DE3331393A1 - Verfahren zur bestimmung der lage des mittelpunktes eines kreisfoermigen gegenstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Lage des Mittelpunktes eines kreisförmigen Gegenstandes mit bekanntem Durchmesser.

Sogenannte Arbeitsroboter werden oft benutzt, um Werkstücke den Bearbeitungsmaschinen zuzuführen oder von diesen abzuführen. Die Werkstücke sind gewöhnlich auf einer ebenen Oberfläche neben den entsprechenden Maschinen angeordnet, wobei ihre Lage auf dieser Oberfläche nicht vorbestimmt ist. Damit ein Arbeitsroboter in der Lage ist, ein Werkstück aufzunehmen, muß die Lage des Werkstückes bestimmt werden.

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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem leicht und wirkungsvoll die Lage des Mittelpunktes eines kreisförmigen Gegenstandes mit einem bekannten Durchmesser, der auf einer Fläche aufliegt, bestimmt werden kann.

Nach der vorliegenden Erfindung wird dies mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 erreicht. Nachdem häufig eine Vielzahl von Werkstücken auf einem der Bearbeitungsmaschine zugeordneten Puffer angeordnet sind, bezieht sich Anspruch 2 auf ein geeignetes Verfahren zur Bestimmung der Lage jedes aus dieser. Vie1 zahl von Werkstücken.

Durch die Anwendung der Erfindung kann der Roboter so ausgebildet werden, daß er einen Gegenstand, der am Rande der Fläche abgelegt ist, aufnehmen kann, so daß das Handling, d.h. das Zu- und Abführen zu einer Werkzeugmaschine in einfacher und flexibler Weise automatisiert werden kann. Ein Roboter kann dabei schnell arbeiten, wenn besondere Einrichtungen zur Bestimmung der Lage benutzt werden, so daß der Roboter keine Suchbewegungen ausführen muß, um die Lage des aufzunehmenden Werkstückes zu bestimmen.

Nachstehend wird die Erfindung in Einzelheiten in Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht und

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

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Eine Anzahl von kreisförmigen Werkstücken 1, 2 und 3 sind auf einer vorzugsweise ebenen Fläche angeordnet. Ein Sensor 5, der z. B. induktiv, kapazitiv oder optisch die Anwesenheit eines Gegenstandes anzeigt, ist auf einem Schlitten angeordnet, der längs einer Führung 7 und diese wiederum längs einer Führung 6 unter einem Winkel zur Führung 7 verschiebbar angeordnet ist. Mit dieser Anordnung kann der Sensor 5 über die Oberfläche 4 über einen Weg bewegt werden, der eine Anzahl von vorzugsweise geraden Linien über der Oberfläche darstellt, wobei der größte Abstand a zwischen zwei benachbarten Geraden geringer sein soll, als der Radius R der Werkstücke, deren Mittelpunkte bestimmt werden sollen. Die Lage des Sensors 5 auf dem Weg wird durch geeignete Mittel gemessen. Dies kann geschehen durch Messen der Lage der Führung 6 oder der Führung 7 und der Lage des Sensors 5 auf der Führung 7.

Die Lage des Sensors 5 wird in zwei Punkten bestimmt, in denen der Weg die Mantelfläche des Gegenstandes, der unter dem Sensor liegt, schneidet, wobei der Sensor jeweils einen Impuls ausübt. Bei Kenntnis der Lagen dieser Punkte und des Durchmessers der Mantelfläche des Gegen-Standes kann die Lage des Mittelpunktes dieses Werkstükkes auf der Fläche 4 bestimmt werden. Wenn die Oberfläche durch die rechtwinkligen Koordinatenachsen χ und y definiert ist, die angebenen Schnittpunkte der Mantelfläche des Werkstückes 1 und des Weges des Sensors 5 die Punkte b und c sind, die Wegabschnitte parallel zu der y-Achse und der Abstand zwischen zwei Wegabschnitten a ist, dann gelten die Beziehungen:

X_c = n.a

ν _ c + b
c 2

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wobei η = die Anzahl der Wegabschnitte von X=O und

X_,, Y-. die Koordinaten des Mittelpunktes des Werkstückes 1 sind.

Eine Vorrichtung zur Steuerung z. B. des Roboterarmes zur Bewegung zur Position X„, Y„ zur Aufnahme des Werkle V_j

Stückes kann mit den Mitteln zur Bestimmung der Lage des Werkstückes mit Hilfe des Sensors 5 verbunden werden. Die Punkte b und c werden dann durch diese Mitteln angegeben und bestimmen die Lage X„, Y_ wenn der Weg und der Durchmesser des Gegenstandes bekannt sind.

Eine Mehrzahl von Werkstücken sind häufig zur gleichen Zeit auf der Oberfläche 4 angeordnet. Dabei dürfen die Werkstücke nicht aneinander überlappen, weil sonst der Sensor 5 mehr als ein Werkstück ohne Anzeigen überschreitet, was zu falschen Lagebestimmungen führt. Es ist weiterhin empfehlenswert, daß ein Werkstück sobald seine Lage bestimmt ist, entfernt wird, so daß es nicht mehrfach vom Sensor überstrichen wird. Wenn mehrere Lageanzeigen zugelassen werden sollen, ist es notwendig, komplizierte Vorkehrungen zu treffen, um festzuhalten, welche Anzeigen zum gleichen Werkstück gehören. Solche Vorkehrungen sind selbstverständlich möglich und können vorteilhaft sein, wenn z. B. mehr als ein Roboter gleichzeitig verschiedene Werkstücke aufnehmen. Wenn die Werkstücke Ringe sind, kann der Sensor 5 entweder zwei oder vier Anzeigen angeben, wenn er ein Werkstück überstreicht. In diesem Falle sind besondere Vorkehrungen notwendig, um festzustellen, welche Anzeigen zum gleichen Werkstück gehören. So können zwei Sensoren in einer gewissen Entfer-

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V-"

nung nebeneinander angeordnet werden, die geringfügig größer als die Wandstärke der Ringe ist, wobei die Anzeige der Lage nur ausgeführt wird, wenn beide Sensoren betätigt werden.

Es ist möglich, im Rahmen der Ansprüche Abwandlungen der Erfindung zu treffen. So müssen die Geraden 8 nicht parallel zu den Begrenzungskanten der Oberfläche 4 sein, noch müssen sie parallel zueinander sein. Jedoch muß in jedem Fall der größte Abstand zwischen benachbarten Geraden geringer als der Radius des Werkstückes sein, dessen Lage bestimmt werden soll. Die Vorrichtung zur Führung des Sensors 5 über die Oberfläche 4 kann dabei auch anders ausgebildet sein, als vorstehend beschrieben. So kann der Sensor 5 längs einer einzigen Führung bewegt werden, die selbst geschwenkt wird, so daß sie über die gesamte Fläche streicht, wobei die Koordinaten der Anzeigepunkte auf die Lage des Sensors 5 auf der Führung und den Winkel der Führung zu einer vorgegebenen Referenzlage bezogen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch auf anderen Gebieten als das Handling von Werkstücken angewendet werden.

eerseite

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Bestimmung der Lage des Mittelpunktes eines kreisförmigen Gegenstandes mit einem bekannten Durchmesser auf einer vorzugsweise ebenen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (5) zur Anzeige des Vorhandenseins eines Werkstückes über diese Oberfläche längs eines bekannten Weges, der eine Anzahl von Geraden (8) umfaßt, die über die Fläche sich erstrecken,geführt wird, wobei der größte Abstand (a) zwischen zwei benachbarten Wegabschnitten kleiner als der Radius R des Gegenstandes ist, daß der Sensor mit Mitteln zum Messen der Lage des Sensors auf dem Weg verbunden ist, wobei die Lage in den beiden Punkten (b, c) bestimmt wird, wo der Weg die Mantelfläche des Gegenstandes schneidet und der Sensor Anzeigeimpulse aussendet, und daß die Lage des Mittelpunktes des Werkstückes auf der Basis der Messung der Lage des Sensors bestimmt wird.

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   Verfahren nach Anspruch 1 zur Bestimmung der Lage der Mittelpunkte einer Vielzahl von kreisförmigen Gegenständen mit gleichemDurchmesser auf einer vorzugsweise ebenen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände (1, 2, 3) ohne gegenseitige Überlappung angeordnet werden und daß jeder Gegenstand nach seiner Lagebestimraung von der Oberfläche entfernt wird, bevor die Lage des nächsten Gegenstandes bestimmt wird.