DE4100806C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen von Koordinatenwerten zur Steuerung eines Roboters, insbesondere für die Schuhfertigung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen von Koordinatenwerten zur Steuerung eines Roboters, insbesondere für die SchuhfertigungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Koordinatenwerten
zur Steuerung eines Roboters, insbesondere für die Schuhfertigung, der an
einem Roboterarm zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere aufgeleisteten
Schuhschäften, ein Werkzeug führt,
sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfah
rens.
Die Erfindung betrifft nicht nur das Gebiet der Schuhfertigung, sie ist auch
auf allen technischen Gebieten einsetzbar, auf denen das berührungslose
Abtasten vorteilhaft ist und auf denen mit den ermittelten Daten eine Vor
richtung gesteuert wird, deren Abstand zu einem zu bearbeitenden Werk
stück konstant zu halten ist, wie zum Beispiel bei Brenn-, Wasserstrahl-
und Laserschneideinrichtungen, das Stanzen und Nippeln von Blechen
nach Konturvorgabe usw.
Unter Schuhfertigung ist im Rahmen der Erfindung das Anformen von
Schuhsohlen an Schuhschäfte, sowie das Kleben von vorgefertigten
Schuhsohlen an Schuhschäfte zu verstehen.
Es kommt hierbei vor allem auf ein sorgfältiges Aufrauhen bzw. Aufsprü
hen des Klebers entlang der Linie der Dichtkante an, damit eine einwand
freie Verbindung zwischen Sohlenmaterial und Schuhschaft geleistet ist.
Ein Aufrauhen bzw. Besprühen mit Kleber der Zone unterhalb dieser Linie
in Richtung zur Brandsohle bzw. Bodenfläche des Schaftes ist ebenfalls
erforderlich und wichtig, jedoch kann von der extremen Sorgfalt, wie beim
Aufrauhen bzw. Aufsprühen von Kleber entlang der Linie der Dichtkante,
abgesehen werden.
Es ist bereits bekannt (DE-OS 38 15 013), die zu speichernden Daten für
die Steuerung eines Fräsers zum Aufrauhen bzw. eines Sprühkopfes mit
Sprühdüse zum Auftragen von Klebstoff entlang der Linie der Dichtkante in
der Weise zu gewinnen, daß das am Roboterarm montierte Werkzeug ent
lang dieser Linie unter gleichzeitigem Materialabtrag bzw. Kleberauftrag
geführt wird. Eine Korrektur fehlerhaft gewonnener Daten ist hierbei nicht
möglich, insbesondere muß der zur Gewinnung der Speicherdaten ver
wendete Schuhschaft aussortiert werden, falls der Fräser unter zu hohem
Arbeitsdruck Material bis auf den Leisten abträgt. Im allgemeinen muß
beim Korrigieren der Daten die Bestimmung mit einem anderen Schuh
schaft vorgenommen werden.
Es sind Verfahren zum Bestimmen von Koordinatenwerten
zum Steuern von Industrie-Robotern bekannt (DE-PS 32 43 341),
indem mittels einer Schlitzlichtquelle ein Schlitzbild auf die Ober
fläche eines zu bearbeitenden Werkstücks projiziert wird und mit einer Vi
deokamera und Halbleitersonden das Schlitzbild ausgewertet und mit den
gegebenenfalls korrigierten Werten das Werkstück bearbeitet wird.
Es sind weiterhin Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mit einem
programmierten Mehrachsenroboter bekannt (DE-OS 36 13 096). Dieser
führt ein Bearbeitungswerkzeug, vorzugsweise einen Laserstrahl entlang
einer dreidimensionalen Werkstückkontur, wobei auf ein Muster oder
Werkstück eine Markierung, Schnittlinie oder dgl. aufgegeben wird, um die
zu bearbeitende Position zu markieren. Weiterhin wird zur Bestimmung der
Koordinatenwerte vom Roboterarm anstelle des Bearbeitungswerkzeuges
ein Sensor geführt der die Achsen
des Roboters so regelt, daß der Sensor stets den Markierungen folgt und
an vorgegebenen Punkten die Koordinaten des Sensors in die NC-Steue
rung als Programmpunkte eingegeben werden und sodann die Werk
stücke auf der Basis dieses NC-Programms bearbeitet werden. Zum Abta
sten der Markierungen wird ein TV-Kamera-Sensor verwendet, der die
Werkzeugnormale und/oder die Werkzeughöhe zur Werkstückoberfläche
ermittelt, so daß zumindestens an den vorgegebenen Punkten der TV-Ka
mera-Sensor normal und/oder im Werkzeugsollabstand (senkrecht) zur
Werkstückoberfläche orientiert ist.
Hierzu ist am TV-Kamera-Sensor in einem festen Winkel
eine Lichtquelle angebracht, die einen möglichst kleinen
punktförmigen Lichtpunkt auf dem Werkstück erzeugt. Der
Werkzeugsollabstand ist dann erreicht, wenn der Lichtpunkt
und das Zentrum eines Fadenkreuzes des TV-Kamera-
Sensors auf der Markierung zusammentreffen. Zur Messung
des Neigungswinkels des Werkzeugs sind drei Lichtstrahlen
vorgesehen.
Es ist weiterhin bekannt (EP 0238 195), die Fuge bzw. Naht zwischen zwei
zum Beispiel senkrecht zueinander angeordneten Werkstücken miteinan
der zu verkleben, indem eine Vorrichtung mit zwei Lichtquellen zum Ein
satz kommt, die einen länglichen Lichtfleck auf dem einen oder anderen
Werkstück erzeugen. Mit diesen beiden länglichen Lichtflecken wird dann
mittels eines mathematischen auf der Triangulierung beruhenden Algo
rithmus den Verlauf der Klebenaht bestimmt.
Im Prinzip könnten diese Verfahren zum Steuern der Fräser eingesetzt
werden, sie sind jedoch für diese Zwecke zu teuer und unwirtschaftlich.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der ein
gangs erwähnten Art derart auszubilden, daß
die Bestimmung der Koordinatenwerte
einfacher und damit wirtschaftlicher ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.
Dadurch, daß der Schnittpunkt
der Lichtstrahlen mit der Bearbeitungsstelle des Werkzeug es überein
stimmt, ist es ohne weiteres möglich, für ein Werkzeug mit anderen
Abmessungen und damit anderem Abstand der Bearbeitungsstelle zum
Roboterarm durch entsprechendes Verschwenken der Lichtstrahlen die
Schnittnaht an die neue Bearbeitungsstelle zu verlegen.
Erfindungsgemäß wird der Schnittpunkt somit so geführt, daß seine Quer
schnittsfläche im wesentlichen konstant ist. Durch diese Maßnahmen wird
erreicht, daß auch anschließend die Eindringtiefe des Fräsers beim Mate
rialabtragen eine vorgegebene Tiefe nicht über- und auch nicht unter
schreitet, da ein Überschreiten der Eindringtiefe gleichbedeutend ist, daß
der Schnittpunkt tiefer in das Material bzw. in den Schuhschaft verlegt wird
bzw. der Sprühkegel im optimalen Abstand geführt wird.
Im einfachsten Fall wird die Konstanz der Querschnitts
fläche visuell durch das Bedienungspersonal geprüft.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Konstanz der Quer
schnittsfläche mit einer Videokamera geprüft. Dies kann beispielsweise in
der Weise erfolgen, daß das aufgenommene Bild der Querschnittsfläche
auf einem Display mit Millimeterrasterung abgebildet wird, so daß ohne
weiteres eine Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Querschnittsfläche
durch eine entsprechende größere Anzahl bzw. kleinere Anzahl der aus
geleuchteten Elementarquadrate visuell erkennbar ist. Entsprechend kann
auch das Bild der Querschnittsfläche dunkel auf hellem Hintergrund abge
bildet werden. Anstelle der visuellen Beobachtung kann der Vergleich
auch elektronisch erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung dieser erfindungsgemäßen Über
prüfung der Querschnittsfläche mit einer Videokamera werden die mit der
Videokamera aufgenommenen Bilder der Querschnittsfläche mit dem ge
speicherten Bild einer Querschnittsfläche verglichen, wobei eine Abwei
chung der beiden Bilder um einen vorgegebenen Betrag, der Schnittpunkt
der beiden Lichtstrahlen senkrecht zum momentanen Auftreffpunkt durch
eine Bewegung des Roboterarms verschoben wird. Durch diese Maßnah
men ist es möglich, vollautomatisch die Konstanz der Querschnittsfläche
zu überwachen, wobei nur noch manuell die Querschnittsfläche entlang
der Arbeitslinie geführt wird.
Eine Vorrichtung zum
Durchführen des Verfahrens ist in Anspruch 5 gekennzeichnet.
Durch die Verschiebung kann der gegenseitige Abstand der beiden Strahlenquellen
geändert werden. Weiterhin ist durch die zueinander verschwenkbare An
ordnung der beiden Strahlenquellen die Verlegung der Querschnittsfläche
der beiden Lichtquellen an die Bearbeitungsstelle der später in den Ro
boterarm einzusetzenden Bearbeitungseinrichtungen bzw. Werkzeuge
ohne weiteres möglich.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die beiden Strahlen
quellen jeweils in einer Verschwenkeinrichtung angeordnet und beide Ver
schwenkeinrichtungen derart miteinander verschwenkbar, daß der
Schnittpunkt der beiden Lichtstrahlen und die Schnittpunkte der
Schwenkachsen der Schwenkeinrichtungen mit der sie verbindenden Ge
raden ein gleichschenkliges Dreieck bilden. Durch diese Maßnahmen ist
eine sehr einfache Anpassung an die arbeitsunterschiedlichen Bearbei
tungsstelle der unterschiedlichen Werkzeuge möglich.
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen er
läutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines Roboterarms mit der schematisch dargestellten
Vorrichtung sowie einen aufgeleisteten Schuhschaft und
Fig. 2 das Ausführungsbeispiel der mit dem Roboterarm lösbar verbun
denen Einrichtung.
In Fig. 1 ist schematisch eine Ansicht der gesamten Vorrichtung darge
stellt. Mit 1 ist der Roboter bezeichnet, dessen Arm 2 am vorderen freien
Ende die erfindungsgemäße Einrichtung zum Erzeugen der Querschnitts
fläche der beiden sich schneidenden Strahlen, die mit 4 bzw. 4′ bezeichnet
sind.
Vom Roboter führt in an sich bekannter Weise ein Steuerkabel 5 zu dem
Steuerschrank 6, der eine an sich bekannte Steuerung mit Arbeitsspeicher
usw. aufweist, die an sich bekannt sind.
Das Aufnehmen der zu speichernden Daten erfolgt mit dem an sich be
kannten Teach-in-Verfahren, das allgemein bekannt und somit keiner wei
teren Erklärungen bedarf.
Anstelle des bisher üblichen Fräsers weist zum Erfassen der zu speichern
den Daten der Roboterarm 2 diese Einrichtung 3 auf. Sie wird von einem
nicht dargestellten Bedienungsmann mittels einer ebenfalls nicht darge
stellten manuellen Steuerung für den Roboter und den Roboterarm so ge
steuert, daß der Schnittpunkt der beiden Lichtstrahlen entlang der Linie
der Dichtkante auf dem Schuhschaft "wandert", d. h., daß der Schnittpunkt
(Lichtfleck) mit konstantem Querschnitt entlang dieser Arbeitslinie geführt
wird.
Wesentlich ist hierbei, daß wie in den bisher bekannten Fällen der vollau
tomatischen Bearbeitung bzw. Schuhherstellung die auf einem Leisten 7
aufgeleisteten Schuhschäfte 8 auf Transportpaletten mit einem schema
tisch angedeuteten Fördersystem 10 in eine stets definierte und gleich
Position zum Roboter gebracht werden können, damit eine eindeutige Zu
ordnung der aufzunehmenden und zu speichernden Daten in bezug auf
die Arbeitslinie sichergestellt ist, und zwar während des Entlangführens
des Lichtfleckes bzw. der Schnittstelle der beiden sich kreuzenden Licht
strahlen 4 und 4′.
Weiterhin kann gemäß Fig. 2 der Roboter noch zusätzlich eine Videoka
mera 11 aufweisen, die gemäß Fig. 2 in die Einrichtung 3 integriert ist und
von der eine Signalleitung 12′ zu einer elektronischen Baugruppe 12 führt,
die einerseits einen Speicher zum Speichern eines Lichtfleckes mit vorge
gebenen Querschnitt, zum weiteren einen Speicher zur laufenden Speiche
rung des von der Videokamera aufgenommenen Lichtfleckes während des
Entlangführens auf der Arbeitslinie aufweist, wobei dann weiterhin noch
eine Vergleichseinrichtung vorgesehen ist, die die aufgenommenen Bilder
mit dem Speicherbild vergleicht. Diese Maßnahmen sind ebenfalls an sich
bekannt, und deshalb des Näheren nicht erläutert.
Sobald der Lichtfleck zu groß bzw. bezüglich seiner Querschnittsfläche zu
klein wird, erfolgt durch entsprechende Steuerbefehle eine Verschwen
kung des Roboterarms derart, daß die Querschnittsfläche die vorgege
bene Größe (Sollwert) wieder erreicht.
Fig. 2 zeigt schematisch die Einrichtung 3 mit den beiden Lichtstrahlen.
Sie weist ein Gehäuse 13 auf, in dem auf einer Schiene (optischen Bank)
die beiden Lichtstrahler 14 und 15 verschwenkbar zueinander verschoben
werden können, und zwar derart, daß beim Verschwenken des einen Licht
strahlers der andere Lichtstrahler automatisch so verschwenkt wird, daß
die beiden von der Schiene und den Lichtstrahlen eingeschlossenen Win
keln, die mit ß bezeichnet sind, stets gleich groß sind. Durch diese Maß
nahmen wird erreicht, daß sich stets ein gleichschenkliges Dreieck gebil
det hat, dessen Spitze auf der Mittelsenkrechten dieser optischen Bank
verläuft, so daß sich durch einfache geometrische Beziehungen entspre
chende Korrekturen der zu speichernden Daten über eine Rechenschal
tung durchführen lassen, wenn beispielsweise die Arbeitsfläche eines an
deren Werkzeuges die Stellung d′ statt d einnimmt, wobei selbst
verständlich auch der Abstand des zu bearbeitenden Schuhschaftes von
der Einrichtung sich ändert.
Claims (6)
1. Verfahren zum Bestimmen von Koordinatenwerten zur Steuerung
eines Roboters, insbesondere für die Schuhfertigung, der an einem
Roboterarm zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere
aufgeleisteten Schuhschäften, ein Werkzeug und zur Bestimmung
Koordinatenwerte
anstelle des Werkzeuges eine zwei sich schneidende Lichtstrahlen
aussendende Einrichtung führt, wobei
die Achsen der Lichtstrahlen derart zueinander geneigt werden, daß
der Schnittpunkt die Bearbeitungsstelle des Werkzeuges einnimmt,
der Schnittpunkt entlang einer Arbeitslinie des Werkzeuges geführt wird,
die Koordinatenwerte des sich mit dem Schnittpunkt bewegenden Roboter
arms erfaßt und gespeichert werden und
der Schnittpunkt so geführt wird, daß
seine Querschnittsfläche im wesentlichen konstant ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet
daß die Konstanz der Querschnittsfläche visuell geprüft wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Konstanz der Querschnittsfläche mit einer Videokamera ge
prüft wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mit der Videokamera aufgenommenen Bilder der Querschnitts
fläche mit dem gespeicherten Bild einer Querschnittsfläche verglichen
werden und bei einer Abweichung der beiden Bilder um einen vorge
gebenen Betrag, der Schnittpunkt der beiden Lichtstrahlen senkrecht
zum momentanen Auftreffpunkt durch eine Bewegung des Robo
terarms verschoben wird.
5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprü
che 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zwei jeweils einen Lichtstrahl aussendende Strah
lenquellen aufweist,
die beiden Strahlenquellen in der Einrichtung zueinander verschiebbar
und zueinander verschwenkbar angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet
daß die beiden Strahlenquellen jeweils in einer Verschwenkeinrichtung
angeordnet sind und beide Verschwenkeinrichtungen derart miteinan
der verschwenkbar sind, daß der Schnittpunkt der beiden Lichtstrahlen
und die Schnittpunkte der Schwenkachsen der Schwenkeinrichtungen
mit der sie verbindenden Geraden ein gleichschenkliges Dreieck bil
den.
Priority Applications (4)
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EP19910109078 EP0468169B1 (de) | 1990-07-27 | 1991-06-04 | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der zu speichernden Daten zur Steuerung eines Roboters, insbesondere für die Schuhfertigung |
ES91109078T ES2077717T3 (es) | 1990-07-27 | 1991-06-04 | Procedimiento para la determinacion de los datos que han de ser memorizados para el control de robot, sobre todo en la fabricacion de zapatos, y dispositivo para la realizacion del mismo. |
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Publications (2)
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Family
ID=6411141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4100806A Expired - Fee Related DE4100806C2 (de) | 1990-07-27 | 1991-01-12 | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen von Koordinatenwerten zur Steuerung eines Roboters, insbesondere für die Schuhfertigung |
Country Status (1)
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JP7449241B2 (ja) * | 2019-11-26 | 2024-03-13 | 株式会社アシックス | 靴用加工システム、および靴用加工システムの制御方法 |
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JPS5887603A (ja) * | 1981-11-20 | 1983-05-25 | Tokico Ltd | 産業用ロボツト |
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DE3613096A1 (de) * | 1986-04-18 | 1987-10-29 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zum bearbeiten von werkstuecken |
DE3815013A1 (de) * | 1988-05-04 | 1989-11-16 | Kloeckner Ferromatik Desma | Verfahren und vorrichtung zum anformen von gegebenenfalls mehrschichtigen sohlen an schuhschaefte |
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- 1991-01-12 DE DE4100806A patent/DE4100806C2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE4100806A1 (de) | 1992-02-06 |
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