EP2969401A1 - Verfahren und vorrichtung zur online kalibrierung und zum führen eines mehrachsigen gelenkarmroboters - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur online kalibrierung und zum führen eines mehrachsigen gelenkarmroboters

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Publication number
EP2969401A1
EP2969401A1 EP14715852.1A EP14715852A EP2969401A1 EP 2969401 A1 EP2969401 A1 EP 2969401A1 EP 14715852 A EP14715852 A EP 14715852A EP 2969401 A1 EP2969401 A1 EP 2969401A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
robot
correction values
robot controller
measuring device
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14715852.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Carstens
Helmut KENDER
Florian Krebs
Tobias GERNGROSS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
KUKA Systems GmbH
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
KUKA Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV, KUKA Systems GmbH filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Publication of EP2969401A1 publication Critical patent/EP2969401A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1638—Programme controls characterised by the control loop compensation for arm bending/inertia, pay load weight/inertia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1641—Programme controls characterised by the control loop compensation for backlash, friction, compliance, elasticity in the joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1692—Calibration of manipulator
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36415—Adjust path and attitude tool by detecting path, line with a photosensor, laser
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39024—Calibration of manipulator
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39056—On line relative position error and orientation error calibration

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for guiding a multi-axis articulated arm robot with the features in the preamble of the process and
  • the invention solves this problem with the features in the method and device main claim.
  • the claimed method and apparatus are particularly suitable for web processes in which the robot is provided with an end effector, e.g. a tool, a pre-programmed and stored in his robot control track
  • web defects can be detected and eliminated online during the robot movement with an external guidance system. This is done on a reference trip with a trial carried out process, with the corrected
  • Articulated robot moves off the corrected programmed path without an external guidance system.
  • Articulating robot moves the end-effector along a programmed path during homing by a trial-and-error process, carrying a measurement sample from the external guidance system, detecting the position and orientation of the measurement sample from the guidance system with an external measuring device and a guidance computer during robot movement; Orientation and path errors detected and
  • Correction values are determined and output to the robot controller, the robot controller corresponding to the programmed path based on the correction values
  • the external guidance system and / or the robot controller stores the correction values and wherein in later operation, the thus corrected programmed path is possibly traversed without external guidance system.
  • the guide system in said operation is no longer used and possibly dismantled.
  • the correction values can then be e.g. stored in the robot controller.
  • the management computer of the guidance system continues to be used and, if appropriate, the corrected programmed path travels without the measuring device.
  • the measuring device is used, for example, only for homing. It can be shut down or dismantled for said operation.
  • the invention therefore relates to a special case
  • Precalibration which is tailored to the specific process and to the programmed web movement of the articulated arm robot.
  • the correction approach is more comprehensive than in the previously known off-line calibration, in which only occasionally end positions and end poses, but not the path or the path movement between the start and end poses are detected.
  • the sample placed at a suitable position and the external acquisition and measurement of the sample can be used online during the robot movement to position,
  • Robot controller are output.
  • all internal and external influences on the robot arrangement can be detected and corrected.
  • the online path correction allows the robot to be provided with a suitable set of correction values, in particular 6DoF correction values, for each interpolation clock of its robot controller.
  • 6DoF correction values for each interpolation clock of its robot controller.
  • Path correction can also robot poses absolutely accurate be taken.
  • a desired robot pose can also be the target of a guided robot movement.
  • the measurements and corrections take place during the homing run and a trial run as well as during the robot movement. They take into account the actual conditions, including any temporary influences and / or variable errors, e.g. Temperature drift or the like
  • Frames on which the robot is stationary or movable are detected and compensated. If the industrial robot has an additional transport axis, e.g. a linear axis, has, also their remaining residual error can be compensated.
  • additional transport axis e.g. a linear axis
  • Compensatory is also a remaining residual error in the orientation of the robot on this transport axis.
  • the aforementioned error compensations are
  • the invention is illustrated by way of example and schematically in the drawing. It shows:
  • Figure 1 a schematic side view of a
  • Figure 2 a schematic representation of a desired-actual deviation
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of desired, actual and
  • the invention relates to a device with an external guide system (8) for a robot assembly (1).
  • the invention further relates to a guiding method.
  • FIG 1 shows schematically such a robot assembly (1), which may also be referred to as a robot station.
  • the robot assembly (1) is used to carry out
  • Processes on workpieces can be handling processes or machining processes, in particular joining processes, application processes or the like.
  • a machining process can also be a machining
  • a handling process may e.g. the storage of mat-shaped pieces of material made of fiber materials, especially carbon fibers, fiberglass or the like. affect.
  • the robot assembly (1) has at least one
  • multiaxial programmable industrial robot which has several rotary robot axes and as
  • Articulated arm robot (2) is formed. He is referred to in the following abbreviated as robot (2).
  • the robot (2) has several articulated with each other
  • An end effector (4) is located on the robot hand (3), which may itself be multiaxial. This can e.g. as a tool, in particular as a gripping tool or as
  • Machining tool e.g. Joining tool or
  • Machining tool can also be used as a cutting tool
  • Tool in particular milling tool, drilling tool or the like. Or be designed as a gripping and laying tool.
  • the robot (2) may be connected to its base member, e.g. a pedestal to be stationary.
  • its base member e.g. a pedestal to be stationary.
  • the robot (2) has one or more additional linear and / or translational
  • Transport axles (6) In Figure 1, this is e.g. a
  • the robot (2) is further connected to a robot controller (5) which controls the robot axes.
  • a possibly existing transport axes (6) can also be connected to the robot controller (5) and controlled by this as an additional robot axis. If
  • this includes the movements of a possible transport axle.
  • a plurality of robots (2) may be present and connected to their own or to a common robot controller.
  • the robot (2) can be arranged on a leash. In the illustrated embodiment, it is arranged on a frame (7), which is designed for example as a portal.
  • the transport axle (6) can be located on this frame (7).
  • the robot is
  • Stringers e.g. on a horizontal traverse
  • Moving axis (6) moves, deformed the frame (7), which is shown schematically in Figure (1).
  • Path commands used e.g. a command "continuous path", which defines the path between the start and end positions or, if necessary, between several intermediate positions.
  • the web can be linear. It can also be curved regularly or irregularly. The web can also be composed of a plurality of linear and / or curved track sections.
  • An external guidance system (8) is used to improve the positioning and path accuracy of the robot (2)
  • the external guidance system (8) can be retrofitted to an existing robot arrangement (1). It can also be used with original equipment along with a
  • Robot assembly (1) are manufactured and delivered.
  • the external guidance system (8) can be provided and arranged separately next to the robot arrangement (1). Parts of the external guidance system (8), e.g.
  • Control components can be integrated in the robot assembly (1), in particular in its robot controller (5).
  • the external guidance system (8) is with the Robot controller (5) connectable (retrofit) or already connected (part of the robot assembly).
  • the external guidance system (8) has a measuring sample (9), an external measuring device (11) and a
  • the measuring sample (9) is for
  • the measuring sample (9) may also be attached to the end effector (4), e.g. be located at the tool-center-point (TCP). This is a preferred embodiment.
  • TCP tool-center-point
  • Arrangement possibility for the measurement sample (9) is provided on an object (15) held by the end effector (4). This can e.g. one from the robot (2) by means of a
  • Greiftechnik (4) held and guided workpiece or component This may be e.g. to a component of a vehicle body, a fiber mat or the like.
  • the measuring device (11) detects in the process the position and orientation of the test sample (9). This happens
  • test sample preferably non-contact and may e.g. done optically.
  • Said detection of the position and orientation of the test sample can be multiaxial, with the test sample (9) and the measuring device (11) having a suitably suitable design for this purpose.
  • test sample (9) has several corresponding positioned and separated from each other
  • the measurement sample can be designed as a so-called multisided sample from a plurality of calibrated individual probes.
  • the measuring device (11) has a measuring device (12) and a
  • the measuring device (12) detects in a more suitable manner, in particular contactless and preferably optically, the measuring sample (9).
  • the measuring device (12) is at a suitable location, preferably stationary, and positioned or positioned with a defined spatial reference. It has e.g. a predetermined position in the basic coordinate system shown in FIGS. 1 and 2. This can e.g. be the robot coordinate system.
  • the measuring device (12) can be designed in any suitable manner. It can also be multi-part.
  • the meter (12) preferably provides 6D detection. It may be for this purpose e.g. be designed as a laser tracker that emits a laser beam to the test sample (9) and evaluates the reflected laser light from there, e.g. over a running time measurement or
  • any 6DoF measuring system can be used for 6DoF correction (and any 3D measuring system for 3D correction).
  • the guide system (8) can also have a plurality of measurement samples (9) arranged at different locations.
  • the guidance system (8) detects during a reference travel with a trial carried out process and a robot movement along a programmed path via the Meßprobener applied online any position,
  • Measurement sample (9).
  • FIG. 2 shows such a desired-actual deviation.
  • this calculates external guidance system (8) correction values and outputs them to the robot controller (5). This can be determined by the
  • 6D correction values are in a so-called.
  • the external guidance system (8) cyclically performs a cyclic desired-actual comparison of the recorded
  • the actual measurement data are from the
  • Measuring device (11) recorded and evaluated and transmitted to a fast management computer (14). This receives from the robot controller (5) the associated target data and calculated at detected deviation
  • Robot control (5) applies the correction values obtained in the control of the movements of the robot (2) and possibly the one or more transport axes (6).
  • the setpoint values changed during a corrected robot movement must be corrected by the master computer (14) in
  • FIG. 3 shows a value curve in the diagram for this purpose. The recorded actual course of the respective
  • dot-dash line indicates the setpoint curve and the dashed line indicates the reference.
  • the reference reproduces the absolute value profile stored in the path program, the reference value representing the sum of the path program or reference and correction value from the guidance system (8).
  • the management computer (14) may be a stand-alone computer, one for the determination and output of the
  • the management computer (14) can alternatively in the
  • Robot control (5) to be integrated.
  • the management computer (14) is connected to the measuring device (12) or its evaluation and control device (13) and to the robot controller (5) in a signal-technically suitable manner, e.g. via wires or wireless, e.g. by radio, infrared or the like. , connected .
  • the robot controller (5) processes the transmitted correction values of the guidance system (8) e.g. by means of averaging.
  • a filter in particular web filter, can be used.
  • the setpoint values determined from the path planning for the axis control are filtered.
  • the correction values also flow into these setpoints and are passed through the web filters
  • Swinging the robot axes are avoided. Furthermore, by estimating possible subsequent movements of the robot can be corrected in advance.
  • the correction of the robot or axis movements effected by the robot controller (5) is carried out over several cycles.
  • the correction value calculation can take place at each interpolation cycle of the robot controller (5) or at longer intervals.
  • any reference coordinate system can be arranged or
  • the measurement sample (9) is located at a TCP of the end effector (4).
  • Robot controller (5) can save the online transmitted and processed correction values and thereby the Record value gradients. If these correction value curves are typical for the respective process and are
  • Track control can be used.
  • the thus corrected programmed path is then possibly without external
  • the measuring or observation of the robot (2) and the measuring sample (9) with the measuring device (11) can be any measuring or observation of the robot (2) and the measuring sample (9) with the measuring device (11)
  • the referenced robot movement can then be repeatedly executed, wherein the measuring device (11) does not have to have visual contact with the test sample (9) or can not always have visual contact and can also be dispensed with.
  • Integrate correction value determination For example, a distance meter can ensure that the robot (2) guided by the external guidance system (8) always has one certain tool-workpiece distance. This can eg by a tool or other
  • End effector (4) entrained sensors can be achieved. Furthermore, with such an additional measuring system or a sensor system (16), the forces or moments occurring in the process can be recorded. This is preferred in processes of touch contact between the
  • End effector (4) is in this case e.g. as a cutting or forming machining tool or as gripping and
  • Such external mechanical stress absorbing sensor (16) can in the end effector (4) or between
  • a sensor (16) may be e.g. in or on a spindle, in particular a drilling or milling spindle or a drive or driving spindle, or at another suitable location.
  • a tactile robot can be used, which is an integrated for load recording
  • the aforementioned load absorption can be carried out in trial operation under actual process conditions and with a real end effector (4). It can also be incorporated into the determination of correction values.
  • the real end effector (4) has its nominal geometry and is not worn yet.
  • the said load recording can also be carried out and evaluated online in continuous operation. This is also possible with interference-intensive processes in which the external guidance system (8) in the series and
  • Production plant is not used or is no longer available. From any detected during continuous operation and possibly signaled load changes can
  • Robot control (5) can also be used by the
  • correction values to a plausibility check in order to be able to determine any malfunctions. Furthermore, the correction values can be limited, e.g. prevents oversteer.
  • Embodiment are possible in various ways.
  • the various variants can be combined with their features in particular in any way with each other. Swapping or omitting individual features is also possible.
  • TCP Tool Center Point

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren oder eine Vorrichtung zur online Kalibrierung und zum Führen eines mehrachsigen Gelenkarmroboters (2), der mit einem Endeffektor (4) eine vorprogrammierte und in seiner Robotersteuerung (5) abgespeicherte Bahn abfährt. Der Gelenkarmroboter (2) bewegt den Endeffektor (4) bei einer Referenzfahrt mit einem probeweise durchgeführten Prozess entlang der programmierten Bahn und führt dabei eine Messprobe eines externen Führungssystems (8) mit. Während der Roboterbewegung werden die Position und Ausrichtung der Messprobe (9) von einer externen, insbesondere optischen Messeinrichtung und einem Führungsrechner (14) des Führungssystems (8) erfasst. Hierbei werden online Positions-, Orientierungs- und Bahnfehler detektiert sowie Korrekturwerte ermittelt und an die Robotersteuerung (5) ausgegeben. Die Robotersteuerung (5) korrigiert anhand der Korrekturwerte die programmierte Bahn entsprechend. Das externe Führungssystem (8) und/oder die Robotersteuerung (5) speichern die Korrekturwerte, wobei im späteren Betrieb die damit korrigierte programmierte Bahn ggf. ohne externes Führungssystem (8) abgefahren wird.

Description

BESCHREIBUNG
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUN ONLINE KALIBRIERUNG UND ZUM FÜHREN EINES MEHRACHSIGEN
GELENKARM ROBOTERS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Führen eines mehrachsigen Gelenkarmroboters mit den Merkmalen im Oberbegriff des Verfahrens- und
Vorrichtungshauptanspruchs .
Aus der Praxis ist es bekannt, mehrachsige
Industrieroboter zu kalibrieren und genau einzumessen. Dies erfolgt offline in einem Kalibrierprozess vor dem eigentlichen Betriebsprozess , in dem anschließend die gewonnenen Kalibrierdaten benutzt werden. Der Roboter fährt dabei verschiedene vorgegebene Positionen oder Posen an, in denen er vermessen wird und etwaige Positionsfehler korrigiert werden. Dabei wird das Ergebnis der
Roboterbewegung bewertet und korrigiert. Durch die
Kalibrierung des Roboters kann nur eine begrenzte
Genauigkeit für die gesamte Roboteranordnung erzielt werden .
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Möglichkeit zur Verbesserung der Genauigkeit einer
Roboteranordnung aufzuzeigen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.
Das beanspruchte Verfahren und die Vorrichtung eignen sich besonders für Bahnprozesse, bei dem der Roboter mit einem Endeffektor, z.B. einem Werkzeug, eine vorprogrammierte und in seiner Robotersteuerung abgespeicherte Bahn
abfährt. Dabei können mit einem externen Führungssystem Bahnfehler online während der Roboterbewegung detektiert und behoben werden. Dies erfolgt bei einer Referenzfahrt mit einem probeweisen durchgeführten Prozess, wobei die korrigierte
programmierte Bahn gespeichert und als Vorgabe für den späteren Betrieb, d.h. im Serien- und Fertigungsbetrieb bzw. Dauerbetrieb, benutzt wird, bei dem der
Gelenkarmroboter die korrigierte programmierte Bahn ohne externes Führungssystem abfährt.
Dabei ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem der
Gelenkarmroboter den Endeffektor bei einer Referenzfahrt mit einem probeweisen durchgeführten Prozess entlang einer programmierten Bahn bewegt und dabei eine Messprobe des externen Führungssystems mitführt, wobei während der Roboterbewegung die Position und Ausrichtung der Messprobe vom Führungssystem mit einer externen Messeinrichtung und einem Führungsrechner erfasst wird und online Positions-, Orient ierungs- und Bahnfehler detektiert sowie
Korrekturwerte ermittelt und an die Robotersteuerung ausgegeben werden, wobei die Robotersteuerung anhand der Korrekturwerte die programmierte Bahn entsprechend
korrigiert, wobei das externe Führungssystem und/oder die RoboterSteuerung die Korrekturwerte speichert und wobei im späteren Betrieb die damit korrigierte programmierte Bahn ggf. ohne externes Führungssystem abgefahren wird.
In einer Variante wird das Führungssystem im besagten Betrieb nicht mehr eingesetzt und ggf. abgebaut. Die Korrekturwerte können dann z.B. in der Robotersteuerung gespeichert werden.
In einer anderen Variante wird im besagten Betrieb nur der Führungsrechner des Führungssystems weiterhin eingesetzt und die korrigierte programmierte Bahn ggf. ohne die Messeinrichtung abgefahren. Die Messeinrichtung wird z.B. nur für die Referenzfahrt benutzt. Sie kann für den besagten Betrieb abgeschaltet oder abgebaut werden. Die Erfindung betrifft daher eine spezielle
Vorkalibrierung, die genau auf den jeweiligen Prozess und auf die dabei abgefahrene programmierte Bahnbewegung des Gelenkarmroboters abgestimmt ist. Der Korrekturansatz ist umfassender als bei der vorbekannten Offline-Kalibrierung, in der nur punktuell Endpositionen und Endposen, aber nicht der Weg bzw. die Bahnbewegung zwischen den Start- und Endposen erfasst werden. Durch das externe Führungssystem können beliebige
Roboterbewegungen einschließlich Bewegungen evtl.
zusätzlicher Transportachsen des Roboters bedarfsweise korrigiert werden. Dabei ist es lediglich sinnvoll, wenn es sich um korrigierbare Roboterbewegungen mit
vorgegebenen Bahnverlauf und nicht um Punkt-zu-Punkt- Bewegungen PTP handelt. Eine Vorbereitung der
Recheninstanz in dem externen Führungssystem auf das zu korrigierende Bahnprogramm ist nicht notwendig, sodass beliebige Bahnprogramme erstellt und sofort auch
korrigiert abgefahren werden können.
Durch die an geeigneter Stelle positionierte Messprobe und die externe Erfassung und Vermessung der Probe können online während der Roboterbewegung Positions-,
Orientierungs- und Bahnfehler detektiert werden und bei deren Auftreten Korrekturwerte ermittelt und an die
Robotersteuerung ausgegeben werden. Hierbei können alle inneren und alle von außen einwirkenden Fehlereinflüsse auf die Roboteranordnung erfasst und korrigiert werden. Durch die Online-Bahnkorrektur kann dem Roboter zu jedem Interpolationsakt seiner Robotersteuerung ein geeigneter Satz von Korrekturwerten, insbesondere 6DoF- Korrekturwerten, zur Verfügung gestellt werden. Damit wird bereits die Bewegung des Roboters korrigiert und ein zu Beginn der Bewegung bestehender Versatz zwischen Soll- und Istpose des Roboters zügig abgebaut. Aufgrund der
Bahnkorrektur können auch Roboterposen absolutgenau eingenommen werden. Eine gewünschte Roboterpose kann auch das Ziel einer geführten Roboterbewegung sein.
Die Messungen und Korrekturen finden bei der Referenzfahrt und einem dabei probeweise durchgeführten Prozess sowie während der Roboterbewegung statt. Sie berücksichtigen die tatsächlich auftretenden Verhältnisse einschließlich etwaiger temporärer Einflüsse und/oder veränderlicher Fehler, z.B. Temperaturdrift oder dgl ..
Mit dem beanspruchten Führungssystem können die
Positionier- und Bahnfahrgenauigkeit eines Standard- Industrieroboters deutlich gesteigert werden. Ferner können statische und dynamische Durchbiegungen eines
Gestells, an dem der Roboter stationär oder beweglich angeordnet ist, erfasst und kompensiert werden. Sofern der Industrieroboter eine zusätzliche Transportachse, z.B. eine lineare Fahrachse, aufweist, können auch deren verbleibende Restfehler kompensiert werden.
Kompensationsfähig ist ferner ein verbleibender Restfehler in der Ausrichtung des Roboters auf dieser Transportachse. Die vorgenannten Fehlerkompensationen sind
ursachenunabhängig. Zudem lassen sich beliebige
Roboterbewegungen "on the fly" mit Korrekturwerten
beaufschlagen (online-Bahnführung) .
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigt:
Figur 1: eine schematische Seitenansicht einer
Roboteranordnung mit einem externen
FührungsSystem,
Figur 2: eine Schemadarstellung einer Soll-Ist-Abweichung und
Figur 3: ein schematisches Diagramm von Soll-, Ist- und
Referenzwerten bei einer korrigierten Roboterbewegung .
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem externen Führungssystem (8) für eine Roboteranordnung (1). Die Erfindung betrifft ferner ein Führungsverfahren.
Figur 1 zeigt schematisch eine solche Roboteranordnung (1), die auch als Roboterstation bezeichnet werden kann. Die Roboteranordnung (1) dient zur Durchführung von
Prozessen an Werkstücken (nicht dargestellt). Dies können Handlingprozesse oder Bearbeitungsprozesse, insbesondere Fügeprozesse, Auftrageprozesse oder dergleichen sein. Ein Bearbeitungsprozess kann auch eine spanabhebende
Bearbeitung oder eine Umformung eines Werkstücks
beinhalten. Ein Handlingprozess kann z.B. die Ablage von mattenförmigen Materialstücken aus Faserwerkstoffen, insbesondere Carbonfasern, GFK oder dgl . betreffen.
Die Roboteranordnung (1) weist mindestens einen
mehrachsigen programmierbaren Industrieroboter auf, der mehrere rotatorische Roboterachsen aufweist und als
Gelenkarmroboter (2) ausgebildet ist. Er wird im weiteren abgekürzt als Roboter (2) bezeichnet. Der Roboter (2) hat mehrere gelenkig miteinander
verbundene Glieder und weist ein Endglied (3),
insbesondere eine Roboterhand auf. An der Roboterhand (3), die selbst mehrachsig ausgebildet sein kann, befindet sich ein Endeffektor (4) . Dieser kann z.B. als Werkzeug, insbesondere als GreifWerkzeug oder als
Bearbeitungswerkzeug, z.B. Fügewerkzeug oder
Auftragewerkzeug, oder dgl . ausgebildet sein. Ein
Bearbeitungswerkzeug kann auch als spanabhebendes
Werkzeug, insbesondere Fräswerkzeug, Bohrwerkzeug oder dgl. oder als Greif- und Legewerkzeug ausgebildet sein.
Der Roboter (2) kann mit seinem Basisglied, z.B. einem Sockel, stationär angeordnet sein. In der gezeigten
Ausführungsform hat der Roboter (2) eine oder mehrere zusätzliche lineare und/oder translatorische
Transportachsen (6) . In Figur 1 ist dies z.B. eine
einzelne lineare Transportachse (6) . Die ein oder mehreren Transportachsen (6) sind hierbei ihrerseits mit
steuerbaren Antrieben versehen.
Der Roboter (2) ist ferner mit einer Robotersteuerung (5) verbunden, welche die Roboterachsen steuert. Eine evtl. vorhandene Transportachsen (6) kann ebenfalls mit der RoboterSteuerung (5) verbunden sein und von dieser als zusätzliche Roboterachse gesteuert werden. Wenn
nachfolgend von Roboterbewegungen gesprochen wird,
schließt dies die Bewegungen einer evtl. Transportachse ein.
In Abwandlung der gezeigten Ausführungsform können mehrere Roboter (2) vorhanden und mit jeweils einer eigenen oder mit einer gemeinsamen Robotersteuerung verbunden sein. Der Roboter (2) kann flurgebunden angeordnet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist er an einem Gestell (7) angeordnet, welches z.B. als Portal ausgebildet ist. Die Transportachse (6) kann sich an diesem Gestell (7) befinden. In der gezeigten Ausführungsform ist der Roboter
(2) hängend an einem von Untergrund distanzierten
Tragbalken, z.B. an einer horizontalen Traverse,
angeordnet. Wenn der Roboter (2) sich entlang der
Transportachse (6) bewegt, verformt sich das Gestell (7), was in Figur (1) schematisch dargestellt ist.
Im Prozess bewegt der Roboter (2) mit seinen eigenen
Achsen und ggf. mit einer oder mehreren zusätzlichen
Transportachsen (6) den Endeffektor (4) entlang einer programmierten und in der Robotersteuerung (5)
gespeicherte Bahn. In der Software werden hierfür
Bahnbefehle benutzt, z.B. ein Befehl "continuous path", die den Weg zwischen den Anfangs- und Endpositionen oder ggf. zwischen mehreren Zwischenpositionen definieren. Die Bahn kann dabei linear sein. Sie kann auch regelmäßig oder unregelmäßig gekrümmt sein. Die Bahn kann sich auch aus mehreren linearen und/oder gekrümmten Bahnabschnitten zusammensetzen . Ein externes Führungssystem (8) ist zur Verbesserung der Positionier- und Bahngenauigkeit des Roboters (2)
vorgesehen. Das externe Führungssystem (8) kann an einer bestehenden Roboteranordnung (1) nachgerüstet werden. Es kann auch bei der Erstausrüstung zusammen mit einer
Roboteranordnung (1) hergestellt und geliefert werden.
Das externe Führungssystem (8) kann gemäß Figur 1 separat neben der Roboteranordnung (1) vorgesehen und angeordnet sein. Teile des externen Führungssystems (8), z.B.
Steuerungskomponenten, können in die Roboteranordnung (1), insbesondere in deren Robotersteuerung (5) integriert sein. Das externe Führungssystem (8) ist mit der Robotersteuerung (5) verbindbar (Nachrüstung) oder bereits verbunden (Bestandteil der Roboteranordnung) .
Das externe Führungssystem (8) weist eine Messprobe (9), eine externe Messeinrichtung (11) und einen
Führungsrechner (14) auf. Die Messprobe (9) ist zur
Anordnung an einem Referenzpunkt (10) an geeigneter Stelle der Roboteranordnung (1) vorgesehen. Dies kann eine
Anordnung am Roboter (2) selbst, insbesondere an seinem Endglied (3), sein. In diesem Fall können die bis zu diesem Endglied (3) einwirkenden Fehlereinflüsse erfasst werden .
Die Messprobe (9) kann auch am Endeffektor (4), z.B. an dessen tool-center-point (TCP) angeordnet sein. Dies ist eine bevorzugte Ausführung. Eine weitere
Anordnungsmöglichkeit für die Messprobe (9) ist an einem vom Endeffektor (4) gehaltenen Objekt (15) vorgesehen. Dies kann z.B. ein vom Roboter (2) mittels eines
GreifWerkzeugs (4) gehaltenes und geführtes Werkstück oder Bauteil sein. Hierbei kann es sich z.B. um ein Bauteil einer Fahrzeugkarosserie, eine Fasermatte oder dgl .
handeln . Die Messeinrichtung (11) erfasst im Prozess die Position- und Ausrichtung der Messprobe (9) . Dies geschieht
vorzugsweise berührungslos und kann z.B. auf optischem Wege erfolgen. Die besagte Erfassung von Position und Ausrichtung der Messprobe kann mehrachsig sein, wobei die Messprobe (9) und die Messeinrichtung (11) hierfür eine entsprechend geeignete Ausbildung haben.
Vorzugseise erfolgt eine 6D-Erfassung mit den drei
translatorischen und den drei rotatorischen Raumachsen. Die Messprobe (9) hat hierfür mehrere entsprechende positionierte und getrennt von einander erfassbare
Probenelemente. Dies können z.B. Reflexflächen für Lichtstrahlen sein. Die Messprobe kann als sog. Multisided probe aus mehreren zueinander kalibrierten Einzelprobes ausgebildet sein. Die Messeinrichtung (11) weist ein Messgerät (12) und eine
Auswerte- und Steuereinrichtung (13) für das Messgerät (12) auf. Das Messgerät (12) erfasst in geeignetere Weise, insbesondere berührungslos und vorzugsweise auf optischem Wege die Messprobe (9) . Das Messgerät (12) ist dabei an geeigneter Stelle, vorzugsweise stationär, und mit einem definierten Raumbezug positioniert bzw. positionierbar. Es hat z.B. eine vorgegebene Position in dem in Figur 1 und 2 gezeigten Basis-Koordinatensystem. Dies kann z.B. das Roboter-Koordinatensystem sein. Das Messgerät (12) kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. Es kann auch mehrteilig sein. Das Messgerät (12) bietet vorzugsweise eine 6D-Erfassung . Es kann hierfür z.B. als Lasertracker ausgebildet sein, der einen Laserstrahl zur Messprobe (9) emittiert und der das von dort zurückgeworfene Laserlicht auswertet, z.B. über eine LaufZeitmessung oder
dergleichen. Prinzipiell kann jedes 6DoF-Meßsystem für 6DoF-Korrektur (und jedes 3D-Meßsystem für 3D-Korrektur ) eingesetzt werden. Das Führungssystem (8) kann auch mehrere Messproben (9) mit Anordnung an unterschiedlichen Stellen aufweisen.
Desgleichen können mehrere Messgeräte (12) an
unterschiedlichen Stellen mit jeweils bekannter und definierter Position angeordnet sein.
Das Führungssystem (8) detektiert bei einer Referenzfahrt mit einem probeweisen durchgeführten Prozess und einer Roboterbewegung entlang einer programmierten Bahn über die Messprobenerfassung online etwaige Positions-,
Orientierungs-und Bahnfehler bei der Bewegung der
Messprobe (9) . Figur 2 zeigt eine solche Soll-Ist- Abweichung. Bei Auftreten solcher Fehler berechnet das externe Führungssystem (8) Korrekturwerte und gibt sie an die Robotersteuerung (5) aus. Diese kann anhand der
Korrekturwerte die programmierten Bahnbewegungen
entsprechend beaufschlagen bzw. ändern. Hierbei werden vorzugsweise 6D-Korrekturwerte in einem sog.
Korrekturwertframe vom Führungssystem (8) ausgegeben und von der Robotersteuerung (5) verarbeitet.
Das externe Führungssystem (8) führt taktweise einen zyklischen Soll-Ist-Vergleich der aufgenommenen
Positionsdaten der Endeffektorposen des Roboters (2) und der am Referenzpunkt (10) mitbewegten Messprobe (9) gemäß Figur 2 aus. Die Ist-Messdaten werden von der
Messeinrichtung (11) aufgenommen und ausgewertet sowie an einen schnellen Führungsrechner (14) übermittelt. Dieser erhält von der Robotersteuerung (5) die zugehörigen Soll- Daten und berechnet bei detektierter Abweichung
Korrekturwerte zum Ausgleich eines erkannten Positions-, Orientierungs- und/oder Bahnfehlers und gibt die
Korrekturwerte an die Robotersteuerung (5) aus. Die
Robotersteuerung (5) wendet die erhaltenen Korrekturwerte bei der Steuerung der Bewegungen des Roboters (2) und ggf. der ein oder mehreren Transportachsen (6) an. Die während einer korrigierten Roboterbewegung veränderten Sollwerte müssen durch den Führungsrechner (14) in
geeignete Referenzwerte zur Berechnung der Korrekturwerte überführt werden. Figur 3 zeigt hierzu einen Werteverlauf im Diagramm. Der erfasste Ist-Verlauf der jeweiligen
Korrekturwerte in den sechs Raumachsen X, Y, Z, A, B, C ist mit durchgezogener Linie dargestellt. Die
strichpunktierte Linie gibt den Sollwertverlauf und die gestrichelte Linie die Referenz an. Die Referenz gibt den im Bahnprogramm gespeicherten absoluten Werteverlauf wieder, wobei der Sollwert die Summe von Bahnprogramm bzw. Referenz und Korrekturwert aus dem Führungssystem (8) abbildet . Der Führungsrechner (14) kann ein eigenständiger Rechner sein, der eine zur Ermittlung und Ausgabe der
Korrekturwerte geeignete Hard- und Software aufweist. Der Führungsrechner (14) kann alternativ in die
RoboterSteuerung (5) integriert sein. Der Führungsrechner (14) ist mit dem Messgerät (12) bzw. dessen Auswerte- und Steuereinrichtung (13) sowie mit der Robotersteuerung (5) in signaltechnisch geeigneter Weise, z.B. über Leitungen oder drahtlos , z.B. per Funk, Infrarot oder dgl . , verbunden .
Die Robotersteuerung (5) verarbeitet die übermittelten Korrekturwerte des Führungssystems (8) z.B. mit Hilfe einer Mittelwertbildung. Hierbei kann auch ein Filter, insbesondere Bahnfilter, eingesetzt werden. Die aus der Bahnplanung für die Achsansteuerung ermittelten Sollwerte werden gefiltert. In diese Sollwerte fließen auch die Korrekturwerte ein und werden durch die Bahnfilter
geglättet. Durch diese Maßnahmen können z.B.
höherfrequente Schwingungen eliminiert und ein
Aufschwingen der Roboterachsen vermieden werden. Ferner können durch ein Abschätzen mögliche Folgebewegungen des Roboters vorausschauend korrigiert werden.
Die von der Robotersteuerung (5) bewirkte Korrektur der Roboter- oder Achsbewegungen wird über mehrere Takte ausgeführt. Die Korrekturwertberechnung kann bei jedem Interpolationstakt der Robotersteuerung (5) oder in größeren Abständen erfolgen. An der Messprobe (9) kann ein beliebiges Bezugskoordinatensystem angeordnet oder
zugeordnet sein. Vorzugsweise befindet sich die Messprobe (9) an einem TCP des Endeffektors (4) . Das externe Führungssystem (8) und/oder die
Robotersteuerung (5) können die online übermittelten und verarbeiteten Korrekturwerte speichern und dabei die Wertverläufe aufzeichnen. Wenn diese Korrekturwertverläufe typisch für den jeweiligen Prozess sind und sich
wiederholen, können sie als Vorgabewerte in der
Bahnsteuerung benutzt werden. Die damit korrigierte programmierte Bahn wird dann auch ggf. ohne externes
Führungssystem (8) oder nur mit dessen Führungsrechner (14) im Betrieb abgefahren. Der sog. Betrieb ist der
Serien- und Fertigungsbetrieb oder Dauerbetrieb. Das Vermessen bzw. Beobachten des Roboters (2) und der Messprobe (9) mit der Messeinrichtung (11) kann
Einschränkungen in der Beweglichkeit, insbesondere des Umorientierens des Roboters (2) mit sich bringen, wobei auch Anforderungen an die Roboterumgebung gestellt werden. Insbesondere ist, je nach Messprinzip, ständig oder zumindest weitgehend freie Sicht auf die vom Roboter (2) geführte Messprobe (9) erforderlich. In einem Dauer- Prozessbetrieb sind diese Randbedingungen u.U. nicht immer gegeben. Als Behelfsmöglichkeit dient ein Probebetrieb, bei dem die besagte freie Sicht durch zeitweises Entfernen etwaiger Störungen mittels einer Schutzvorrichtung
gewährleistet ist.
Die dedizierten Bewegungen des Roboters (2) und die zugehörigen Korrekturwerte etc. werden in einer
Referenzfahrt aufgezeichnet. Im späteren Betrieb kann dann die referenzierte Roboterbewegung wiederholt ausgeführt werden, wobei die Messeinrichtung (11) nicht oder nicht ständig Sichtkontakt zur Messprobe (9) haben muss und auch entfallen kann.
Ferner besteht in einer anderen Variante die Möglichkeit, zusätzlich zur genannten Messeinrichtung (11) weitere Messsysteme oder Sensoriken (16) in die
Korrekturwertermittlung zu integrieren. Beispielsweise kann ein Distanzmesser dafür sorgen, dass der vom externen Führungssystem (8) geführte Roboter (2) immer einen bestimmten Werkzeug-Werkstück-Abstand einhält. Dies kann z.B. durch eine an einem Werkzeug oder sonstigen
Endeffektor (4) mitgeführte Sensorik erreicht werden. Ferner können mit einem solchen zusätzlichen Messsystem oder einer Sensorik (16) die im Prozess auftretenden Kräfte oder Momente aufgenommen werden. Dies ist bevorzugt bei Prozessen mit Berührungskontakt zwischen dem
Endeffektor (4) und dem Werkstück vorgesehen. Der
Endeffektor (4) ist hierbei z.B. als spanabhebendes oder umformendes Bearbeitungswerkzeug oder als Greif- und
Legewerkzeug für die Ablage von mattenförmigen
Materialstücken aus Faserwerkstoffen, insbesondere
Carbonfasern, GFK oder dgl . ausgebildet.
Eine solche äußere mechanische Belastungen aufnehmende Sensorik (16) kann im Endeffektor (4) oder zwischen
Endeffektor (4) und Endglied (3) des Roboters (2)
angeordnet sein. Beim Endeffektor (4) kann sich eine Sensorik (16) z.B. in oder an einer Spindel, insbesondere einer Bohr- oder Frässpindel oder einer Antriebs- oder Vortriebsspindel, oder an anderer geeigneter Stelle befinden. Ferner kann ein taktiler Roboter eingesetzt werden, der zur Belastungsaufnahme eine integrierte
Sensorik (16) mit z.B. an den Roboterachsen angeordneten Momentensensoren aufweist.
Die vorgenannte Belastungsaufnahme kann im Probebetrieb unter tatsächlichen Prozessbedingungen und mit einem realen Endeffektor (4) erfolgen. Sie kann auch in die Ermittlung von Korrekturwerten einfließen. Der reale Endeffektor (4) hat seine Soll-Geometrie und ist noch nicht verschlissen. Mittels einer Schutzvorrichtung, z.B. einer Saug- oder Blasvorrichtung, können im Probebetrieb auch Störeinflüsse aus dem Prozess, z.B. Spanflug, unterdrückt werden, damit sie die optische Messeinrichtung (11) nicht stören und deren Messergebnisse nicht verfälschen .
Die besagte Belastungsaufnahme kann ferner online im Dauer-Betrieb durchgeführt und ausgewertet werden. Dies ist auch bei störintensiven Prozessen möglich, bei denen das externe Führungssystem (8) im Serien- und
Fertigungsbetrieb nicht benutzt wird bzw. nicht mehr vorhanden ist. Aus etwaigen im Dauer-Betrieb detektierten und ggf. signalisierten Belastungsänderungen können
Rückschlüsse auf Störungen, Verschleiß oder sonstige
Prozesseinflüsse gezogen und entsprechende Maßnahmen zur Behebung getroffen werden.
Das externe Führungssystem (8) und/oder die
Robotersteuerung (5) können außerdem die von der
Messeinrichtung (11) gemeldeten Daten und die
Korrekturwerte eines Plausibilitätsprüfung unterwerfen, um etwaige Fehlfunktionen feststellen zu können. Ferner können die Korrekturwerte begrenzt werden, was z.B. ein Übersteuern verhindert.
Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen
Ausführungsform sind in verschiedener Weise möglich. Die verschiedenen Varianten können mit ihren Merkmalen insbesondere in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden. Auch ein Vertauschen oder Auslassen einzelnen Merkmale ist möglich.
BEZUGSZEICHENLISTE Roboteranordnung, Roboterstation
Roboter, Gelenkarmroboter
Endglied, Hand
Endeffektor, Werkzeug
Robotersteuerung
Transportachse
Gestell, Portal
Führungssystem
Messprobe
Referenzpunkt, Tool-Center-Point (TCP) Messeinrichtung
Messgerät
Auswerte- und Steuereinrichtung
Führungsrechner
Objekt
Messystem, Sensorik

Claims

PATENTANSPRÜCHE Verfahren zum Führen eines mehrachsigen
Gelenkarmroboters (2), wobei der Gelenkarmroboter (2) mit einem Endeffektor (4), insbesondere einem Werkzeug, eine vorprogrammierte und in seiner
Robotersteuerung (5) abgespeicherte Bahn abfährt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der
Gelenkarmroboter (2) den Endeffektor (4) bei einer Referenzfahrt mit einem probeweisen durchgeführten Prozess entlang einer programmierten Bahn bewegt und dabei eine Messprobe (9) eines externen
Führungssystems (8) mitführt, wobei während der Roboterbewegung die Position und Ausrichtung der Messprobe (9) vom Führungssystem (8) mit einer externen Messeinrichtung (11) und einem
Führungsrechner (14) erfasst wird und online
Positions-, Orientierungs- und Bahnfehler detektiert sowie Korrekturwerte ermittelt und an die
Robotersteuerung (5) ausgegeben werden, wobei die Robotersteuerung (5) anhand der Korrekturwerte die programmierte Bahn entsprechend korrigiert, wobei das externe Führungssystem (8) und/oder die
Robotersteuerung (5) die Korrekturwerte speichert und wobei im späteren Betrieb die damit korrigierte programmierte Bahn ggf. ohne externes Führungssystem (8) abgefahren wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass von der
Messeinrichtung (11) Ist-Messdaten aufgenommen und ausgewertet sowie an den Führungsrechner (14) übermittelt werden, wobei der Führungsrechner (14) von der Robotersteuerung (5) die zugehörigen Soll- Daten erhält und bei detektierter Abweichung
Korrekturwerte zum Ausgleich eines erkannten
Positionsfehlers und/oder Orientierungsfehlers und/oder Bahnfehlers berechnet und die
Korrekturwerte an die Robotersteuerung (5) ausgibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass die während einer korrigierten Roboterbewegung veränderten Sollwerte durch den Führungsrechner (14) in geeignete
Referenzwerte zur Berechnung der Korrekturwerte überführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass das externe
Führungssystem (8) und/oder die Robotersteuerung (5) die online übermittelten und verarbeiteten
Korrekturwerte speichern und dabei die Wertverläufe aufzeichnen .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass zusätzlich zur Messeinrichtung (11) weitere Messsysteme oder Sensoriken (16) in die Korrekturwertermittlung integriert werden.
6. ) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass mit einer Sensorik (16) die im Prozess auftretenden Kräfte oder Momente online bei der Referenzfahrt und im Betrieb
aufgenommen und ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das
Führungssystem (8), insbesondere der Führungsrechner (14), zyklisch und in Anpassung an den
Interpolationstakt der Robotersteuerung (5)
Korrekturwerte berechnet und ausgibt . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass im
späteren Betrieb die korrigierte programmierte Bahn mit dem Führungsrechner (14) und ohne die
Messeinrichtung (11) abgefahren wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Programmierung der Robotersteuerung (5) Bahnbefehle, insbesondere für continous path, beinhaltet.
10. ) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das externe Führungssystem (8) und/oder die
Robotersteuerung (5) die von der Messeinrichtung
(11) gemeldeten Daten und die Korrekturwerte einer Plausibilitätsprüfung unterwerfen .
11. ) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Messprobe (9) bei der Referenzfahrt an einem TCP des Endeffektors (4) angeordnet wird.
12.) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Messprobe (9) und die Messeinrichtung (11) für eine 6D-Erfassung mit allen translatorischen und
rotatorischen Raumachsen ausgelegt werden, wobei das Führungssystem (8) 6D-Korrekturwerte an die
Robotersteuerung (5) ausgibt.
13.) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das
Messgerät (12) mit einem definierten Raumbezug positioniert wird.
14.) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der
Gelenkarmroboter (2) auf einer zusätzlichen
Transportachse (6), insbesondere einer Fahrachse, bewegt wird.
15. ) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens von
Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch ein mit der Robotersteuerung (5) verbindbares externes Führungssystem (8), das eine temporär bei einer
Referenzfahrt an einem Gelenkarmroboter (2)
angeordnete Messprobe (9), eine externe
Messeinrichtung (11) und einen Führungsrechner (14) aufweist, wobei das Führungssystem (8) dazu
ausgebildet ist, bei einer Referenzfahrt mit einem probeweisen durchgeführten Prozess und dem dabei entlang einer programmierten Bahn bewegten
Gelenkarmroboter (2) die Position und Ausrichtung der Messprobe (9) zu erfassen und online Positions-, Orientierungs- und Bahnfehler zu detektieren sowie
Korrekturwerte zu ermitteln und an die
Robotersteuerung (5) auszugeben, wobei die
Robotersteuerung (5) anhand der Korrekturwerte die programmierte Bahn entsprechend korrigiert, wobei das externe Führungssystem (8) und/oder die
Robotersteuerung (5) die Korrekturwerte speichert und wobei im späteren Betrieb die damit korrigierte programmierte Bahn ggf. ohne externes Führungssystem (8) abgefahren wird.
16. ) Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass zusätzlich zur Messeinrichtung (11) ein weiteres Messsystem oder eine Sensorik (16) vorgesehen ist und in die
Korrekturwertermittlung integriert wird.
17.) Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sensorik (16) am Gelenkarmroboter (2) und/oder am Endeffektor (4) dauerhaft angeordnet ist und die im Prozess bei der Referenzfahrt und im Betrieb auftretenden Kräfte oder Momente online aufnimmt und auswertet.
18. ) Vorrichtung nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Messprobe (9) und die Messeinrichtung (11) für eine 6D-Erfassung mit allen translatorischen und rotatorischen
Raumachsen vorgesehen und ausgebildet sind und das Führungssystem (8) 6D-Korrekturwerte an die
Robotersteuerung (5) ausgibt.
19. ) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Messeinrichtung (11) ein berührungslos, vorzugsweise optisch die Messprobe (9) erfassendes Messgerät (12) und eine Auswerte- und Steuereinrichtung (13) aufweist .
20. ) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das
Messgerät (12) mit einer definierten Raumbezug positionierbar und als Lasertracker ausgebildet ist
21. ) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Messeinrichtung (11) mit dem Führungsrechner (14) verbunden ist, wobei der Führungsrechner (14) separat angeordnet und mit der Robotersteuerung (5) verbunden oder in die Robotersteuerung (5)
integriert ist.
22. ) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass im
späteren Betrieb der Führungsrechner (14) ohne die Messeinrichtung (11) eingesetzt wird.
23. ) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der
Gelenkarmroboter (2) eine zusätzliche Transportachse (6), insbesondere eine Fahrachse, aufweist.
24. ) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der
Gelenkarmroboter (2), insbesondere seine zusätzliche Transportachse (6), an einem Gestell (7),
insbesondere einem Portal, hängend angeordnet ist.
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