DE69008409T2

DE69008409T2 - Nahtspurführung zwischen zusammengepassten Teilen.

Info

Publication number: DE69008409T2
Application number: DE69008409T
Authority: DE
Inventors: Kenneth C Dunne; Scott M Packer; Kenneth A Pietrzak
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1990-03-05
Publication date: 1994-08-11
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: EP0392961B1; US4922174A; EP0392961A1; KR900014859A; JPH02285204A; DE69008409D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Verfolgen einer Naht in zu verbindendem Material und mehr insbesondere auf das Verfeinern einer grob vorgegebenen Trajektorie.
Bei der Automatisierung des Lichtbogenschweißens und von mehreren anderen industriellen Prozessen sind große Anstrengungen zum Entwickeln von automatischen Nahtverfolgungssystemen gemacht worden. Im allgemeinen wird ein Roboter programmmiert, indem ein Lehrgegenstück benutzt wird, um den Roboter von Punkt zu Punkt der Naht zu leiten. Das ist eine ziemlich präzise Operation, da es diese angegebene Bahn ist, welcher ein Roboter während der Verarbeitung folgen wird. Wenn die Teile komplexer werden, wird diese Arbeit sehr aufwendig und kann mehrere Stunden in Anspruch nehmen. Außerdem kann aufgrund von Variationen, die von Teil zu Teil auftreten, und wegen beschränkter Präzision in dem Roboter und der Einspannung des Teils der Roboter nicht wiederholt der Naht folgen, was Schweißungen schlechter Qualität ergibt.
Eine Anzahl von Verfahren, bei denen eine Vielfalt von Erfassungssystemem benutzt wird, ist zur Nahtverfolgung benutzt worden. Mechanische und elektromechanische Berührungssensoren, bei denen mechanische Meßfühler benutzt werden, sind bei langen, geraden, voluminösen Nähten mit Erfolg benutzt worden. Diese Systeme sind einfach und billig, sie sind aber intrusiv und auf sehr einfache Teile und Verbindungen beschränkt. Wirbelstromvorrichtungen und andere Typen von magnetischen Erfassungssystemen werden nun zu Nahtverfolgungszwecken auf den Markt gebracht, die die Vorteile von hoher Auflösung und Einfachheit bei niedrigen Kosten haben. Diese Vorrichtungen haben jedoch eine zweifelhafte Zuverlässigkeit, insbesondere bei einigen Verbindungstypen, und verlangen eine perfekte Einspannung. Sie sind ebenfalls intrusiv und für elektromagnetische Störung und Schweißungstemperaturen empfindlich.
Computersichtgestützte Nahtverfolgungsverfahren gewinnen nun immer mehr die Oberhand. Bei diesen Techniken wird eine Matrixkamera zum Betrachten der Naht benutzt. Ein koaxialer Sichtbrenner zum Schweißen ist in der US-A-4 595 820 gezeigt, die an Richard W. Richardson ausgegeben worden ist. Er arbeitet mit Lichtbogenbeleuchtung von dem Brenner her, um die Naht zu beleuchten. Diese Lösung ist nichtintrusiv und hat eine ziemlich hohe Auflösung, sie wird aber nicht für alle Verbindungstypen verwendbar sein und ist auf gewisse Schweißungstypen beschränkt. Der Brenner ist ebenfalls teuer. Andere Lösungen, wie sie in der US-A-4 542 279, die an Alan W. Case, Jr. et al ausgegeben worden ist, gezeigt sind, benutzen eine strukturierte Beleuchtung (üblicherweise eine Laserlichtebene), um das Muster auf die Naht zu werfen. Der Vorteil dieser Lösung sind eine gute Zuverlässigkeit und die Möglichkeit, eine dreidimensionale Verbindungsgeometrie messen zu können. Diese Systeme können jedoch sehr teuer sein, manchmal fehlt ihnen die verlangte Auflösung, und sie können ziemlich intrusiv sein.
Der Aufsatz "The Use of Vision Sensors in Multipass Welding Applications" von R. J. BEATTIE et al, veröffentlicht in WELDING JOURNAL, Band 67, Nr. 11, November 1988, Seiten 28- 33, Miami, FL, USA, beschreibt ein Echtzeitverfolgungssystem, das mit einem Sichtsystem benutzt wird, welches einen Laser verwendet. Die vollständige Schweißpistolenbaugruppe einschließlich des Sensors kann um die Schweißelektrodenachse gedreht werden. Das ist zum Bilden einer durchgehenden Mehrlagenschweißung wesentlich, da der Sensor zu derselben Zeit arbeitet, zu der die Schweißpistole arbeitet. Ein Sichtsteuersystem analysiert das Bild und bestimmt die Position sowie die Breite der Schweißverbindung.
Die AT-A-375 855 beschreibt eine Einrichtung zum Positionieren einer Schweißvorrichtung längs einer ebenen Schweißverbindung mit Hilfe eines elektrooptischen Bildwandlers, der die Nahtbahn abtastet. Die Ausgangssignale des Wandlers werden gespeichert und verarbeitet, um die Schweißvorrichtung in bezug auf die Schweißbahn zu positionieren.
Die EP-A-0 113 010 beschreibt eine Steuerung für einen Roboter, welcher eine Einrichtung aufweist, um ihn an den Anschluß von verschiedenen Sensortypen anzupassen.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zur automatischen Nahtverfolgung der Naht zwischen zusammenpassenden Teilen durch einen programmierten Roboter, beinhaltend die Schritte:
Festlegen einer programmierten vorläufigen Bahn, die den Weg der Naht approximiert;
Fokussieren einer Matrixkamera auf die Teile an einem Anfangsort auf der vorläufigen Bahn von einem Bereich, der die Naht enthalten soll;
Erstellen eines elektronischen Bildes des Anfangsortes;
Bestimmen der vorläufigen Richtungsorientierung (Winkel 8) der vorläufigen Bahn an dem Anfangsort;
Erfassen des Nahtortes in dem elektronischen Bild;
Bestimmen der Versetzung des Nahtortes, der in dem Bild erfaßt wird, von diesem Ort;
Schreiten längs der vorläufigen Bahn in Schritten und Bestimmen der Versetzung der Naht, die in dem Bild erfaßt wird, von jedem folgenden Ort; und
Modifizieren der vorläufigen Bahn mit den Versetzungen, um dadurch eine wahre Bahn zu bestimmen;
gekennzeichnet durch:
elektronisches Drehen nur eines Teils des Bildes, der ein breites Rechteck repräsentiert, welches zu der vorläufigen Richtungsorientierung rechtwinkelig ist, um den Winkel θ in die horizontale Position in dem elektronischen Bild.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
Die zu verfolgende Naht wird dem Roboter grob vorgegeben. Diese grobe, vorläufige Trajektorie wird mit den zu verbindenden Teilen an Ort und Stelle verfeinert. Eine Matrixkamera wird auf das die Naht festlegende elektronische Bild fokussiert, welches die Naht enthält. Das Bild wird gedreht, so daß die horizontale Richtung der elektronischen Bildablenkung rechtwinkelig zu der vorläufigen Richtung der Bahn ist. Dieses gedrehte Bild wird dann ausgewertet, um die Ränder der Naht auf der Basis der örtlichen Graupegelgradienten festzulegen. Die Versetzung dieser tatsächlichen Lage gegenüber der versuchsweisen Bahn wird durch den Prozessor festgehalten und während des späteren Schweißvorganges benutzt.
Falsche Ablesungen der Nahtlage werden verhindert, indem die Daten derart verarbeitet werden, daß die Ränder der Naht betont werden. Ein Filter wird eingesetzt, der negative Koeffizienten auf einer Seite des Inspektionspunktes und eine positive Verstärkung auf der anderen Seite benutzt um hohe negative und positive Scheitel in den resultierenden Daten zu erzeugen. Dieser Filter ist gleich der doppelten oder etwas kleiner als die doppelte Breite der Naht, so daß er am stärksten auf eine Anzeige reagieren wird, welche die Nahtbreite approximiert und dadurch schwächere Anzeigen für Kratzer und andere Falschablesungen ergibt.
Ein weiteres Kriterium wird auch angewandt, um zwischen der richtigen Nahtlageanzeige und anderen Aberrationen zu unterscheiden. Diese beinhalten Vergleichen der Strecke zwischen den Scheiteln mit der zu erwartenden Breite der Naht entweder aufgrund der Kenntnis der Konstruktion oder aus der Speicherung eines vorhergehenden Teilbildes. Eine richtige Links-Rechts-Orientierung von Maximal- und Minimalwerten vermeidet die Notwendigkeit, fehlerhafte Ablesungen untersuchen zu müssen. Das System kann weiter günstiger auf maximale Scheitel in entweder der positiven oder der negativen Richtung reagieren. Jedes der verschiedenen Kriterien kann gewichtet und zur Abstimmung mit denjenigen Kriterien gestellt werden, die dann auf das Prozeßsignal angewandt werden, um dasjenige auszuwählen, welches die tatsächliche Nahtlage ergibt.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beispielshalber beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Ansicht eines Roboters, eines Schweißkopfes und einer Kamera ist, die die Umgebung zeigt, in welcher die Erfindung arbeitet;
Fig. 2 eine grob vorgegebene Trajektorie veranschaulicht;
Fig. 3 die Punkte veranschaulicht, die beim Verfeinern der Trajektorie benutzt werden;
Fig. 4 eine Einzelheit eines Teils von Fig. 3 ist;
Fig. 5 ein Videobild eines ungedrehten elektronischen Bildes ist;
Fig. 6 ein Videobild des gedrehten elektronischen Bildes ist;
Fig. 7 ein Logikdiagramm ist, das die Verarbeitungsschritte veranschaulicht;
Fig. 8 ein typisches angepaßtes Filter veranschaulicht;
Fig. 9 ein Logikdiagramm ist, das die Verwendung des Filters zeigt; und
Fig. 10 eine Darstellung der Anwendung der Erfindung bei typischen Signalen ist.
Ein Roboter 10 zeigt einen Schweißkopf 12, der schließlich benutzt wird, um eine Naht 14 zwischen Werkstücken 16 und 18 zu schweißen. Außerdem ist an dem Roboter eine Videokamera 20 mit einem Objektiv 22 und einer Beleuchtungsquelle 24 vorgesehen. Die Kamera und der Schweißkopf werden nicht gleichzeitig benutzt, und sie sind jeweils so angeordnet, daß sie während des Betriebes dem anderen nicht im Weg sind. Selbstverständlich ist die Kamera während der Verfeinerung der Bahn vorhanden, wobei die Versetzung zwischen dem Schweißbrenner und der Kamera bekannt ist und innerhalb des Roboters kompensiert wird.
Fig. 2 zeigt eine zu verfolgende Naht 14 zwischen den Werkstücken 16 und 18. Eine vorläufige Bahn 26 kann durch frühere Berechnung festgelegt werden, wird aber vorzugsweise durch die Verwendung eines herkömmlichen Lehrgegenstückes festgelegt. Das Lehrgegenstück wird an den Orten 27-31 sequentiell plaziert, so daß der Roboter programmiert wird, um einen geradlinigen Weg zwischen diesen Punkten festzulegen.
Fig. 3 veranschaulicht eine Vielzahl von kleineren diskreten Schritten, die beim Verfeinern der grob vorgegebenen, vorläufigen Trajektorie gemäß der Erfindung gemacht werden.
Fig. 4 zeigt das ausführlicher. Die Mittellinie der Naht 34 liegt zwischen dem linken Rand 36 der Naht und dem rechten Rand 38 der Naht. Sichtlinien 40, welche die Naht überqueren, sind zu der vorläufigen Bahn 26 rechtwinkelig und können demgemäß zu der Naht nicht genau rechtwinkelig sein, obgleich sie dieser Position nahe sind.
Die Kamera 20 wird auf dem Werkstück in einem Anfangsort auf der vorläufigen Bahn, die die Naht enthält, fokussiert.
Ein elektronisches Bild wird gebildet, und es wird zwar nicht notwendigerweise in ein Videobild übertragen, das Videobild ist jedoch für Beschreibungszwecke gezeigt. Das gesehene Bild kann so sein, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Ein Punkt 42 ist der Mittelpunkt, welcher sich an dem Ort auf der vorläufigen Bahn befindet. Eine Linie 44 repräsentiert das Bild der Naht mit einem linken Rand 46 und einem rechten Rand 48. Ein breites Rechteck 50 wird so ausgewählt, daß sein Mittelpunkt der Basisort 42 ist und daß das Rechteck mit seiner Längsabmessung zu der vorläufigen Bahn 26 rechtwinkelig ist.
Da der Winkel dieser vorläufigen Bahn bekannt ist, kann das Bild elektronisch in die in Fig. 6 dargestellte gedrehte Form gedreht werden. Die Versetzung 52 der tatsächlichen Nahtlage in bezug auf den nominellen Punkt 42 auf der vorläufigen Verfolgungslinie ist eine Abmessung, die zu bestimmen ist. Wenn das Bild elektronisch gedreht worden ist, kann das relativ einfach erfolgen, indem Pixel in der horizontalen elektronischen Ablenkung des gedrehten Bildes untersucht werden. Es ist hier ein Ziel der Erfindung, die Naht in bezug auf den Anfangsort 42 zur Korrektur der vorläufigen Bahn zu lokalisieren. Es ist außerdem wichtig, daß eine Unterscheidung gemacht wird zwischen der tatsächlichen Naht und anderen Kratzern und Defekten auf dem Material.
Fig. 7 veranschaulicht die Schritte in der Gesamtlogik beim Erzielen dieser Ergebnisse. 54 bezeichnet die Festlegung eines elektronischen Bildes, wobei ein Kasten 56 die Drehung des Fensters in die horizontale Position in dem elektronischen Bild veranschaulicht.
Gemäß der Darstellung durch einen Kasten 57 wird in bezug auf die Pixel jede vertikale Spalte, die eine ausgewählte Anzahl von Zeilen enthält, gemittelt, wobei das Ergebnis als eine einzelne Horizontalablenkung behandelt wird. Dieser Mittelungsprozeß verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis durch Reduzieren oder Eliminieren der Auswirkungen von Rauschflecken und Kratzern oder Beleuchtungsartefakten, die nicht ungefähr parallel zu der Naht laufen. Es gibt einen Kompromiß zwischen der Anzahl von Zeilen in dem Fenster und der Verarbeitungszeit. Ein Kompromiß zwischen der Anzahl von Zeilen in dem Fenster und einer Nahtlagegenauigkeit muß auch in Betracht gezogen werden, wenn die Naht eine beträchtliche Krümmung hat oder wenn die Naht von der Vertikalen beträchtlich abweicht. Gemäß der Darstellung in dem Kasten 58 wird die resultierende Zeile von Daten mit einem Filter verarbeitet, um die Ränder der Naht zu verbessern.
Der Prozessor 59, der nach dem Mehrheitsabstimmungsprinzip arbeitet, belegt verschiedene Merkmale mit Gewichtswerten, um die Lokalisierung der Naht zu erleichtern und Störsignale zu unterdrücken. Gemäß der Darstellung in dem Kasten 60 können dann die neue Nahtposition und -breite berechnet werden, wobei diese Information in einem Speicher festgehalten und als eine Versetzung gegenüber der vorläufigen Bahn benutzt wird. Für einen späteren Schweißvorgang ergibt die vorläufige Bahn mit einer bekannten Versetzung die genaue Positionierung zum Schweißen oder für irgendeine andere auszuführende Arbeit.
Wenn eine Vielzahl von Teilen in einem Fließbandverfahren geschweißt wird, kann die Erfindung auf eine von zwei Arten benutzt werden. Wenn die Einspannung präzise ist und die Toleranz der verschiedenen Teile eng eingehalten wird, braucht die grob vorgegebene Bahn nur einmal korrigiert zu werden, wobei die korrigierte Bahn zum Schweißen von sämtlichen Teilen benutzt wird. Alternativ kann dieselbe grob vorgegebene, vorläufige Bahn oder eine zuvor verfeinerte Bahn benutzt werden, wobei die Verfeinerungsoperation für jeden neuen Schweißvorgang durchgeführt wird, was wegen der Geschwindigkeit und der Einfachheit der Operation praktisch möglich ist.
Zu dem Schritt 58, welcher die gemittelte Zeile von Pixeln filtert, wird auf Fig. 8 verwiesen, wo eine Kurve 62 den Grauwert repräsentiert, der bei einer horizontalen Abtastung mit einer Verringerung im Grauwert bei einem Kratzer 64 und einer Naht 66 elektronisch bestimmt worden ist.
Die gemittelte Zeile von Daten, die als die Rohdaten bezeichnet werden, wird dann mit dem Filter verarbeitet, um die Ränder der Naht zu verbessern. Der Filterungsprozeß wird ausgeführt, indem die Zeile von Bilddaten mit einem Koeffizientenfaktor, welcher das Filter repräsentiert, gefaltet wird. Hier ist die Faltung als eine Gewichtssumme der Graupegelwerte in einer Nachbarschaft von einem Pixel mal zwei K Pixel definiert. Wenn J das untersuchte Pixel ist und U die benachbarten Pixel von minus K bis plus K darstellt, ist der Verarbeitungswert bei J gleich der Summe von minus K bis plus K des bei dem Filter benutzten Koeffizienten an jedem Ort mal dem Graupegel an jedem Ort. Das wird ausgedrückt durch
Die Koeffizienten des Filters werden so gewählt, daß das resultierende Signal eine Spitze dort hat, wo die Ränder (Gradienten) auftreten. Der Koeffizient ist z.B. minus 1 für alle minus K Positionen und plus 1 für alle plus K Positionen.
Diese Gewichte sind so gewählt worden, daß die Faltung mit einfachen Additionen und Subtraktionen erzielt werden kann. Der linke Rand einer Naht wird durch einen negativen Scheitel 68 angezeigt, da die Pixel hoher Intensität auf der linken Seite des Randes von den Pixeln niedriger Intensität auf der rechten Seite des Randes subtrahiert werden würden. Ebenso ist der rechte Rand der Naht durch einen positiven Scheitel 70 in dem gefilterten Signal gezeigt.
Der Parameter K wird so gewählt, daß er kleiner als die kleinste oder gleich der kleinsten erwarteten Breite der Naht in Pixeln ist. Durch diese Wahl können die Auswirkungen von Kratzern oder Beleuchtungsartefakten, die parallel zu der Naht verlaufen und dieselben Graupegelwerte haben, reduziert oder eliminiert werden, wo ihre Breiten kleiner als K sind. Das wird durch den niedrigeren Wert der Scheitel 72 und 74 demonstriert, die aus dem Kratzer 64 resultieren.
Ein fester Wert von K, der auf der bekannten Nahtbreite basiert, kann bei Bedarf benutzt werden. Eine Verbesserung kann jedoch unter gewissen Bedingungen erzielt werden, indem das letzte Teilbild von Daten gespeichert wird und die Breite der Naht in diesem früheren Teilbild bestimmt wird. Die Breite dieser Naht aus dem früheren Teilbild wird dann benutzt um das K für das nächste Teilbild festzulegen.
Der nächste Schritt besteht darin, das gefilterte Signal zu verarbeiten, um die Ränder der Naht zu lokalisieren, und der Mehrheitsabstimmungsmerkmalprozessor 59 erleichtert das. Obgleich die Ränder der Naht durch negative und positive Scheitel gezeigt sind, kann es andere, intensivere Scheitel geben, die durch Kratzer in der Oberfläche des Teils, Beleuchtungsartefakte und andere Arten von Rauschen verursacht werden. Zum Identifizieren der korrekten Kombination von Scheiteln werden der Ort (J) und die entsprechenden Prozeßwerte der Randscheitel zu dem Mehrheitsabstimmungsmerkmalprozessor geleitet.
Gemäß Fig. 9 werden die positiven Scheitel 76 und die negativen Scheitel 78 zu dem Abstimmungsmerkmalprozessor 59 gesendet. Alle gültigen Kombinationen aus negativen Scheiteln und positiven Scheiteln werden aus logischen Schwellenwerten und Vergleichen bestimmt. Zum Beispiel können Scheitel aus der Betrachtung sofort eliminiert werden, wenn ihre Werte einen bestimmten Schwellenwert nicht überschritten haben. Beim Abtasten des Signals von links nach rechts werden Kombinationen, bei den ein positiver Scheitel vor einem negativen Scheitel auftritt, sofort eliminiert. Die Breite einer Kombination wird berechnet, indem der Ort des negativen Scheitels von dem Ort des positiven Scheitels subtrahiert wird. Wenn die Breite nicht in einen bestimmten Bereich fällt, wird diese Kombination eliminiert.
Den resultierenden Kandidatenkombinationen werden dann gewichtete Stimmen zugeordnet, die auf gewissen Merkmalen basieren. Zum Beispiel kann eine Stimme irgendeiner Kombination zugeordnet werden, die den negativsten Scheitel oder den positivsten Scheitel enthält. Eine Stimme kann der Kombination mit der höchsten Randfestigkeit gegeben werden, wobei die Randfestigkeit berechnet wird, indem der negative Scheitelwert von dem positiven Scheitelwert subtrahiert wird. Die zentrale Graupegelintensität zwischen den Rändern kann für jede Kombination aus den Rohbilddaten berechnet werden, und eine Stimme kann der niedrigsten Intensität gegeben werden.
Der Nahtort wird als die mittlere Position zwischen dem negativen und positiven Scheitel berechnet, wobei das die Mittellinie der Naht darstellt. Diese Breitenbestimmung kann über eine Leitung 80 einer Teilbildverzögerungseinrichtung 82 übermittelt werden, und die Breite aus dem vorherigen Teilbild, die benutzt worden ist, um eine gewichtete Stimme zu geben, basiert darauf, wie nahe die Breite zwischen den Scheiteln der Breite der Naht ist, die durch die vorherigen Stimmen bestimmt wird. Eine gewichtete Stimme kann auf der Nähe der Scheitelanzeigen zu dem Ort der Naht in dem vorherigen Teilbild basieren. Diese Vorkehrungen helfen, die Nahtverfolgung beizubehalten, trotz tiefer Markierungen oder Kratzer, die parallel zu der Naht verlaufen. Eines der obigen Merkmale muß auch gewählt werden, um Bindungen zu durchbrechen. Die Versetzung gegenüber dem gewünschten zentralen Ort 42 wird berechnet und dem Roboterregler zur Korrektur übermittelt.
Die Merkmale und Gewichte, die bei den Mehrheitsabstimmungsschemata benutzt werden, sind vom jeweiligen Verwendungszweck abhängig. Wenn z.B. die Lichtquelle gleichmäßig ist und die Oberfläche ziemlich sauber ist, kann der zentralen Graupegelintensität der Kombination mehr Gewicht gegeben werden. In einem Fall, wo die Beleuchtung nicht gesteuert werden kann, braucht der Graupegelintensität kein Gewicht gegeben zu werden. Ein Beispiel eines Mehrheitsabstimmungsprozesses ist in Fig. 10 gezeigt. In diesem Fall sind die Merkmale, denen Gewichte gegeben werden, die niedrigsten und höchsten Scheitel, die nächste Breite zu der vorhergehenden Nahtbreite und der nächste Ort zu dem vorhergehenden Nahtort. Alle Stimmen haben einen Gewichtswert von 1.
Das gefilterte Signal 86 hat negative Scheitel an den Pixelorten 29, 55 und 84 und positive Scheitel an den Pixelorten 39, 45 und 67. Tabelle 1 zeigt die verschiedenen Kombinationen von Scheiteln und den Ort, der die Mitte zwischen den beiden Pixelorten repräsentiert. Tabelle 1 MÖGLICHE NEGATIVSCHEITEL/POSITIVSCHEITEL-KOMBINATIONEN: Kombination Ort Breite Gültig? Ja Nein, Breite außerhalb Bereich Nein, positiver Scheitel vor negativem Scheitel Tabelle 2 MEHRHEITSABSTIMMUNG Merkmal gegebene Stimmen Niedrigster negativer Scheitel Höchster positiver Scheitel Engste Breite Nächster Nahtort Total Gewinner Neuer Nahtort 37
Außerdem bekannt ist der vorherige Nahtort, der bei dem Pixel 38 war, und die vorherige Nahtbreite, die 14 Pixel betrug. Der erwartete Breitenbereich der Naht variiert von 6 bis 20 Pixeln.
Die ersten beiden Kombinationen in der Tabelle sind potentiell gültig. Die Kombination 29, 67 zeigt eine Breite von 38 Pixeln, die außerhalb des Bereiches ist. Die Kombination 55, 39 ist wegen der umgekehrten Links-Rechts-Orientierung der Scheitel ungültig, was auch für mehrere andere Kombinationen gilt. Die Kombination 55, 67 ist potentiell gültig.
Tabelle 2 zeigt die Mehrheitsabstimmung, die bei den drei potentiell gültigen Kombinationen angewandt wird. Die Kombination 29, 45 hat zwar nicht den höchsten positiven Scheitel, sie hat jedoch den niedrigsten negativen Scheitel, eine Breite, die am engsten bei der vorherigen Nahtbreite ist, und den nächsten Ort zu dem vorherigen Nahtort. Ihr ist demgemäß die Mehrheit der Stimmen gegeben worden.
Die Drehung des abgetasteten Bildes, so daß eine horizontale elektronische Ablenkung benutzt werden kann, um die Ergebnisse auszuwerten, vereinfacht sehr die Auswerteprozedur und gestattet eine rationelle Unterdrückung von Störsignalen, um beständige, zuverlässige Nahtorte aufrechtzuerhalten.

Claims

1. Verfahren zur automatischen Nahtverfolgüng der Naht zwischen zusammenpassenden Teilen (16, 18) durch einen Programmierten Roboter (10) , beinhaltend die Schritte:

Festlegen einer programmierten vorläufigen Bahn (26), die den Weg der Naht (44) approximiert;

Fokussieren einer Matrixkamera (20) auf die Teile (16, 18) an einem Anfangsort (42) auf der vorläufigen Bahn (26) von einem Bereich, der die Naht enthalten soll;

Erstellen eines elektronischen Bildes (54) des Anfangsortes;

Bestimmen der vorläufigen Richtungsorientierung (Winkel θ) der vorläufigen Bahn an dem Anfangsort;

Erfassen des Nahtortes in dem elektronischen Bild (54);

Bestimmen der Versetzung (52) des Nahtortes, der in dem Bild erfaßt wird, von diesem Ort;

Schreiten längs der vorläufigen Bahn (26) in Schritten und Bestimmen der Versetzung der Naht, die in dem Bild erfaßt wird, von jedem folgenden Ort; und

Modifizieren der vorläufigen Bahn (26) mit den Versetzungen, um dadurch eine wahre Bahn zu bestimmen;

gekennzeichnet durch: elektronisches Drehen (56) nur eines Teils des Bildes (54), der ein breites Rechteck repräsentiert, welches zu der vorläufigen Richtungsorientierung rechtwinkelig ist, um den Winkel 8 in die horizontale Position in dem elektronischen Bild.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei:

der Schritt des Festlegens einer programmierten vorläufigen Bahn (26) beinhaltet, ein Lehrgegenstück zu einer Vielzahl von Orten (27, 28, 29, 30, 31) längs der Naht (34, 44) zu bewegen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei:

der Schritt des Erfassens des Nahtortes beinhaltet, den linken und rechten Rand (46, 48) der Naht (44) auf der Basis des Graupegelübergangs in dem elektronischen Bild zu lokalisieren.

4. Verfahren nach Anspruch 3, beinhaltend außerdem:

Verarbeiten (57) einer horizontalen Zeile der elektronischen Daten mit einem Filter zum Verbessern der Ränder der Naht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, beinhaltend das Verarbeiten (58) der horizontalen Zeile von Daten mit einem Filter mit einer Breite, die gleich dem Doppelten oder etwas kleiner als das Doppelte der Breite der Naht ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4, beinhaltend außerdem:

Verwenden von Multiplikationskoeffizienten, welche auf einer Seite eines untersuchten Pixels negativ und auf der anderen Seite des untersuchten Pixels positiv sind, wodurch ein resultierendes Signal dort einen Scheitel hat, wo der Rand auftritt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, beinhaltend außerdem: Bestimmen einer Nahtbreite auf der Basis der horizontalen Distanz zwischen einem positiven (39, 45, 67) und einem negativen (29, 50, 84) Signalscheitel;

Speichern eines Teilbilds von Daten; und

Verwenden der Nahtbreite aus den gespeicherten Daten zum Bestimmen der Filterbreite an dem nächsten Ort.

8. Verfahren nach Anspruch 7, beinhaltend außerdem:

Festlegen von Auswertungskriterienbeziehungen zur Verwendung bei dem resultierenden verarbeiteten Signal zum Verhindern von falscher Nahtorterfassung und zum Anwenden der Kriterien auf das verarbeitete Signal.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei:

die Auswertungskriterien die Breite zwischen einem negativen Scheitel und einem positiven Scheitel in Relation zu der erwarteten Nahtbreite beinhalten.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Auswertungskriterien beinhalten:

eine geeignete Links-Rechts-Orientierung von maximalen und minimalen Scheiteln.

11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Auswertungskriterium beinhaltet:

den negativsten und/oder den positivsten Scheitel.

12. Verfahren nach Anspruch 11, beinhaltend außerdem:

Speichern des Ortes der Naht aus dem vorherigen Teilbild; und

wobei die Auswertungskriterien beinhalten, die Nähe von Scheiteln in dem gegenwärtigen Teilbild mit dem vorherigen Nahtort zu vergleichen.

13. Verfahren nach Anspruch 11, beinhaltend außerdem:

Anwenden (59) von Abstimmungsgewichten bei jedem Kriterium;

Auswählen unter den verschiedenen negativen und positiven Scheiteln gemäß dem angewandten Abstimmungsgewicht, um den Nahtort zu bestimmen.

14. Verfahren nach Anspruch 4, beinhaltend außerdem:

Mitteln jeder Spalte in einer ausgewählten Anzahl von Zeilen von elektronischen Daten zum Bestimmen der horizontalen Zeile von elektronischen Daten, die ausgewertet werden.