersignalträger anstelle einer elektrischen Verdrahtung oder pneumatischer Mittel wirken können, die zu dem gleichen Zweck verwendet werden könnten. Dies bedeutet dann, daß die verschiedenen Positionsabtaster, Winkelverschlüssler, lineare Verschlüssler oder andere solche Abtaster des Roboters, die alle eine Rückführung ihrer speziellen Bewegungen und Orte zu dem Steuerrechner ermöglichen, im Sinne dieser Erfindung ganz oder teilweise durch faseroptische Kabel ersetzt werden können. Ein solcher Ersatz hat z.B. den außerordentlichen Vorteil, daß alle elektrischen Quellen entfernt angeordnet werden können, was in einer explosionsgefährdeten Umgebung wie beispielsweise Munitionsfabriken von außerordentlicher Bedeutung ist, wo man bestrebt ist, Personen aus der Anlage herauszuhalten und die Arbeit durch Roboter ausführen zu lassen.
Natürlich ist es, um das Robotersystem insgesamt sicherzumachen, notwendig, daß eine nichtelektrische Betätigung erfolgt. Ein hydraulischer Roboter ist hierfür ein Beispiel.
Es sei hier nun die Verwendung eines Roboters 1 mit einer programmierbaren Steuerung 2, wie in Fig. 1 gezeigt, in einer Munitionsfabrik betrachtet. Es besteht das Problem, eine 105 mm Panzergranate 3 von einem sich bewegenden Transportband 4 auf ein anderes Transportband 5 zu bewegen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die elektronische Steuereinrichtung 2 für den Roboter außerhalb der tatsächlichen Fertigungsstraße in einer Entfernung von 10 m angeordnet, wobei die gesamte Datenübertragung über eine Faseroptik 10 zu und von den verschiedenen Verschlüsslern wie beispielsweise Drehverschlüssler 12 und 13 erfolgt, die selbst fiberoptisch fern angeordnet sind. Jeder der Winkelverschlüssler in den Gelenken des Roboters und ein linearer Verschlüssler für die Auf/Abbewegung des Roboters sind alle über optische Quellen und Taster fern geschlüsselt. Natürlich erfordert dies einen speziellen Schlüssler, wie er bisher nicht zur Verfügung stand. Zusätzlich sind alle Positionsschalter usw.
über Faseroptiken fernüberwacht.
Um diese zu verdeutlichen, sei Rotationsschlüssler 13 in dem Robotergelenk betrachtet. Wie gezeigt,unterbricht ein gezahntes Rad 14 das Licht von einer Lampe in der Steuerung 2, das über eine Faseroptik 20 in einer Gruppe 10 übertragen wird.
Eine zweite Faseroptik 21 leitet das Licht, wenn es nicht durch ein Zahnsegment blockiert ist, zu einem Detektor in der Steuerung 2. Eine Zählung der Impulse ergibt die Winkeldrehung des gezahnten Rades des Schlüsslers. Ein Zweirichtungssystem mit zwei oder mehr solchen Faseroptiken können in Phasenquadratur ebenfalls verwendet werden. Anstelle des Rades 14 kann auch eine Scheibe mit aufgedampften radialen Gitterlinien verwendet werden.
Eine optische Quelle und ein Kamerasystem 25 mit einer Matrixanordnung sind beide ebenfalls über ein faseroptisches Kabel 30 entfernt angeordnet, um eine Beleuchtung und Erkennung der Granaten durchzuführen, so daß ein Bild von ihnen (erzeugt durch Linse 31 in der Hand 32) analysiert werden kann, um eine ausreichende Steuerung des Roboters zu ermöglichen, so daß dieser die Granate ordnungsgemäß greift. Dies ermöglicht eine Verfolgung der Granate entlang der Fertigungsstrecke, selbst dann, wenn die Granatenposition oder die Bandgeschwindigkeit sich ändert.
Es sind die verschiedensten Arten von Faseroptiken anwendbar. Für das Kabel 30 zur Übertragung des Bildes der Granate zurück zu der entfernten Steuerstation wird ein kohärentes Bündel verwendet oder das noch wenig zur Verfügung stehende Kabel mit einzeln geführten Wellenfasern wie beispielsweise Selfoc, die beide in den oben genannten Längen sehr teuer sind. Eine zweite Art von Faserkabel kann verwendet werden, das aus billigen, nichtkohärenten Bündeln besteht. Dies kann zur Führung der Einheit völlig ausreichend sein.
Einzelne Fasern wie beispielsweise 20 wie auch Bündel können zur Übertragung der Daten zwischen den Schlüsslern und der Steuerung in beiden Richtungen verwendet werden. Selbst bei Robotern, die nicht für Munitionsfabriken verwendet werden, ist der Gedanke nützlich, da alle diese Faserkabel leicht sind und eine außerordentlich geringe bewegliche Masse des Roboters ermöglichen. Sie sind alle im elektronischen Sinne störungsfrei.
Solche Fasern können jedoch gewisse Änderungen in ihren Übertragungscharakteristiken von wenigstens ein paar Prozent von Biegedifferenzen aufweisen. Aus diesem Grunde sind digitale Signale wünschenswert.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sieht die Steuereinrichtung des Roboters durch die fern angeordnete Kamera zunächst entweder die Form, das Gebiet oder die Kennzeichnung der gerade auf sie zukommenden Granate. Sagt das Steuersystem, daß die Zeit richtig ist, so bewegt sich der Arm nach vorn, wobei er weiterhin auf die Granate blickt, wie sie sich bewegt, bis sie sich in der Position zum Greifen befindet. Hier können z.B. zusätzliche Taster verwendet werden, wie das weiter unten beschrieben ist. Ein Signal wird dann zur der Steuerung gesandt, das sich die Einheit in einer bestimmten Entfernung vor einem faseroptischen Grenzschalter befindet, der ihm dann sagt, sich seitlich zu bewegen, bis sie wieder den Bereich aufnimmt. Sie hebt dann das Teil an, schließt den Greifer 32, was als Zählungsänderung über die Faseroptik des Schlüsslers in den Greifer registriert wird, usw..
Anders als bei jeder Art von pneumatischer Steuerung wandern diese Signale augenblicklich. Die hydraulischen Bewegungskommandos können jedoch nicht so schnell wandern. Mit anderen Worten, die Signale von dem Roboter zu der Steuerung sind für eine maximale Steuerung optisch/elektrisch, was augenblicklich ist, jedoch sind die Signale von der Steuerung zu dem Roboter natürlich Luft, Luft über Hydraulik oder Hydraulik.
Dies ist natürlich etwas langsamer.
Die inkohärenten oder quasikohärenten, auf Fasern basierendenAbtaster oder Sensoren liefern eine große Menge von Tasterorten bei sehr niedrigen Kosten. Zum Beispiel können soviel wie 25 mit einer einzigen Matrixanordnung wie beispielsweise GE TN 2500 festgestellt werden. Solange wie die Daten wie beispielsweise die von Gebieten ausreichen, liefert dies eine Menge von Abtastmöglichkeiten. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Anordnung auch mit kohärenten Bündeln wie beispielsweise 30 genauso gut verwendet werden kann, was weiter unten erläutert werden soll. Auf jeden Fall besteht der Vorteil der Fasern bei dem Roboter darin, das Gewicht der Abtasteinrichtungen zu verringern und sie zeitlich mit Prozessoren zu verschachteln, die sich an elektrischen Orten befinden.
Fig. 2 zeigt ein fiberoptisches Bildübertragungssystem mit einer Linse 49 und einem kohärenten Faserbündel 50, das in Verbindung mit einem Pentaprisma 51 verwendet wird, um so eine Drehung des Betrachtungsfeldes bis hinauf zu 360" zu ermöglichen, während weiterhin ein Bild mit der geringstmöglichen Schwierigkeit übertragen wird. Dies kann in der rotierenden Hand 52 angeordnet sein, um seitlich zu blicken (oder in irgendeinem anderen Winkel) , oder es kann alternativ in dem Hauptkörper 55 (gestrichelte Linien) des Roboters 60 verwendet werden, so daß es schnell über 360" um die Achse übertragen kann und es weiterhin möglich ist, ein Bild zu sehen.
Linse 61 bildet das Ende des Faserbündels 50 auf einer Matrixanordnung 82 ab, die sich in dem Robotersockel befindet. Es sei bemerkt, daß man diesen sehr schnell drehen kann, um eine Bildabtastung zu schaffen, wenn auch zu beachten ist, daß das Bild in dieser besonderen Ausführungsform rotiert, da die Faseroptik fest ist.
Fig. 3 verdeutlicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei diesmal unterschiedliche Arten von optischen Tastern in der Hand, dem Greifer, Endbetätiger usw. (75) des Roboters eingebaut ist. Wie gezeigt, verwendet die erste Art eines Tasters ein kohärentes Fiberbündel 76 und eine Linse 77, die direkt unterhalb der Mitte der Hand angeordnet ist, die sich frei drehen kann, wobei das Bündel und die Linse fest bleiben. Ganz gleich, welche Drehlage die Hand in diesem Fall hat, das Bild des Teiles bleibt auf dem Faserende fest, obwohl die Greifer 79 natürlich darum bewegt werden, und in der Tat durch ihre Bildposition relativ zu dem zu greifenden Teil, beispielsweise 80, aufgenommen werden können.
Nur mit einer Faseroptik dieser Art kann man einfach durch die Mitte der Hand nach unten sehen, wie das für viele Operationen bei maximaler Genauigkeit erforderlich ist. In diesem Fall wird ein kohärenter Wellenleiter oder ein Bündel 76 dazu verwendet, das Bild zurück auf die Matrixanordnung zu bringen, die entfernt angeordnet ist und die das Bild des Teils und des Greifers abtastet, wie das weiter unten beschrieben wird.
In dieser Darstellung sind auch zwei mit Fasern arbeitende Taster 81 und 82 gezeigt, die in den Greifern selbst angeordnet sind. Jeder von ihnen tastet ein Gebiet oder ein Bild ab und weist billige, leichte, kohärente oder inkohärente Kunststoffbündel 83 und 84 auf, um das kohärente, quasikohärente oder inkohärente Bild zu der Matrixanordnung zurückzubringen. Diese spezielle Ausführungsform ermöglicht es, das die Tasteinheit das Teil oder Werkstück in seiner Position sieht, bevor das Greifen stattfindet, um sicherzustellen, daß es beispielsweise zentriert oder ausgerichtet ist. Weitwinkellinsen 85 und 86 sind in diesem speziellen Anwendungsfall verwendet, und eine Beleuchtung kann konzentrisch und von fern über Fasern oder eingebaute Leuchtdioden,z.B. 90 und 91, erfolgen. Die Beleuchtung kann auch von hinten im Profil von der anderen Seite des Greifers aus erfolgen. Natürlich können alle Arten von Beleuchtungen verwendet werden, die diese Aufgabe erfüllen.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel kann ein gemeinsamer Bildabtaster wie beispielsweise Matrixanordnung 100 verwendet werden. Linse 101 bildet die Enden der Fasern 76, 83 und 84 auf der Diodenanordnung an drei Stellen ab. Jede Bildabtastung liefert eine digitale Wiedergabe aller drei Bilder in Mikrocomputer 105. Natürlich können viel mehr solche Taster beteiligt sein.
Natürlich können diese Taster eine "Kennzeichnung" des Teils sehen, wie das beschrieben worden ist, was dazu verwendet werden kann, um das Teil in einem gewissen Grad zu identifizieren, wenn es sich in seiner richtigen Position zum Aufnehmen usw. befindet.
Die Tastsysteme können außerdem dazu verwendet werden, auf eine Halterung oder ein zweites Teil zu blicken, in die oder von dem ein erstes Teil einzusetzen, zu entfernen usw. ist.
Es ist außerdem bei dem obigen Ausführungsbeispiel von Interesse, daß eine Druckluftdüse 95 unten auf der Achse der Hauptlinsenanordnung dazu verwendet wird, um das Linsenfenster wie auch z.B. die Fenster sauberzuhalten, welche in dem Greifer vorgesehen sind.
Diese Ausführungsformen sind alle außerordentlich kompakt und können direkt in die tatsächliche mechanische Konstruktion eingefügt werden - eine wünschenswerte Eigenschaft für abbildende Steuersysteme für Roboter. Diese spezielle Erfindung gibt praktisch die einzige möglichkeit an, um dies in einer praktischen Weise auszuführen. Die heutzutage erhältlichen Abtastschaltungen können ganz einfach nicht vernünftig in beschränkten Räumen wie beispielsweise einer Hand gemäß Fig. 3 angeordnet werden.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die den mit der Hand koaxialen Haupttaster gemäß Fig. 3 ersetzen kann. In diesem Falle wird das gleiche kohärente Bündel oder der Wellenleiter 120 ("linsenfaserartig") verwendet, um das Bild zurückzuübertragen, das auf seiner Fläche 121 durch Linse 122 abgebildet wird In diesem Falle ist ein Beleuchtungsbündel 124 konzentrisch dazu angeordnet. Die entfernt angeordnete Lichtquelle 125 ist zweckmäßigerweise geblitzt, um ein maximales Signal/Störverhältnis zu erhalten und eine Aufhellung der entfernt angeordneten Matrixkamera 126 zu vermeiden.
Außerdem werden dadurch Bewegungen eingefroren.
Zusätzliche gepulste Lichtquellen 130 und 131, in diesem Fall Diodenlaser, werfen Licht über Fasern 132 und 133 über Linsenanordnungen 136 und 137 nach innen, um Lichtflecken 138 und 139 nach außen im Raum in der Nähe des Bereichs des Teils 150 zu fokussieren, das ergriffen werden soll, oder etwas außerhalb dieses Bereichs. Dadurch wird ein Entfernungssignal durch den Winkel zwischen der Lichtfleckprojektion und der Linsenachse gebildet. In diesem Falle ist die normale Beleuchtungsquelle 125 abgeschaltet, und die Lichtflecken werden projiziert, und die Zweiachsenentfernung und natürlich die Lage (wenn ein Doppelfleckprojektor wie gezeigt verwendet ist) des zu ergreifenden Werkstücks können bestimmt werden wie auch die Position in der xy-Ebene. Es ist zu beachten, daß Kamera 126 und Lichtquellen 125, 130 und 131 normalerweise fern in dem gleichen Gehäuse angeordnet sind.
Das Greifen von Teilen ist nicht das einzige, das man mit einem solchen Taster machen kann, und der Taster braucht auch nicht in der Hand zu sein. Der Roboter kann tatsächlich in dieser Weise dazu verwendet werden, auf ein Teil einzufahren oder es auch genauso gut zu prüfen.
Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 4, in der nicht nur ein, zwei oder vier Flecke auf das Teil projiziert werden, sondern ein ganzes Gittersystem. Das Gitterprojektionssystem weist eine Lichtquelle 180, Gitter 181 und Projektionslinse 182 auf, die wieder in einem Winkel 0 in bezug zu dem Bildabtaster 190 angeordnet ist, und die Kamera und/oder Lichtquelle können entfernt über Fasern angeordnet sein, sie können in diesem Fall wie die Tasteinheit viel größer ausgeführt sein und die Lichtquelle an der Hand unterstützen.
Dieses Gitterprojektionssystem liefert auf einem Zweiachsengitter Daten 195, die dann analysiert werden, und wie andere Kantendaten werden diese Kriterien durch eine passende Schaltung analysiert. Die Gitterkonturen werden dann, Fig. 13, analysiert, um den relativen Ort des Gegenstandes und seiner Orientierung wie auch seine Oberflächenkonturen relativ zu der Abtasteinheit zu erhalten und so den Roboter zu steuern, der dann in der passenden Weise zum Ergreifen angewiesen wird. Indem wiederholt solche Daten gewonnen werden, kann genau herausgefunden werden, wo ein kompliziertes Teil ergriffen werden sollte, z.B. der hintere Flansch 198 eines Zahnrades. Diese Komplexität ist erforderlich, da in der Praxis diese ergreifenden Teile wesentlich komplizierter sind als solche Baublöcke, die bei vielen Laboratoriumsdemonstrationen mit primitiven Systemen verwendet worden sind.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
In diesem Fall ist ein Vielfachtaster verwendet, bei dem die Xfaseroptischen Möglichkeiten ausgenutzt sind, als die groBe Matrixdiodenanordnung in der zentralen Steuerung mit verwendet worden ist.
Es sind drei faseroptische Mittel zur Übertragung von Bildern, wie beispielsweise kohärente Bündelkabel 200, 201 und 202,in einer Batterie verwendet, um in den Raum vor dem Roboter hinauszublicken, um seine Position relativ zu teilen, Halterungen, Transportbänder oder andere Dinge zu steuern.
Drei gesonderte Linsen 205, 206 und 207 sind jeweils in Gehäusen 210, 211 und 212 angeordnet, eine für jedes Faserkabel.
Jede Linse befindet sich an einem unterschiedlichen Fokusort oder an einem unterschiedlichen Abstand, derart, daß jeder der Taster ein unterschiedliches Betrachtungsfeld oder eine unter schiedliche Vergrößerung hat. Wichtig ist, daß alle drei gleichzeitig auf die Matrixdiodenanordnung 220 ausgelesen und durch einen Mikrocomputer 221 analysiert werden. Für die Diodenanordnung stehen dann drei verschiedene Arten von Betrachtungspunkten zur Verfügung - entweder unterschiedliche Betrachtungsfelder oder unterschiedliche Vergrößerungen oder beides. Die Diodenanordnung kann dann auswählen, welchen sie zu verwenden wünscht oder verwenden kann.
Solche Fasern werden vorzugsweise in kohärenten oder quasikohärenten Bündeln verwendet. Kunststoffasern wie beispielsweise die unter dem Handelsnamen "Corfon" der Firma Dupon bestehen aus Fasern mit einem Durchmesser von 0,08 mm (0,003") und sind besonders günstig wegen der niedrigen Kosten und Biegsamkeit.
Natürlich können die Gehäuse alle in unterschiedliche Richtungen weisen, und es können Batterien von Fasersystemen an allen strategischen Punkten auf dem Roboter oder dem Teilehandhabungssystem vorgesehen sein. In dem zuletzt genannten Zusammenhang ist natürlich zu berücksichtigen, daß eine solche Aufteilung von Tastern nicht nur für Roboter gilt, sondern für eine Lokalisierung auf Maschinen im allgemeinen, z.B. Mehrfachstationen auf einer Transfermaschine oder für solche Taster, die das Fortschreiten eines Teiles durch diese Maschine überwachen und die alle über Fasern durch eine einzige Anordnung überwacht sind.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung ähnlich gemäß Fig. 6, bei der ähnliche kohärente Fasertastbündel mit drei identischen Linsensystemen verwendet sind, eines für jedes, die das Licht 251, das von einem Gegenstand 250 reflektiert ist, zu einer Matrixfotodetektoranordnung 256 über Linse 257 zurückbringen. Durch Verwendung der Fasern 260, 261 und 262 können die Linsen 263, 264 und 265 in einem Abstand d wesentlich weiter entfernt angeordnet sein, als wenn sie ohne Fasern verwendet worden wären und direkt auf der Matrixanordnung abbilden, meistens nur in einem Quadrat von etwa 1 cm. Ist der Abstand zwischen ihnen gegeben, so ist in diesem Falle die Ansicht irgendeines Gegenstandes im Raum etwas unterschiedlich von jedem Punkt aus, gerade so, wie das beim menschlichen Auge wegen des Augenabstandes von einigen Zentimetern der Fall ist.
Während zwei Taster gezeigt werden könnten, was dem stereoskopischen Fall des menschlichen Auges entsprechen würde, ist ein dritter dargestellt, um zu zeigen, daß dies in der Tat verschieden ist.
Die Bilder sind vertikal auf der Diodenanordnung angeordnet, so daß das Bild von jedem in genau der gleichen Folge, jedoch zu unterschiedlichen Zeitpunkten abgetastet wird. Ein Mikrocomputer wie der gemäß Fig. 6 stellt das Analysemittel dar.
Die Phasenlage der Bilder 270, 271, 272 liefert eine Definition sowohl für die Position des Teiles im Raum in der xy-Ebene wie auch der Entfernung, genauso wie das in dem stereoskopischen Falle zutrifft. Natürlich ist dies für Koordinatensteuersysteme von Robotern zweckmäßig.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
Wieder sind Taster in der Hand des Roboters 300 angeordnet, jedoch sind in diesem Fall die Taster Triangulationstaster mit Lichtquellen 301 und 302, um Licht in einem Winkel aus der Greiferfläche der Hand 305 herauszuschießen. Linsen 310 und 311 bilden Lichtflecke 320 ab, die sich ergeben, wenn Licht von den Lichtquellen 301 und 302 auf ein Teil 330 trifft. Fasern 340 und 341 leiten die Fleckbilder zu einer zentralen Diodenabtasteinheit zurück (nicht gezeigt).
Dies ist eine Abwandlung der Einrichtung gemäß Fig. 4.
Die Abtastung des Bildes kann wie in Fig. 4 unter Linse 350 unterhalb der Zentrumsachse des Greifers selbst wie die Flächenanordnung gemäß Fig. 4 erfolgen. Dies ermöglicht dann die Gewinnung von Entfernungsdaten von verschiedenen Blickpunkten aus und auch gewünschtenfalls gleichzeitig eine Rückführung zu dem Roboter an den sich ändernden Punkten auf dem zu ergreifenden Teil. Es sei z.B. das komplizierte Teil 330 betrachtet, das zu ergreifen ist. Es ist klar, daß die kleine Stufe an dem Ende 331 die Stelle ist, an der das Ergreifen stattfinden sollte. In diesem Fall geben die Entfernungsdaten genau an, wie das Teil zu ergreifen ist. Die Triangulationstechnik zur Projizierung eines Flecks, einer Linie oder eines Gittermusters und zur nachfolgenden Analyse in entsprechenden Schaltkreisen ist die beste und zuverlässigste Art, um dies in einer Fabrik durchzuführen. Allein der Blick auf reflektiertes Licht und Dunkel ist in Fabriken wegen der Änderungen der Reflexionseigenschaften nicht allgemein anwendbar.
Lichtquellen 301 und 302 sind zweckmäßigerweise leichte, gepulste Leuchtdioden oder Diodenlaser mit passenden Fleckabbildungsoptiken. Die Lichtquellen können gewünschtenfalls auch über Fasern fern angeordnet sein.
Fig. 8 zeigt wiederum eine kompakte Abtastung in der Hand wegen der Fähigkeit der Miniaturisierung, jedoch braucht naheliegenderweise die gleiche Abtasteinrichtung nicht notwendigerweise in der Hand des Roboters angeordnet zu sein, vielmehr kann sie für diesen Fall auch vollkommen außerhalb des Roboters angeordnet sein, solange sie ein Signal liefert, das die Steuerung des Roboters hinsichtlich der durchzuführenden Tätigkeiten ermöglicht.
Beispielsweise sei Fig. 9 betrachtet, in der ein andersartiger, mit Fasern arbeitender Taster in dem Arm 400 des Roboters hinter der Hand 401 angeordnet ist. Um die Einheit klein und leicht zu halten, bringt wiederum ein kohärentes faseroptisches Bündel 408 das Licht von einem Linsensystem zurück, das in diesem Fall eine von einem Motor 412 angetriebene Zoom-Linse sein mag, wobei eine Abtastung unter der Kontrolle des Operationsprogrammes vor und zurück erfolgt, um die Vergrößerung und das Betrachtungsfeld des Linsensystems zu ändern.
Da die Fasern im Durchmesser relativ klein sein können, kann auch die Zoom-Linse selbst ebenso klein sein, und in der Tat kann eine typische Super-8-Filmyröße oder kleiner ganz ausreichend sein. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß das Linsensystem von einer Pingblitzlichteinheit 420 umgeben ist, die mit der Abtastung der entfernt angeordneten Matrixanordnung (nicht gezeigt) synchronisiert ist, um Daten in der Nähe befindlicher Objekte aufzunehmen und dann gewünschtenfalls die Position der Zoom-Linse nachzustellen.
Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung zur Abstandsmessung und Verfolgung von Teilen, die sich an schwingenden Halterungen wie beispielsweise "J"-Haken in Fabriken befinden möyen. Eines der schwiericjsten Probleme für Roboter besteht darin, ein Teil an einem Haken anzuhängen oder auf einer kleinen Plattform aufzusetzen, die sich an einer oberen einzelnen Transportschiene befindet. Solche Förderschienen oder Fördereinrichtungen sind überall in Kraftfahrzeugfabriken beispielsweise vorhanden und werden fortwährend als Rechtfertigung dafür verwendet, daß eine Person irgendwo stehen muß. Das Problem besteht darin, daß die Person, ganz gleich, was sie sonst tut, herbeigerufen wird, um das Transportmittel zu beladen oder zu entladen, und dies war bisher mit Robotertechniken unmöglich.
Viele der in den Figuren gezeigten Techniken können in diesem Fall genauso gut angewendet werden. Diese Ausführungsform zeigt jedoch die Projektion eines Laserstrahls 450 von Laser 451 direkt heraus vor die abtastende Diodenanordnung und das Linsensystem, was in diesem Fall ohne die Verwendung von Faseroptiken gezeigt ist, da es etwas größer ist. Diese Abtastanordnung und diese Linse bewegen sich dann mit dem Roboter in Richtung auf den "Haken 465 an einem Über-Kopf-Förderer 466, der das zu ergreifende Teil 467 fördert. Wann immer der Laserstrahl den "J"-Haken trifft, wird dieses Signal von der Anordnung abgetastet, Entfernungsdaten werden unter Verwendung der Triangulationstechnik mittels Detektoren 460, Linse 461 und Taster 462 gewonnen. Es können auch andere Taster in unterschiedlichen Winkeln zu dem Laserstrahl verwendet werden.
In diesem Fall werden nur Daten von dem "J"-Haken angenommen, und irgendwelche genommenen Entfernungsdaten werden mit dem verglichen, was sie wirklich sein sollten, um sicherzumachen, daß alle Daten in Ordnung sind, wenn sich der Roboter dem "J"-Haken des Förderers nähert. Kommt der Roboter näher an den "J"-Haken heran, so verfolgt er nun vermutlich vollständig unter Ausnutzung seines passenden Verfolgungsprogramms den Haken und ist in der Lage, das Teil unter Verwendung irgendeiner der oben genannten Taster zu ergreifen. Es kann auch das Teil selbst anstelle des "J"-Hakens verfolgt werden.
Die Verwendung der Fasern an den Robotern wegen der Leichtigkeit ist ein wirklicher Vorteil bei einem solchen kleinen Roboter wie beispielsweise dem unter dem Namen "Puma" der Firma Unimation Corporation bekannten, die in erster Linie zum Zusammenbau kleiner Teile verwendet werden und nur ein geringes Gewicht heben können. Die Möglichkeit, tatsächlich große Tastkameras und ihre Elektroniken durch einen solchen Roboter im Raum anzuheben, zerstört vollständig seine Fähigkeit zur Ausführung der beabsichtigten Arbeit in diesen Fällen. Die Fernanordnung unter Verwendung von leichten Faseroptiken, wie sie hier vorgeschlagen worden sind, ist wesentlich, wenn mehr als beispielsweise ein Taster der optischen Art verwendet werden soll.
Es ist natürlich ein Merkmal dieser Erfindung, gewünschtenfalls viel mehr Taster zu verwenden, um den Roboter vielfach verwendbar zu machen. Die Tatsache, daß diese gewünschtenfalls mit einer einzigen Matrixanordnung oder einer TV-Kameraverarbeitungseinrichtung verwendet werden können, ermöglicht auch die Erzielung geringer Kosten, ein bisher noch nicht hekannter Vorteil.
Fig. 11 zeigt eine interessante Ausführungsform der Erfindung, die als automatisches Röntgenstrahlprüfsystem verwendet wird. Schwierigkeiten bei der Fertigung von Flugzeugen oder Kraftfahrzeugen sind besonders groß bei der Fähigkeit, von Teilen Röntgenbilder zu machen. Oft ist dies eine äußerst langwierige und von Hand durchzuführende Laborarbeit, und deswegen gibt es viele Teile, von denen Röntgenbilder gemacht werden sollten, bei denen dies jedoch nicht geschieht, ganz einfach wegen der Schwierigkeiten. Selbst wenn Versuche dazu gemacht werden, so sind diese doch so fehleranfällig, daß es oftinkonsequent ist.
Ein Roboter 500 ist zu diesen Zwecken mit einem Empfänger 501 mit einem faseroptischen Bündel ausgerüstet, wie es hier beschrieben worden ist. Es handelte sich dabei um ein kohärentes Bündel, das mit einem Material 502 beschichtet ist, das Licht aussendet, wenn Röntgenstrahlen auftreffen, z.B. handelt es sich dabei um Kalziumtungstenit oder vorzugsweise Yttrium-aktiviertes Gadoliniumsulfid, was ein grünes Licht aussendet, wenn Röntgenstrahlen auftreffen. Die Fasern 501 übertragen dann Daten von der auftreffenden Röntgenstrahlintensität zu einem zentralen Steuerbereich zurück, wo sie auf einer verbesserten Fotodiodenanordnung oder, falls eine höchste Empfindlichkeit erforderlich ist, auf einem bildverstärkenden Vidicon 504 abgebildet wird, was jedoch bei der Fertigung in Fabriken eine teure und schwierige Sache ist. Alternativ kann auch eine röntgenstrahlempfindliche Diodenanordnung unmittelbar in der Roboterhand angeordnet werden. Die Frontfläche des Vidicons ist, wie gezeigt, direkt mit dem vorderen Ende des Bündels 505 verklebt.
Die tatsächliche Anordnung der Empfangsfasern bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt bei einer Turbinenschaufel näherungsweise 5 cm in der Breite. Andere Konfigurationen wie beispielsweise runde oder mit mehreren Linien usw.
sind ebenfalls in irgendeiner Weise möglich. In der Praxis wird das Teil 520 in Position gebracht, und der Roboter wird in Gang gesetzt, so daß er unterschiedliche Stellen an dem Teil anfährt und den Röntgenstrahldetektor in Position hält. Eine feste Röntgenstrahlquelle hinter dem Teil kann ebenso verwendet werden. Aus Gründen maximaler Flexibilität wird jedoch ein zweiter Roboter 525 mit einer 3-keV-Röntgenstrahlquelle 526 und einem Kollimator verwendet. Der zweite Roboter wird im wesentlichen so programmiert, daß die Röntgenstrahlquelle auf den ersten Roboter weist, der so gerichtet ist, daß er ihn empfängt.
Natürlich wird das Richten und Empfangen durch den Bereich oder das interessierende Teil durchgeführt.
Betrachtet man das gezeigte Teil, bei dem es sich um ein Gehäuse für ein automatisches Getriebe handelt, so ist dies ein wichtiges Teil für Röntgenbilder, da Aluminium Porositäten aufweisen kann, die zu Lecks in dem Gehäuse führen und die man meistens nicht prüfen kann. In diesem speziellen Fall kann der Roboter in das Gehäuse mit dem einfachen leichten Taster hineingehen, wie er hier beschrieben worden ist, wobei die Röntgenstrahlquelle auf der Außenseite des Roboters angeordnet ist. Die Kombination der beiden Roboter und ihre Fähigkeit, den Taster oder die Tasteinheiten zu rotieren und sie seitlich zu bewegen, ermöglicht eine vollständige Abtastung der Wandungen des zu wartenden Teils.
Ebenso ist es bei Motorblöcken möglich, die Tasteinheit nach unten in die Zylinderbohrungen zu stecken und sie seitlich durch verschiedene Teile des Gehäuses blicken zu lassen. Dies geschieht alles automatisch unter programmierter Steuerung und kann einfach dadurch geändert werden, daß das Programm für den Roboter in dem Mikrocomputer 530 geändert wird.
Die Fiberoptik bringt wie zuvor einen beträchtlichen Vorteil in bezug auf die Fähigkeit zum Schneidern des Bildes, der Größe und der Empfindlichkeit und entfernten Anordnung. Es ist jedoch möglich, insbesondere mit der neuen kompakten Reticon SFX-röntgenempfindlichen Fotodiodenanordnung, sie direkt an dem Ende eines Armes eines Roboters vom Typ Puma anzuordnen. In diesem Fall werden elektrische Signale zurückgebracht.
Ist in dem Metallstück ein Lunker vorhanden, so zeigt sich dieser Lunker natürlich heller als sonst. Einige andere Arten von Fehlern zeigen sich dunkler als ihre Umgebung.
Der mit Röntgenstrahlen arbeitende Prüfroboter gemäß Fig. 11 kann außerdem zur Inspektion von Schweißpunkten an Autokarosserien verwendet werden. Dies ist ein häufiges Problem, bei dem andere Roboter oder von Hand betätigte Schweißgeräte verwendet werden, jedoch erfüllen sie oft nicht ihre Aufgabe.
Eine große Autofabrik gab z.B. über 5 Millionen DM jedes Jahr nur für Ausschußkosten aus, nur um einen Prozentsatz der Ausschußgehäuse zu zerstören und die Schweißungen zerstörend zu prüfen.
Fahrzeughersteller suchten nach einem Weg, um dies zerstörungsfrei durchzuführen, und die hier gezeigte Ausführungsform der Erfindung ermöglicht dies.
Der Roboter ist an der Seite der Fertigungsstraße mit der röntgenstrahlempfindlichen Fotodetektoranordnung oder dem beschriebenen über Fasern entfernt angeordneten Taster angeordnet. Der Ort des Körpers im Raum ist dem zentralen Rechner gut bekannt, kann jedoch zusätzlich optisch durch viele der hier gezeigten Abtasteinrichtungen festgestellt werden.
Fig. 12 verdeutlicht die Prüfung einer typischen Schweißung 600 zwischen zwei Blechmetallteilen 601 und 602. Die Röntgenstrahlquelle ist an dem gleichen C-Rahmen 606 wie die Röntgenstrahlabtasteinheit 607 angeordnet. Der Rahmen 605 wird durch Roboterarm 610 gedreht und hinter den Türrahmen oder irgendeinen anderen Punkt bewegt, der geschweißt worden ist.
Eine typische Detektorwiedergabe 620 verdeutlicht eine gute Schweißung. Eine Tasteinheit mit einer Fotodetektoranordnung ist das einzige, was unempfindlich genug ist, allen gewünschten Kräften tatsächlich zu widerstehen. Um jedoch die Prüfgeschwindigkeit zu erhöhen, kann es zweckmäßig sein, mehrere Taster zu verwenden, einen von jedem Teil des Schweißgebietes zusammen mit einer breiten Röntgenstrahlquelle, die möglicherweise durch einen anderen Roboter gehalten ist. Auf diese Weise können mehrere Schweißungen gleichzeitig erfolgen, und der passende Verfolgungsmechanismus verfolgt den Körper, während diese Schweißungen geprüft werden, so daß keine Positionsdaten verlorengehen und keine übermäßig großen Röntgenstrahlflüsse erforderlich sind. Nachgeprüfte Fehler sind typischerweise Lunker und nicht verbundene Gebiete. Es ist offensichtlich, daß die gleichen Konzepte auch für die Prüfung von Wabenplatten oder viele andere verschiedene Einrichtungen verwendet werden können, wo unter der Oberfläche liegende Fehler sichtbar gemacht werden sollen.
Die Lösung mit einem C-Rahmen entspricht weitgehend dem Roboterschweißgerät selbst und ist hinsichtlich der Programmierung damit kompatibel, ein großer Vorteil.
Eine Abwandlung in Fig. 5 stellt ein Verfahren zur Bestimmung von Teilorientierungen und Orten relativ zu dem Roboterarm dar und ist besonders wertvoll, wenn ein Teil auf einem Transportband oder einer anderen Einrichtung transportiert wird und in irgendeiner Weise von dem Roboter gehandhabt werden soll, beispielsweise aufgenommen oder geschweißt werden soll usw..
Ein Gitter wie das in Fig. 5 wird auf das Teil projiziert. Dieses Gitter kann ein Balken- oder Sprossengitter sein, kann jedoch auch einfach aus einer Serie von Punkten zusammen gesetzt sein. Idealerweise können solche Punkte hohen Kontrastes beispielsweise mittels eines Laserstrahls projiziert werden, und die Projektion kann aufeinanderfolgend oder gleichzeitig erfolgen.
Die Punkte werden auf das Teil projiziert, während es auf dem Transportband herankommt. Da das Teil eine komplexe Form hat, fallen die Punkte natürlich auf verschiedene Stellen.
Da man jedoch weiß, daß die Punkte immer parallel projiziert sind, ist die Kameraeinheit, die an dem Roboter oder entfernt davon über Faseroptiken angeordnet ist, in der Lage, auf die Verteilung der Flecke auf dem Teil zu sehen und nicht nur zu bestimmen, welches Teil es ist, sondern auch wie die Orientierung ist.
Dies ist natürlich ein Triangulationssystem, und der prinzipielle Unterschied hier besteht darin, daß die Punkte von einer äußeren Referenz projiziert werden und nicht von dem Roboter selbst . Diese Art von Punkten erlaubt den sehr hohen Kontrast, da eine Menge Leistung in den Fleck gepackt werden kann, was hilfreich bei großen Teilen ist, die eine schwarze Farbe haben wie beispielsweise ein gegossener Zylinderkopf. Es ermöglicht auch eine große winkelmäßige Trennung zwischen der auf der auf dem Roboter angeordneten Kamera und den von oben oder für diesen Zweck von den Seiten usw. projizierten Punkten.
Dies erlaubt eine gute Auflösung der Teileform.
Gepulste Diodenlaser stellen außerdem eine ausgezeichnete Quelle hierfür dar, da man sie buchstäblich mit der gleichen Bildgeschwindigkeit wie die Kamera pulsen kann. Es würde sehr einfach sein, von diesen ein Gitter z.B. zu haben und doch genügend Leistung auf das Teil zu bringen, wo man Gebrauch davon machen kann.
Bei der Einrichtung gemäß Fig. 4 kann z.B. die über Fasern entfernt angeordnete Matrixanordnung durch eine zirkulare Fotodetektoranordnung wie beispielsweise eine Reticon 720C ersetzt werden. In diesem Falle wird nicht das gesamte Bild abgetastet, sondern lediglich ein zirkularer Ausschnitt. Diese zirkulare Zone wird jedoch mit sehr großer Geschwindigkeit abgetastet, z.B. 500-40.000 Abtastungen pro Sekunde, und es kann daher verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein Gegenstand in das Betrachtungsfeld der Kombination aus der Linse und der zirkularen Anordnung eingetreten ist, und indem festgestellt wird, welcher Detektor der Anordnung ein Rückführungssignal aufgefangen hat, auch aus welcher Richtung.
Alle anderen Linse/Matrixversionen dieser Erfindung können von der gleichen Lösung Gebrauch machen. Die Anordnung kann auch direkt mit der Linse zusammen angeordnet werden und nicht über eine Faseroptik entfernt. In diesem Fall würde die zirkulare Anordnung an einem Ort 121 in Fig. 4 z.B. angeordnet sein. Daten können dann nicht über Fasern, sondern elektrisch übertragen werden.
Fig. 13 zeigt eine andere fiberoptische Abwandlung der Erfindung, jedoch zum Gebrauch außerhalb des Roboters oder einer anderen Automationseinrichtung. Es sei z.B. das Verfolgungsbeispiel gemäß Fig. 10 mit einem Haken bei einer einzelnen Schiene betrachtet. In diesem Falle sei angenommen, daß der "J"-Haken vollständig "unkooperativ" ist und sowohl die Lichtquelle als auch die gesamte Abtast-Hardware auf dem Roboter angeordnet sein würde.
Zwei Beispiele werden diskutiert. Das erste verwendet eine aktive Beleuchtung des Einschienenförderers in wenigstens der Zone, in der Roboteraktionen gewünscht sind. Das zweite (Fig. 13B) ist weitgehend das gleiche, jedoch mit aktiver Abtastung. Das Beispiel zeigt zwar Monoschienen, jedoch sind die gleichen Lösungen bei allen Fördersystemen mit Vielfachhalterungen anwendbar, beispielsweise bei der Rückführung von Paletten usw. und beim Anheben und Transportieren von Balken und dergleichen, wobei mehrere sich bewegende und feste Anschläge oder Ruhepunkte vorgesehen sind.
Fig. 13A verdeutlicht die Grundsituation. Ein Förderarm 700 einer Monoschiene mit "J"-Haken wandert auf einem Förderer 701, und ihm soll sich ein Roboter 715 nähern, um Teile abzunehmen oder aufzusetzen (die Teile sind aus Gründen der Einfachheit nicht gezeigt).
Bei diesem speziellen Haken gibt es zwei Pfosten, und jeder der Pfosten weist einen Teil auf, der durch ein Faserbündel 702 beleuchtet ist, der im Zentrum des "J"-Hakens nach unten läuft und Abzweigungen (über Faserbündel) zu jedem Haken hat, die eine Beleuchtung von Punkten 703 und 704 in der gezeigten Weise bewirken. Das fragliche spezielle Faserbündel ist ein billiges Kunststoffaserbündel der Corfon-Art und ist ohne Schwierigkeiten innerhalb der rohrförmigen Innenseite des geschweißten "J"-Hakens anbringbar.
Über einen bestimmten Längenabschnitt L ist die Faser durch eine lineare Lichtquelle 710 beleuchtet. uber diesen Abschnitt L muß der Roboter die Führung ausnutzen, die durch die Lichter in dem "J"-Haken ermöglicht ist. Der Grund für die Verwendung der Faseroptik in dem "J"-Haken besteht darin, daß keine Versorgungsanschlüsse erforderlich sind, was nicht der Fall wäre, wenn in dem "J"-Haken Lampen oder dergleichen angeordnet wären. Auf diese Weise ist ein sehr einfaches System zu niedrigen Kosten gegeben.
Bei Betrieb nähert sich der Roboter 715 dem Haken, und der Taster 716, der in diesem Falle aus einer Abbildelinse 717 und einer mit einem nicht dargestellten Mikrocomputer verbundenen Matrixanordnung 718 besteht, kann sofort den Punkt 703 und 704 feststellen, sobald sie in die aufwärtslaufende Zone L eintreten. Dies stellt ein weit einfacheres Verfolgungssystem dar-als das in Fig. 10 gezeigte, wo der "J"-Haken vollständig unkooperativ ist. Das Signal der Matrixanordnung braucht lediglich 703 und 704 zu finden und auf sie einzufahren, um das Teil aufzunehmen oder es abzusetzen. Natürlich kann jede andere Hilfsbeleuchtung von dem Roboter usw. genauso gut verwendet werden wie auch andere Taster in den Greifern, wie sie bei den vorherigen Ausführungsformen behandelt worden sind, um das endgültige Greifen und Loslassen der Teile zu unterstützen.
Auch andere Punkte auf dem Haken außer den Punkten 703 und 704 können beleuchtet werden, wenn dies die Betätigung des Roboters verbessert, und es wird angenommen, daß jeder spezielle Haken oder was auch immer das sich bewegende Trägerteil des Förderers sein möge, seine Beleuchtung haben möge, die von Fasern darin bewirkt werden möge, die für die spezielle Aufgabe ausgelegt sind, um eine Beladung oder automatische Entladung über einen Roboter oder eine andere Einrichtung gemäß der Erfindung zu ermöglichen.
Ein weiterer Punkt bei dem Förderer besteht darin, daß, wo die "J"-Haken leer sind, Freiblaseinrichtungen oder dergleichen vorgesehen sein können, um die Punkte 703 und 704 wie auch den Eintrittspunkt auf der Oberseite des Lichts von der Lichtquelle 710 freizublasen und sauberzuhalten, so daß sich nicht Schmutz darauf ansetzen und sie funktionsunfähig machen kann.
Gemäß der Erfindung ist es auch möglich, die Lichtquelle L gepulst zu betreiben, was der Detektor 718 schnell von einer anderen Hintergrundbeleuchtung unterscheiden könnte.
Fig. 13B zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die im wesentlichen umgekehrt arbeitet. In diesem Falle bewegt sich eine Palette 750 mit einer Halterung 71 zur Aufnahme eines zylindrischen Teils wie einer Achse 755 auf einem endlosen Transportband 753. Der Roboter 760 weist eine Projektionslichtquelle wie beispielsweise einen Diodenlaser und eine Kollimatoroptik 759 auf.
Sobald jede der Paletten zu der Zone zum Beladen oder Entladen kommt, nimmt ein transparenter durchscheinender Abschnitt oder auch ein Faserbündel 770 Licht von der Lichtquelle 759 des Roboters auf und überträgt es zu einem langen linearen Detektor 751, der entlang dem Boden der Palette angeordnet und an der Basis des Transportbandes oder des Förderers befestigt ist. über die gesamte Länge 771, die der Länge L in Fig. 13A entspricht, kann die Abtastung des Lichts von 759 an den gezeigten Punkten an der rechten Seite der Halterung bestimmt werden. Natürlich kann ein weiterer -gleicher Detektor auf der anderen Seite angeordnet werden, um zu bestimmen, ob Licht auf das andere V auftrifft.
Das Ausgangssignal des Detektors 771 und die Frequenz einer modulierten Quelle 759 sollte gegen Hintergrundsstörungen geschützt sein. Man weiß natürlich, daß dann, wenn Licht von der Roboterquelle 759 auf die Palette trifft, der Roboter in Richtung auf diese Halterung wenigstens in gewissen Grenzen geführt wird. Dies ist praktisch genau das Umgekehrte der Fig. 13A, und jedes hat seine speziellen Vorteile, obwohl man allgemein davon ausgehen kann, daß die Ausführungsform gemäß Fig. 13A überlegen ist, da das Abbildesystem nicht nur die Lichtpunkte abbilden kann, sondern auch andere Dinge im Betrachtungsfeld, während bei dem System gemäß Fig. 13B nur ein Einfahren auf die Vs der Palettenhalterung möglich ist.
Nachdem der Beladungsvorgang ausgeführt ist, kann der Roboter die nächste Palette in der gleichen Weise verfolgen.
Eine weitere Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 13 verwendet eine stationäre Halterung (wenigstens für eine bestimmte Zeitspanne, beispielsweise auf einer Hubvorrichtung oder Transfervorrichtung) anstelle einer kontinuierlichen Bewegung. In diesem Falle kann ein Roboter zu der Halterung kommen, die Faserenden beleuchten und jeden Ort wiederum beleuchten.
Sowohl die Lichtquelle als auch der Taster können sich auf dem gleichen Roboter befinden, oder es kann eine äußere Lichtquelle verwendet werden, wobei sich der Taster auf dem Roboter befindet.
Es ist von beträchtlichem Interesse, daß gepulste Taster oder modulierte Taster verwendet werden können, wobei die Lichtquelle mit der gleichen Frequenz demoduliert ist, um einen Schutz gegen Störungen zu schaffen.
Passende Punktpositionsdetektoren sind lineare, Matrix-oder in einigen Fällen zirkulare Diodenanordnungen, jedoch können auch analoge Punktpositionsdetektoren wie beispielsweise UDT SC-10 verwendet werden, bei dem es sich um einen Zweiachsendetektor oder einem Einachsendetektor der LSC-Serie handelt.
Beide können mit ihrer analogen Schaltung anstelle beispielsweise des Detektors oder der Faseranordnung gemäß Fig. 4 oder 8 verwendet werden.
Es liegt auch im Rahmen dieser Erfindung, die "J"-Haken-Halterung gemäß Fig. 13A oder die Palette mit der V-Halterung gemäß Fig. 13B, irgendeine andere oder ähnliche Halterung gemäß der Erfindung aus Material zu machen, das selbst Licht leitet, z.B. Teflon, und viele andere Kunststoffverbindungen leiten ausreichend Licht, so daß sie selbst verwendbar sind, ohne daß es erforderlich ist, Faseroptiken oder andere spezielle Leitungen vorzusehen. Es kann auch Keramik verwendet werden, was natürlich eine gute Halterungsbasis ist, oder ähnliche Dinge.
Es sei außerdem darauf hingewiesen, daß alle geschilderten Ausführungsformen auch mit Bildtastern wie beispielsweise linearen, zirkularen oder Matrix-Fotodiodenanordnungen direkt auf der Roboterhand, dem Arm usw. verwendet werden können, ohne daß sie entfernt über Fasern angeordnet sind. Eine zusätzliche Auflösung führt zu zusätzlichen Kosten und zusätzlichem Gewicht (und Geld, wenn viele Taster auf einer Anordnung im Faserfalle verwendet sein könnten).
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Claims

Ansprüche: Verfahren zur Steuerung eines Roboters oder eines anderen Automationsvorganges, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß wenigstens eine Tasteinheit auf einem Roboter oder in der Nähe davon oder einer anderen Automationseinrichtung angeordnet wird, daß ein Signal von der Tasteinheit über ein faseroptisches Kabel übertragen wird, daß das so übertragene Signal abgetastet wird, daß die Signale von den Sensoren analysiert werden und daß aufgrund der Analyse Steuersignale für die Betätigungsmittel des Roboters oder einer anderen Automationseinrichtung gebildet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Tasteinheit eine optische Tasteinheit ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das faseroptische Kabel zusätzlich zur Übertragung von Licht zu dem Abtaster verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Taster lineare oder zirkulare Verschlüssler sind, die Positionsdaten über einen Arm oder ein Gelenk liefern.
5. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die über das genannte faseroptische Kabel übertragenen Signale die eines Bildes eines Oberflächenteils sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß ein Abschnitt des Roboters zusätzlich abgebildet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Bild ein Fleck, eine Linie oder ein Gitter ist, das auf die Oberfläche projiziert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Bild von einer Position in der Hand des Roboters übertragen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Position koaxial mit der Drehachse der Hand ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Position im Greifbereich der Hand liegt.
11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß mehrere der genannten Signale aus mehreren Faserkabeln analysiert werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die genannte Analyse durch eine einzige Einrichtung zur Bildabtastung durchgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Bildabtasteinrichtung eine Fotodetektoranordnung ist.
14. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das. Bild über ein kohärentes Faserbündel, ein quasikohärentes Faserbündel, ein inkohärentes Faserbündel oder wenigstens eine Faser mit abgestuftem Beiwert übertragen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß mehrere Bilder aus im wesentlichen der gleichen Szene mit unterschiedlichen Vergrößerungen übertragen werden.
16. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß mehrere Bilder aus unterschiedlichen Betrachtungen an verschiedenen Orten übertragen werden.
17. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Tasteinheit Licht unter Verwendung eines Faserkabels von einer entfernten Lichtquelle geliefert wird.
18. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Bilder aus Licht bestehen, das durch Röntgenstrahlen verursacht wird, die auf eine empfindliche Schicht wie beispielsweise eine Phosphorschicht am Ende des Faserkabels auftreffen.
19. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Roboter oder eine andere Automationseinrichtung durch ein Fluidum betätigt werden und in einer explosiven Umgebung angeordnet sind.
20. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Betrachtungsachse einer das Bild erzeugenden Linse rotierbar ist.
21. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß eine Luftfreiblaseinrichtung dazu verwendet wird, wenigstens ein optisches Element sauberzuhalten.
22. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß ein Fenster verwendet wird, um das Ende des Faserkabels, der Linse oder eines anderen optischen Elements zu schützen.
23. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß mehrere Bilder übertragen werden, alle von dem gleichen Teil mit der gleichen Vergrößerung, jedoch aus unterschiedlichen Blickrichtungen.
24. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß ein Zoom-Linsensystem zur variablen Vergrößerung des Bildes verwendet wird.
25. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß zur Beleuchtung der Oberfläche des Teils eine Blitzlichtquelle verwendet wird.
26. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Fotodetektoranordnung eine Matrix-, eine zirkulare oder eine lineare Fotodetektoranordnung ist.
27. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß wenigstens ein Teil eines Faserkabels in einer Fassung angeordnet ist.
28. Verfahren nach Anspruch 27, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß eine Vielzahl von Fassungen bei einem einzigen Roboter oder einer Automationseinrichtung verwendet wird.
29. Verfahren zur Bestimmung des Ortes, der Anwesenheit, Orientierung oder der Art einer Halterung oder eines Teils in einer Halterung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß wenigstens ein faseroptisches Kabel in einer Halterung verwendet wird, daß das faseroptische Kabel beleuchtet wird, um wenigstens eine Lichtanzeige zu schaffen, wobei die Beleuchtung durch eine Lichtquelle außerhalb der Halterung erfolgt, daß aus dem faseroptischen Kabel austretendes Licht an dem der Lichtquelle abgewandten Ende abgetastet wird und daß aus dem abgetasteten Licht der Ort, die Anwesenheit oder Orientierung oder die Art einer Halterung oder eines Teils in einer Halterung bestimmt wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Lichtquelle oder der Detektor stationär und die Halterung bewegbar ist.
31. Verfahren nach Anspruch 29, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Mittel für den Detektor oder die Lichtquelle bewegbar sind und daß die Halterung stationär ist.
32. Verfahren nach Anspruch 29, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Roboter oder eine andere programmierbare Automationseinrichtung zur Positionierung der Lichtquelle und/ oder der Abtasteinrichtung.
33. Verfahren nach Anspruch 30, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß mehrere ausreichend gleiche Halterungen verwendet werden, um die feste Lichtquelle oder die Detektoreinrichtung aufeinanderfolgend zu passieren.
34. Verfahren nach Anspruch 29, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Position des abgetasteten Liclzts bestimmt wird.
35. Verfahren nach Anspruch 34, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß ein zweiachsiger Bildabtastdetektor verwendet wird.
36. Verfahren nach Anspruch 26, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Fotodetektoranordnung aus wenigstens einem konzentrischen Ring besteht und daß ein Bild eines Gegenstandes an wenigstens einem Umfangspunkt bestimmt wird, um die Anwesenheit und die Winkellage des Gegenstandes festzustellen.
37. Verfahren nach Anspruch 27, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die zirkulare Fotodiodenanordnung direkt hinter der Abbildelinse angeordnet ist und daß die Daten elektrisch und nicht faseroptisch übertragen werden.
38. Verfahren zur Verfolgung eines Gegenstandes, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t, daß ein Lichtstrahl in den Raum projiziert wird, daß der Lichtstrahl in einem Raum bewegt wird, in dem der Gegenstand vermutet wird, daß der bei Auftreffen des Strahls auf den Gegenstand gebildete Fleck auf einem Positionsabtastdetektor gebildet wird, und daß durch den Detektor die Anwesenheit und die Entfernung des Gegenstandes bestimmt werden.
39. Verfahren nach Anspruch 38, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die winkelmäßige und/oder kartesische Position des Strahlprojektors dazu verwendet werden, außerdem die Koordinaten des Gegenstandes zu bestimmen.
40. Verfahren nach Anspruch 38, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Mittel zur Lichtprojektion oder zur Positionsabtastung auf einem im Raum bewegbaren Roboterarm angeordnet sind.
41. Verfahren zur Prüfung von Gegenständen auf Fehler, da dur c h gek e n n z e i c h ne t, daß programmiert eine Röntgenstrahlquelle auf einen Gegenstand gerichtet wird, wobei die Röntgenstrahlquelle auf einem ersten Roboter oder einer programmierbaren Automationseinrichtung angeordnet ist, daß ein röntgenstrahlempfindlicher Detektor auf der gegenüberliegenden Seite des Gegenstandes positioniert wird, wobei das Positionieren durch einen zweiten Roboter oder eine andere programmierbare Automationseinrichtung erfolgt, daß die ersten und zweiten Roboter so gesteuert werden, daß die Röntgenstrahlen durch den zu prüfenden Gegenstand fallen und daß die Signale des Detektors analysiert und daraus Fehler des Gegenstandes festgestellt werden.
42. Verfahren nach Anspruch 41, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß mehrere Abschnitte des Gegenstandes derart geprüft werden.
43. Verfahren nach Anspruch 41, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß verschiedene Gegenstände unter Verwendung unterschiedlicher Programme für die Roboter geprüft werden.
44. Verfahren nach Anspruch 41, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die ersten und zweiten Roboter der gleiche Roboter sind und daß der Gegenstand eine Punktschweißverbindung von Blechplatten ist.
45. Verfahren nach Anspruch 41, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Abtastung durch eine röntgenstrahlempfindliche Fotodiodenanordnung erfolgt.
46. Einrichtung zur Steuerung eines Roboters oder einer anderen Automationseinrichtung, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h an dem Roboter oder in seiner Nähe angeordnete Abtastmittel, fiberoptische Kabelübertragungsmittel zur übertragung eines Signals von den Abtastmitteln, eine Detektoreinrichtung zur Feststellung des von den faseroptischen Kabelmitteln übertragenen Signals, Mittels zur Analysierung des genannten Signals und Mittel zur Steuerung des Roboters oder einer anderen Automationseinrichtung in Abhängigkeit von dem Analyseergebnis.