ES2384245B1 - Sistema externo para mejora de la precisión robótica. - Google Patents

Abstract

Sistema externo para mejora de la precisión robótica.#El concepto de la invención del sistema de metrología (el sistema) determina de forma activa la representación de los (6) Grados de Libertad (6-GDL) de un dispositivo de movimiento tal como un robot industrial, pero sin quedar limitado a él, que usa un extremo de herramienta de brazo (EDHB). Un concepto del sistema incluye el uso de dispositivos de orientación de láser sin ninguna capacidad inherente de variar en combinación con los objetivos montados en EDHB para determinar de forma activa la representación del EDHB en distintas posiciones de trabajo de al menos un dispositivo de movimiento.

Description

SISTEMA EXTERNO PARA MEJORA DE LA PRECISiÓN ROBÓTICA

Solicitudes relacionadas

Esta es una solicitud de patente no provisional que reivindica prioridad a

5 una solicitud de patente provisional con número de serie 61/070,614 presentada el 21 de marzo de 2008 e incorporada en la presente como referencia en su totalidad.

CAMPO DE LA INVENCiÓN La presente invención se refiere a sistemas y procedimientos para mejora de la precisión de robótica y de equipos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN . En el campo de la robótica y de los sistemas de movimiento Controlado

15 Numéricamente (NC), se ha dedicado unA gran cantidad de esfuerzo e investigación para modelar y caracterizar dichos dispositivos de movimiento y sistemas de movimiento en busca de la mejora de la precisión. Con robots industriales, concretamente, los fabricantes y compañías de mercado secundario se han centrado principalmente en el modelado de las condiciones

20 de un robot "terminadas". Normalmente, los parámetros del modelo cinemática del robot se ajustan sobre la base de los resultados de una calibración volumétrica de una vez del robot en una variedad de posturas en toda su envolvente de trabajo; típicamente se usa un dispositivo de metrología externa tal como un seguidor láser para medir y comparar la postura (o simplemente

25 posición) actual con la comandada del robot sobre una distribución de

ubicaciones. Una ampliación posterior de la antes mencionada calibración, pero no se propone realizarla durante la producción. Dichos procedimientos de calibración fuera de línea solamente proveen una instantánea puntual de las características del robot, y no informan de la degradación en cuanto a precisión debida a desgaste o posibles cambios térmicos que, inevitablemente, se producen en medio de las calibraciones del sistema.

La técnica está llena de varios sistemas y procedimientos de seguimiento de láser de la técnica anterior, que pueden localizar un objetivo en cualquiera de los tres a seis grados de libertad (GOL), alineando así los dispositivos robóticas con respecto al objetivo para realizar operaciones sobre una pieza. Estos sistemas y procedimientos de la técnica anterior se explican en las patentes de EE. UU: números 4,412,121, concedida a Kremers y otros, 4,707,129 concedida a Hashimoto y otros, 4,714,339 concedida a Lau y otros, 4,792,228 concedida a Haffner, 5,042,709 concedida a Cina y otros, 5,100,229 concedida a Lundberg y otros, 5,907,229 concedida a Snell, y 6,400,452 concedida a Maynard. La patente de EE. UU. n°. 4,714,339 concedida a Lau y otros, por ejemplo, explica un sistema de seguimiento tridimensional que es una simplificación del sistema de. seguimiento de cinco grados de libertad.

Otros procedimientos de mejora de la precisión conllevan la actualización en línea de los parámetros del modelo cinemática del robot, normalmente por medio de la presentación periódicamente del efector final del robot (en varias posturas) hasta sensores fijos que típicamente no existen dentro del "volumen de trabajo" actual del robot o por medio de la provisión lecturas de codificador "mejoradas" en las articulaciones de robot (o combinaciones de las mismas). Al menos uno de esta clase de procedimientos

conlleva la medición de la posición del efector final del robot en el "volumen de

trabajo", pero este no se realiza durante el ciclo de trabajo actual del robot.

Todos los procedimientos antes mencionados, bien diseñados para ser una

instantánea o para ser acuatizados periódicamente son, a fin de cuentas,

5

solamente de predicción, y pueden considerarse "pasivos" con respecto al

conocimiento verdadero de la postura presente del efector final.

La medición activa (en tiempo real) de un efector final de robot por medio

de dispositivos de metrología externos ha sido investigada durante micho

tiempo, y muchas aplicaciones comerciales se están iniciando actualmente o

1 O

ya se han implementado. Las unidades de seguimiento de láser o de radar

ciertamente tienen las precisiones exigidas para guiar/corregir suficientemente

un robot para una variedad de procedimientos de fabricación, pero son

dispositivos de una sola línea visual (LV). En le caso de los rastreadores de

láser, requieren tiempo para "buscar" en sus objetivos de cubo de esquina. En

15

el rádar de láser típicamente se escanean objetivos semiesféricos. Todos los

tipos de sistema son prohibitivamente costosos y lentos para su aplicación

generalizada en corrección robótica activa en tiempo reaL La generación 6

GDL que usa reflectores cúbicos de esquina tradicionales requiere bien

seguidores de láser múltiples o, más normalmente, objetivos cúbicos de

20

esquina múltiples sobre un extremo de herramienta de brazo (EDHB) del robot.

Se han descrito muchos diseños de objetivo especializados con los que se

piensa determinar 5-GDL o 6-GDL de dicho objetivo usando una sola línea de

observación de un descodificador de láser (usando técnicas interferométricas

y/o tiempo de vuelo). Dicho dispositivo que usan un cubo de esquina con una

25

abertura apical menor que el diámetro del haz de láser, que permite que parte

del haz incida sobre un detector fotosensible detrás del mismo, que facilita así

5-GDL (x,y,z, inclinación, guiñada) del objetivo se describe en la patente de

EE. UU. n°. 6,667,798 concedida a Markendorf y otros, Publicación de EE-UU

n°. 20060222314 concedida a Zumbrunn y otros, por ejemplo, añade

5

fotoemisores modelados para el objetivo de 5-GOL; cuando se mide con una

cámara externa incorporada en el descodificador de láser, también se puede

determinar lístas de objetivos. Comercialmente, el detector activo posee

múltiples LEOs que son captados por la cara apoyada sobre el rastreador de

láser. En este caso, el descodificador láser no pierde tiempo buscando el cubo

1O

de esquina que usa una información deducida de la ubicación del detector por

medio de la medición de la cámara de los LEOs. Hay varias limitaciones para

soluciones de esta clase. Dado que los ángulos apicales entre los LEOs son

bastante pequeños vistos por la cámara, cualquier error en la determinación de

la posición transversal de los LEOs contribuye a errores angulares en la

15

solución de 6-GDL. Análoga ambigüedad angular resulta de la distancia entre

el dispositivo fotosensible y el cubo de esquina que también es pequeña;

cualquier error en el cálculo de la posición del punto de láser sobre la

superficie fotosensible da lugar a un error angular grande del propio objetivo

debido a la necesidad de mantener las dimensiones del objetivo

20

suficientemente pequeñas para encajar en un efector final de robot. Además,

esta opción de escala de grises es bastante costosa, y el detector es

demasiado grande y limitado direccionalmente para ser montado en muchos

efectores finales robóticas, especialmente cuando el procedimiento exige que

el robot ejercite un rango completo de posturas. La Publicación de EE. UU: n°.

25

20030043362 concedida a Lau y otros describe un detector de objetivo activo

usado en conjunción con un rastreador láser que ·permite 6-GDL del objetivo,

en el que se usa luz polarizada para deducir la función del objetivo. Este

objetivo tiene también la ventaja de rotar para mantener su abertura

perpendicular al haz descodificador de láser incidente. No obstante, este

objetivo tiene limitaciones angulares para detección en guiñada, en inclinación

y balanceo; La carencia de la precisión necesaria para aplicaciones de

corrección de robot de mayor precisión; es incluso demasiado grande para su

incorporación en muchos diseños de efector final; y es costoso. Los detectores

descritos aquí son generalmente demasiado grandes para ser ubicados cerca

del punto central de la herramienta (PCH) del robot, lo que da lugar a efectos

de "brazo de palanca" cuando se determina la postura del ACP. Y, junto con el

hecho de que necesitan un rastreador láser o un rastreador mejorado con

cámara para actuar, dichos sistemas son prohibitivamente costosos,

especialmente cuando se comparan con el precio base de un robot de brazo

articulado.

El GPS óptico de interior ha hecho recientemente avances hacia muchas soluciones de fabricación y puede facilitar la postura en curso de un robot, pero dichos sistemas no pueden en este momento mostrar precisiones próximas a las necesarias para aplicaciones de guiado de robot de alta precisión. Los sistemas tienen receptores con grandes campos de visión en los que captar la salida de láser de los transmisores, pero son aún dispositivos de

LV. En el contexto del gulado de robots de alta precisión, el rendimiento económico del GPS de interior solamente se puede realizar cuando son necesarios grandes números de receptores en la planta de fabricación.

Se ha usado fotogrametría en corrección robótica activa con diversos

grados de acierto. La mayoría usan objetivos "activos" montados en efector

final, tales como LEOs, y no dependen de técnicas más tradicionales que usan

iluminación externa de pegatinas brillantes. Estas soluciones fotogramétricas

son generalmente de dos . clases. La primera implica soluciones de un "solo

5

alojamiento de sensor", donde múltiples dispositivos fotosensibles están

distribuidos dentro de un solo alojamiento (típicamente hay tres LV distintas

que emanan del alojamiento). La segunda conlleva el uso de múltiples cámaras

situadas estáticamente cuyos campos de visión se solapan dentro del volumen

de interés. Las soluciones fotogramétricas tienen la gran ventaja de

1O

velocidades de refresco muy altas (por ejemplo, tres objetivos pueden ser

medidos típicamente en menos de un milisegundo, permitiendo así 6-GDL de

un objetivo). Esta velocidad permite el rastreo dinámico de múltiples marcos

coordinados, y puede incluso tolerar la mayoría de las vibraciones ambientales

de la producción. Considerando estas características, se podría concluir

15

lógicamente que esta clase de soluciones mantiene la mayor promesa de

corrección robótica activa de alta precisión. Sin embargo, hay unas pocas

sutilezas que requieren una explicación. En primer lugar, el volumen de interés

de soluciones fotograméticas con "alojamiento de sensor único" está limitado a

una cuña que se extiende típicamente solamente hasta 6 metros del dispositivo

20

(cuanto más se acerca uno al sensor, tanto más pequeño se hace el campo de

visión transversal). Dado que es espaciado permisible entre los objetivos de

LEO que tienen que ser ubicados sobre un efector final de robot típico es

normalmente pequeño, se producen generalmente ángulos apicales escasos

entre los vistos por el sistema. En un esfuerzo para poner todos los dispositivos

25

fotosensibles y las ópticas en un solo alojamiento de sensor, los ángulos

apicales entre cada línea de visión están probablemente comprometidos. Así,

aunque estos tipos de sensores son típicamente bastante precisos en las

direcciones transversales, la determinación de la distancia es el componente

más débil de la transformación de los 6-GDL Los escasos ángulos apícales se

5

podrían corregir añadiendo otra cabeza fotogramétrica en la célula de trabajo

de aproximadamente 90 grados a la primera cabeza fotogramétrica, pero el

solape resultante entre los dos volúmenes en cuña lo hacen prohíbitivamente

pequeño para la mayoría de las aplicaciones. Tomando en consideración que

un solo sistema de cabeza fotogramétrica cuesta típicamente tanto como un

1O

rastreador láser, el coste por volumen de medición se convierte en un factor

enorme. El segundo procedimiento de fotogrametría del objetivo activo

generalmente usa múltiples sensores con campos de visión superpuestos, que

logran ángulos apícales significativamente mejores entre las cámaras. Durante

la operación, los sensores están situados estáticamente, y las cámaras tienen

15

que ser calibradas internamente enérgicamente sobre sus totales volúmenes

de interés. De nuevo, aunque el volumen de solape entre las cámaras es

limitado, y aunque los sensores de estoa tipos de sistemas fotogramétricos son

más económicos que las variedades del "alojamiento de un solo sensor", son

todavía considerables en comparación con el coste de de un robot,

20

añadiéndose así capacidad de LV complementarias añadiendo más sensores

es muy pocas veces una opción viable.

Otra clase de dispositivos que se podría usar para determinar la postura

de un EDHB de robot incluye teodolitos y estaciones totales. Ahora hay

modelos de estación total que son automáticos, permitiendo que el teodolito

25

electrónico sea orientado/dirigido remotamente por medio de un ordenador.

Estos dispositivos incluyen también tiempo de vuelo del orden de los

dispositivos que usan objetivos reflejantes (que permiten mediciones por línea

de visión de hasta unos pocos kilómetros) o sin objetivos en absoluto

(superficies coloreadas más luminosas pueden ser medidas a una distancia de

5

unas cuantos cientos de metros). El rango de precisión es típicamente del

orden de 2 -3 mm. La precisión de orientación (acimut, elevación) está entre 5

8 arco segundos en sistemas de grado de construcción hasta 0,5 arco

segundos en sistemas de precisión. Como un cardan autónomo, dichos

sistemas no son capaces de precisiones mayores que las logradas por los

1O

robots ya archivados con modelado de precisión mejorado. Aún cuando el

rango de capacidades no fuera usado a favor de ubicar las posiciones

angulares de 3+ reflectores en un EDHB de robot y solucionar 6-GDL por

medio de técnicas fotogramétricas tradicionales, se llega otra vez a una

solución de ángulo apical escaso. Múltiples cárdanes permitirían la

15

determinación fotogramétrica de una postura de 6 GOL de EDHB permitiendo

más ángulos apicales óptimos, y la nueva invención descrita en la presente

propone hacerlo usando una alternativa aún más económica eliminando

cualquier rango de haiWare de detección.

Las limitaciones inherentes de la corrección de robot "pasiva", junto con

20

la falta de rendimiento y las barreras económicas de los sistemas de corrección

de robot "activa" existentes, donde todo se toma en consideración al desarrollar

el siguiente sistema de corrección de corrección "activo" externo asequible.

Otras técnicas incluyen mediciones de longitud múltiples con sistemas láser,

acústicos, o cables; y múltiples sistemas similares a cámaras. La

25

estereotriangulación no es deseable ya que exige un mínimo de dos sistemas

de rastreo y es una técnica de medición estática. Análogamente, el tratamiento de imágenes mediante cámara es indeseable ya que la resolución del sistema es típicamente mucho más baja que la necesaria para cubrir adecuadamente la envolvente de trabajo de un robot, además de las estabilidades y precisiones irreales exigidas para la generación /mantenimiento de calibraciones internas de dichos sistemas ópticos.

Por lo tanto, existe una necesidad desde hace mucho tiempo de un

sistema y un procedimiento mejorados de perfeccionamiento de la precisión

robótica externo.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Un sistema para perfeccionamiento de la precisión robótica (el sistema) incluye una pluralidad de dispositivos robóticas adaptables al movimiento multiaxial. Cada dispositivo robótica incluye un brazo que tiene un extremo de herramienta de brazo (EDHB) que presenta al menos un eje para realizar al menos una operación sobre una pieza. Una pluralidad de dispositivos multiaxiales proyecta haces de láser orientados con respecto a dicho dispositivo robótica. Una pluralidad de elementos de objetivo desmontables está conectada al EDHB de cada dispositivo robótica. Cada elemento de objetivo está precertificado en el marco coordenadas del EDHB, que permite que el dispositivo robótica oriente el EDHB con respecto a la pieza antes de realizar una operación sobre la pieza cuando cada uno de los elementos de objetivo es iluminado por el dispositivo multiaxial. Cada elemento de objetivo comprende una base, tal como una placa, formada de al menos uno material metálico y materiales no metálicos y presenta una pluralidad de aberturas

definidas en la misma. La base presenta una pluralidad de elementos

receptores que pueden unirse a las respectivas aberturas definidas en la placa

y una pluralidad de objetivos de calibración soportados magnéticamente por los

respectivos elementos receptores. La base incluye además una estructura

5

fotosensible definida en la placa. Un alojamiento encapsula cada uno de los

elementos objetivo, teniendo dicho alojamiento un dispositivo obturador. Un

controlador está comunicado de manera que puede operar con los elementos

objetivo, la pluralidad de dispositivos multiaxiales, y la pluralidad de dispositivos

robóticas para manipulación de al menos un dispositivo multiaxial para activar

1O

al menos un elemento de objetivo.

EL sistema determina activamente la postura de 6 GOL del dispositivo

robótica. Un concepto de la invención sobre el sistema incluye el uso de

dispositivos multiaxiales para la proyección de láseres (dispositivos de

orientación de láser, también denominado aquí balizas), sobre objetivos

15

montados sobre EDHB (objetivos activos) para determinar activamente la

postura del EDHB en posiciones de trabajo distintas de al menos un dispositivo

de movimiento sin el uso de hardware de detección de rango alguno. Las

balizas son pequeñas, económicas e inherentemente modulares y, por lo tanto,

pueden distribuirse a través de una célula de trabajo para garantizar LV

20

múltiples. Las cantidades y posiciones de las balizas como se establece en la

presente solicitud no están pensadas para limitar el ámbito de la presente

invención y se optimizan para el diseño del CAD de la célula de trabajo y

recorridos simulados de al menos un dispositivo de movimiento. Las balizas

pueden operar en más de un dispositivo de movimiento, reduciendo así el coste

25

por dispositivo de movimiento del sistema en células de trabajo que utilizan

múltiples dispositivos de movimiento. Múltiples LV aseguran buenos ángulos apicales para uria determinación más precisa de la postura del EDHB, a diferencia de muchos dispositivos de metrología fotogramétrica. Los objetivos activos contienen al menos un dispositivo fotosensible económica, tales como, pero no limitado a, estructuras de CMOS o CCD y/o estructuras lineales. Siendo que estos dispositivos tienen un área de superficie activa, no habrá necesidad normalmente de . "buscar" objetivos activos, a diferencia con el rastreador láser. Una vez concluida la certificación inicial del sistema propuesto dentro de la célula de trabajo, las balizas u objetivos activos defectuosos se pueden sustituir sin pérdida de información de certificación.

Una de las ventajas de la presente invención es proveer el sistema que elimina la necesidad de comprar paquetes de modelado /corrección que normalmente se venden con robots industriales.

presente invención es proveer el sistema a bajo precio, que es significativamente más económico por robot que los sistemas de la técnica anterior.

Otra ventaja más de la presente invención es proveer el sistema que sirve como herramienta de monitorización del procedimiento, ya que la postura del EDHB pose del dispositivo de movimiento se mide realmente en cada posición de trabajo, en vez de ser simplemente estimada/prevista por paquetes de mejora de la precisión de muchos robots "pasivos" existentes. Dicho sistema se puede usar para archivar datos de postura durante procedimientos de análisis posteriores.

Otra ventaja más de la presente invención es proveer el sistema que reduce significativamente o elimina la necesidad de realizar calibraciones en

g1ro o caracterizaciones de plataformas de movimiento e un esfuerzo para

"modelar" o "caracterizar" el dispositivo de movimiento. Dado que este es un

sistema de medición activa, el sistema propuesto puede dar lugar a plataformas

de movimiento más económicas que son capaces de lograr tolerancias de

5

postura más estrechas. Un ejemplo sería la capacidad para sustituir máquinas

de NC costosas por robots industriales más económicos.

Dado que el sistema propuesto tiene la capacidad de monitorizar la

postura del EDHB, se hace posible que realice al mismo tiempo su trabajo (tal

como perforación). Dado que se mide la postura actual del EDHB, se puede

1 O

superar el retroceso cuando la postura del dispositivo de movimiento es

correcta ya que no se puede permitir que el dispositivo de movimiento

comience el trabajo hasta que se logra una postura "aceptable".

Otra ventaja de la presente invención es proveer el sistema que adopta

un procedimiento de "caja negra" para mejorar la precisión robótica, midiendo

15

en efecto el resultado agregado de todos los factores contribuyentes para error

de postura del robot sin tener en cuenta la medición o modelado implicitito de

cualquier contribuyente individual. Los efectos de la temperatura, tanto

ambiental como interna, en el dispositivo de movimiento (tal como la

temperatura del servo), se determinan automáticamente por medio del sistema.

20

También se determina el desvío por medio del sistema (piénsese en el

modelado extra necesario cuando se monta un robot para unidades deslizantes

adicionales). Incluso los efectos no geométricos que no se incluyen

normalmente en el modelado cinemática del robot tales como la flexibilidad de

articulación, flexibilidad de conexión, y error de engranaje de transmisión son

25

determinados activamente en dicho sistema. El desgaste del robot o efector

final también se puede rastrear a lo largo de miles de ciclos de servicio de utilización de dicho sistema.

Otra ventaja más de la presente invención es la habilidad para conectar entre sí o actualizar varios marcos coordinados ·poniendo los objetivos activos sobre la pieza, fijos alrededor de la célula de trabajo; sobre un dispositivo móvil tal como un trípode, o sobre sistemas paletizados. Esta habilidad hace posibles una multitud de ca.pacidades, tales como generación de transformaciones de pieza a todo, compensación del cambio de temperatura dentro de una célula de trabajo, calibración inicial de posturas de baliza a todo, recalibración posteriormente de posturas de baliza a todo, o restablecimiento de la relación entre una célula de trabajo fija y un sistema robótica paletizado que se desplaza hacia el mismo, o incluso monitorización de sistemas de vehículos guiado automáticos (AGV).

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 ilustra una vista frontal de un dispositivo multiaxial para guiado de un haz de luz; La figura 2 ilustra una vista lateral del dispositivo multiaxial de la figura

La figura 3 ilustra una vista despiezada en perspectiva de un díspositívo de objetivo activo de la presente invención; La figura 4 ilustra el objetivo activo de la figura 4 circundado por un alojamiento; La figura 5 ilustra una vista en perspectiva de un extremo de herramienta de brazo de un dispositivo robótica que tiene una pluralidad de objetivos activos conectados al mismo; La figura 6 ilustra una vista medioambiental de un sistema externo para mejora de la precisión robótica de la presente invención; La figura 7 ilustra una vista esquemática de componentes de trabajo de un sistema externo para mejora de la precisión robótica en un entorno de fabricación típico; La figura 8 ilustra una vista en perspectiva de un dispositivo para calibración del objetivo activo de la presente invención; La figura 9 ilustra una vista parcial y lateral del dispositivo para calibración del objetivo activo de la figura 8; La figura 1 O es una vista esquemática· de un procedimiento de calibración; La figura 11 es una vista esquemática de un procedimiento de certificación de los objetivos activos sobre el extremo de la herramienta de brazo del dispositivo robótica; La figura 12 es una vista esquemática de un procedimiento de certificación de los objetivos activos en la célula de trabajo de la instalación de fabricación; Las figuras 13 a 15 y las figuras 17 a 19 presentan varias vistas esquemáticas de procedimientos de mejora de la precisión robótica externos de la presente invención; y La figura 16 ilustra otra vista en perspectiva de un extremo de herramienta de brazo de un dispositivo robótica que tiene una pluralidad de objetivos activos conectados al mismo y activados por haces de láser;

Otras ventajas de la presente invención van a ser apreciadas fácilmente al mismo tiempo que se hacen entender mejor con referencia a la siguiente . descripción detallada considerada en conexión con los dibujos adjuntos mostrados más adelante. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA REALIZACIÓN PREFERENTE

Con referencia a las figuras, en las que los numerales indican piezas similares o concordantes de un sistema y un procedimiento de la invención para mejora de la precisión robótica y del equipo que se muestra generalmente en 10 de la figura 6. El sistema 10 incluye una pluralidad de dispositivos multiaxiales, mostrados generalmente en 12 de las figuras 1 y 2. Estos dispositivos 12 multiaxiales, es decir, balizas, son capaces de dirigir un haz de luz, tal como un láser, LEO, o fuente incoherente sin limitar el ámbito de la presente invención. Típicamente, el dispositivo multiaxial sería un cardan como se muestra en la figura 1, que ilustra una vista frontal del dispositivo 12 multiaxial 12 y en la figura 2, que ilustra una vista lateral del dispositivo 12 multiaxial. Los expertos en la técnica apreciarán que se pueden usar otros dispositivos para generar y dirigir haces de luz con la presente invención sin limitar el ámbito de la presente invención. La baliza 12 presenta una cierta resolución de orientación mecánica (la habilidad de orientar físicamente el haz hacia una posición comandada) junto con una determinación de orientación mecánica (la habilidad para determinar el vector del haz 14 de láser posiblemente por medio de codificadores de los ángulos de acimut y elevación). La baliza 12 dirigiría una fuente de láser (diodo de estado sólido, acoplado a fibra, u otros) contenida en un alojamiento 20, que produce un haz

14 de salida colimado o semicolimado. También es bastante posible que la

salida de láser sería de un modelo excepto el de un haz tradicional, tal como

una línea o retículo. Si la abertura 22 de salida del láser definida en alojamiento

20 no es perfectamente coincidente con la intersección de los ejes 26 acimutal

5

y el eje 24 de elevación, en ese caso la baliza 12 necesitaría ser

modelada/calibrada para determinar la posición (x,y,z) de la abertura de salida

del láser en cualquier dirección de orientación dada. La baliza se podría unir a

una base 28 de montaje de la baliza 12 así ser incorporada fácilmente en un

entorno de fabricación. Los servicios tales como cables eléctricos y de

1 O

comunicación o líneas 30 aéreas, pasarían desde el controlador de la célula de

trabajo a cada baliza 12. En este ejemplo, la figura 2 muestra que la abertura

22 de salida del láser es coincidente linealmente con el centro de rotación del

cardan (montado en el centro del alojamiento).

El sistema 1 O propuesto en la presente tendría un software que

15

controlaría una pluralidad de balizas 12. De nuevo, el fabricante de la baliza

puede retener el acceso y control del modelado/calibración interna de la baliza.

Sin embargo, el software descrito en la presente solicitud necesitaría ser capaz

de orientar la baliza 12 (posiblemente con realimentación en tiempo real),

encender/apagar el láser, y recibir vector del haz (i,j,k) del láser (o ángulos de

20

elevación y acimut) en su marco de coordenadas junto con posiblemente las

(x,y,z) de la abertura 22 de salida del láser, de nuevo, en el marco de

coordenadas nativas de la baliza 12 (véase lo anterior). EL sistema 10 de

metrología propuesto usará elementos de objetivo nuevos, es decir, objetivos

activos mostrados en 16 de las figuras 3 y 4.

25

Como se muestra en la figura 3, el elemento 16 de de objetivo incluye

una base definida por una placa 44 que define tres o más puntos o aberturas

40 de unión. La base puede incluir otras configuraciones, y no está limitada ala

placa. La placa 44 podría estar fabricada de metal u otro material maquinable,

preferiblemente CTE bajo. Los puntos 40 de unión reciben objetivos 36 de

5

calibración apoyados sobre objetivos de calibración receptores. En este

ejemplo, los puntos 40 de unión son orificios de espiga, y los encajes 38 de

objetivos son copas magnéticas espigadas, del tipo de los que se usan

típicamente para mantener las esferas del objetivo teodolito, objetivos de

fotogrametría activa montados esférícamente, o retrorreflectores montados

1O

esférica mente (SMRs) usados con rastreadores de láser. Una estructura

fotosensible está montada en la placa 44, que podría ser una estructura de

CMOS, estructura de CCD, o sensor de escaneo en línea y similares. Los

servicios 42 de la estructura podrían incluir cables eléctricos y de

comunicación.

15

La figura 4 muestra el elemento 16 de de objetivo incluido o encapsulado

en un alojamiento 46 protector. Este alojamiento puede usar un obturador 48

que podría ser neumático o eléctrico. Los servicios que podría prestar el

obturador 48, con la opción de uso de una línea aérea adicional para quitar el

polvo periódicamente del elemento 16 de objetivo o para crear una presión de

20

aire positiva dentro de la propia caja del disco, actuando así como barrera del

polvo. Dado que el elemento 16 de de objetivo puede estar montado en

dispositivos de movimiento, es decir, un dispositivo robótica en la propia célula

de trabajo, pueden probablemente incluir espigas u otros dispositivos que

servirían de montaje genérico/estandarizado.

25

La figura 5 muestra los elementos objetivo, indicados generalmente en

16 que son desplegados sobre un extremo de herramienta de brazo, es decir,

EDHB, indicado generalmente en 53 de la figura 5, del dispositivo robótica,

indicado generalmente en 55 de la figura 6. Como se expondrá más adelante,

es deseable para montar (y tener LV) al menos e de los elemento 16 de de

5

objetivo en orientaciones ortogonales entre sí sobre el EDHB 53 y hacia un eje

central relativo 54 del EDHB 53. Durante la fase de certificación del

herramental de la célula de trabajo, cada elemento 16 de de objetivo se define

en el marco coordinado de herramientas (el marco de EDHB), con respecto al

punto central de la herramienta, es decir, el antes mencionado eje 54 central.

1 O

El eje 54 central se define como el origen del marco de herramientas. Los

servicios del elemento objetivo serían prestados a lo largo del dispositivo 55

robótica fuera del EDHB 53.

La figura 6 muestra como el sistema propuesto podría ser desplegado en

un entorno industrial. Los elementos 52 de objetivo encapsulados se montarían

15

en el EDHB 53, junto con elementos 52 objetivo adicionales montados en la

planta, herramental de estación o, por ejemplo, postes 62 de fibra de carbono u

hormigón. Las balizas 12 podrían distribuirse también a través de toda la célula

de trabajo. Sus cantidades y posiciones se podrían optimizar más

probablemente sobre la base de una simulación de ordenador del dispositivo

20

55 robótica 55 como se realizá en los procedimientos diseñados. Dado que las

balizas 12 serán capaces normalmente de guiar el dispositivo 55 robótica más

rápido que el dispositivo 55 puede realizar su trabajo, el sistema 10 permite que

la mayoría de las balizas 12 realicen un servicio de guiado doble de otros

dispositivos 55 robóticas en la célula de trabajo, reduciendo así el coste del

25

hardware del sistema en su conjunto, si son necesarios diez segundos para

que el dispositivo 55 robótica perfore un orificio en una pieza 56 de trabajo, aunque solamente tres segundos para guiar ese dispositivo 55 robótica a la posición de trabajo correcta, estas balizas podrían invertir los otros siete segundos guiando otros dispositivos 55 robóticas en la célula de trabajo. En este ejemplo, el PCH 54 de herramientas, alineado también con una punta de perforación, sería guiado a la postura de trabajo correcta, es decir, ubicación y orientación, antes de ser autorizado para perforar' la pieza 56. 56. De esta manera, la relación de pieza a todo se puede determinar para cada pieza que entra en la célula de trabajo.

La figura 7 muestra la interconectividad del sistema 10 desplegado en un entorno de fabricación típico. Un ordenador controlará múltiples balizas y elementos objetivo del EDHB, con la posibilidad de que algunos elementos objetivo adicionales se monten en la pieza 56, o se distribuyen dentro de la célula de trabajo. El ordenador de estación puede comunicarse con uno o más PLC de línea/estación (controlador lógico programable) y al menos un controlador de robot. Puede ser posible que cada elemento de objetivo tenga un chip de ordenador de abordo para realizar tratamiento de Imágenes, aunque esta actualización no siempre se puede garantizar si los factores del coste pesan más que la necesidad de reducir la duración del ciclo. Se pretende, aunque no se exige, que el software que corre en el sistema 1 O sea "siervo" del dispositivo 55 robótica, midiendo solamente cuando el dispositivo 55 robótica lo necesite.

Las figuras 8 y 9 presentan un procedimiento nuevo de cómo se calibran elementos 16 de objetivo fabricados nuevamente. La idea es establecer la relación del sistema coordinado de la estructura fotosensible (espacio de pixeles) a las posiciones de los objetivos 36 de metrología receptores 38 extraíbles, y guardar los resultados en un archivo de calibración conectado al ID único de los elementos 16 de objetivo. EL sistema de coordenadas de objetivos derivará de una plataforma de calibración mostrada en 61 de las figuras 8 y 9. Dispositivos de montaje estandarizados adicionales pueden incluirse en los elementos 16 objetivo (tal como tres espigas que sobresalen de la parte posterior de la placa 44) y definidos en el "sistema de coordenadas de objetivos" en este momento también. Para asegurar la integridad dimensional, la plataforma 61 de calibración puede residir en una carcasa con clima controlado (no mostrado). EL procedimiento de calibración se describe en la figura 10.

Todos los numerales de pieza siguientes se refieren a las de las figuras 8 y 9. Un sistema de metrología externo, tal como de de teodolitos, de descodificadores de láser, o un sistema fotogramétrico, se establece alrededor de la plataforma 61 de calibración. Los objetivos 36 de metrología, adecuados al sistema de metrología externo, se sitúan en los encajes 38 de objetivos espigados que, posteriormente se ubicarían en (por ejemplo) orificios 40 de espiga sobre la plataforma 41 de calibración. La primera vez se certifica la plataforma 61 de calibración, se registran las coordenadas (x,y,z) de cada ubicación de objetivo de la plataforma 61 de calibración en el "sistema de coordenadas de objetivos". Midiendo al menos tres de estas posiciones de objetivo, el dispositivo de metrología puede informar en las coordenadas de la plataforma de calibración.

Aludiendo a lo anterior, la placa 72 de elementos objetivo ese fija a una unidad 70 deslizante y se energiza por medio de cables 42 de servicio. EL operador (no mostrado) instala al menos tres objetivos receptores 36, 38 en los orificios 40 de espiga de la placa de objetivos. El operador ubica un dispositivo · 68 de detención sobre dos postes fijos a la plataforma 61 de calibración.

5 Seguidamente, el operador mueve ligeramente la

1O detención contacte con el área inactiva que rodea la estructura 34 fotosensible, y todo esto exigiría la determinación y posiblemente el control de la distancia fabricada entre esta superficie y la superficie de la estructura. Convengamos que el espesor fabricado de la cubierta de vidrio de la estructura sea D.

La primera vez se certifica la plataforma 61 de calibración, la cubierta de

15 vidrio de la estructura que contacta con la superficie del dispositivo 68 de detención se puede definir como que está definida en (por ejemplo) el "sistema de coordenadas de objetívos" z = D. Si el eje z de coordenadas de objetivo está en la parte negativa como yendo hacia el objetivo activo, esto implicaría que la superficie de la estructura fotosensible está en el plano correspondiente a z =

20 O. Los ejes mostrados en la figura 8 presentan una posible orientación del sistema de coordenadas de objetivos, pudiendo estar situado el origen en algún lugar próximo al centro de la estructura fotosensible. Otro aspecto de la plataforma 61 de calibración es las aberturas 64 de salida del láser. Estas aberturas 64 producirían haces de láser enfocados hacia la posición

25 aproximada de la estructura fotosensible, en z =O. Aquí los haces se muestran como en sección transversal circular, aún cuando el elemento fotosensible de los elementos 12 objetivo se produciría como una estructura o estructuras lineales, la abertura de láser puede ser muy bien un conjunto de una o más líneas cruzadas.

Durante la certificación inicial de la plataforma 61 de calibración, los teodolitos podrían usarse fácilmente para medir la posición (x,y) de cada uno de los haces de láser enfocados en z = plano D (vidrio de cubierta. De esta manera, cuando uno de los haces 7 4 de láser enfocados se proyecte sobre la estructura 34, cada uno de (por ejemplo) los cuatro centros de punto láser es ya conocido en el espacio de coordenadas de objetivos. Tratando los centros de al menos tres puntos de láser en el espacio de pixeles, se conoce suficiente información para calcular la matriz de transformación espacio de pixeles a plataforma de calibración. Aquí, las coordenadas de la plataforma de calibración y las coordenadas de objetivos se usan sinónimamente. Este procedimiento de calibración de objetivos totalmente activos se podría evitar maquinando con precisión el elemento 16 de de objetivo. En este caso, la alineación y posición de la estructura fotosensible con respecto al Test del elemento 16 de de objetivo tendría que ser extremadamente preciso.

La desventaja evidente de este procedimiento es un coste de fabricación

del elemento 16 de de objetivo muy incrementado. Sin embargo, cada

elemento 16 de de objetivo alegaría ser igual a los demás, así que se podría

usar un solo espacio de coordenadas transformad de pixeles de un objetivo de

CAD determinado. En el caso en que cada aspecto del elemento 16 de

objetivo esté maquinado con precisión excepto para la ubicación/alineación de

la estructura fotosensible, se podría eliminar la necesidad de tener un

dispositivo de metrología externo para medir las posiciones de los objetivos

receptores. Para fabricantes que carecían de un dispositivo de metrología

externo tal como un rastreador de láser (1 00.000,00 dólares), el coste añadido

de compra o alquiler (1.000,00 dólares/día) dicho dispositivo de metrología

5

puede ser mayor que el coste extra de la maquinación de precisión de casi

todas las dimensiones del elemento 16 de objetivo.

En resumen la calibración en laboratorio del elemento 16 de objetivo

define la relación entre espacio de píxeles y las posiciones de objetivos de

metrología externa que pueden estar temporalmente fijas a la placa objetivo

1 O

activo. En el espacio de coordenadas también se pueden definir características

adicionales sobre el elemento 16 de objetivo durante la calíbración, tales como

espigas de montaje. Cada elemento 16 de objetivo tendrá muy probablemente

una única ID, y el archivo de calibración de objetivos activos está ligado a este

identificador. Este procedimiento está cartografiado en la figura 1 O.

15

Durante la fase de certificación de la célula de trabajo en la planta de

fabricación, el archivo de calibración permite que el espacio de pixeles del

elemento 16 de objetivito sea definido con respecto a otro marco de

coordenadas (tal como todo, pieza o herramienta). Esto se logra estableciendo

un sistema de metrología externo en el marco de coordenadas deseado y,

20

seguidamente, midiendo al menos 3 posiciones de objetivo sobre el elemento

16 de objetivo. Uno de tres o más pares de datos más adecuados

(coordenadas de objetivo activo del archivo de calibración, marco de

coordenadas externas del dispositivo de metrología externo) genera la matriz

del marco de coordenadas externas de objetivo activo a marco de coordenadas

25

externas.

La figura 11 resume un procedimiento nuevo de cómo un objetivo activo montado en el dispositivo 55 robótica puede ser definido con respecto a dicho marco de coordenadas de herramientas. El elemento 16 de objetivo ya tiene un marco de coordenadas predefinido por medio del procedimiento de calibración descrito en la figura 1 O. Usando un sistema de metrología externo que informe en el marco de coordenadas de EDHB, se pueden encajar objetivos adecuados en las espigas de la placa 44, y sus posiciones se pueden registrar en el archivo de calibración. Si se hace esto en al menos tres de estos objetivos, la relación objetivo activo a EDHB se puede calcular por medio de una mejor adecuación entre los valores de las coordenadas de la herramienta y los valores de las coordenadas del objetivo predefinidas almacenados en el archivo de calibración. SI, antes de insertar el elemento 16 de objetivo en (por ejemplo) tres orificios de espiga del EDHB, las coordenadas de herramienta de estos tres orificios de espiga se pueden medir y registrar por medio del sistema de metrología externo, esto permite la posibilidad de sustituir un elemento 16 de objetivo defectuoso por otro elemento 16 de objetivo de sustitución en el EDHB sin necesidad de posterior certificación (ni el. uso de un sistema de metrología externo) para determinar la relación objetivo activo a EDHB. Esto se puede realizar exigiendo que (por ejemplo) las tres espigas de la parte posterior de la placa 44 sean registradas el espacio de coordenadas del objetivo activo durante el procedimiento de certificación en laboratorio. Cuando se sustituye el elemento 16 de objetivo, la nueva conversión objetivo activo a EDHB se puede computar encajando mejor las posiciones de espiga calibradas en el espacio de objetivo de las posiciones de orificio de espiga en el espacio de herramienta del EDHB.

La figura 12 resume un procedimiento nuevo de cómo se monta el elemento 16 de de objetivo en la célula de trabajo y se puede definir con respecto a dicho marco de coordenadas de la célula de trabajo. El elemento 15 de objetivo ya tiene un marco de coordenadas predefinido por medio del procedimiento de calibración descrito en la figura 1 O. Usando un sistema de metrología externo que informa en el marco de coordenadas universal, objetivos adecuados pueden encajarse en las espigas de la placa de objetivo activo, y sus posiciones se pueden registrar en coordenadas universales. SI se hace esto con al menos 3 de estos objetivos, se puede calcular la relación

objetivo activo a todo por medio de una mejor adecuación entre los valores de coordenadas universales y los valores de las coordenadas del objetivo predefinidas almacenados en el archivo de calibración. Si, antes de la inserción del objetivo activo en (por ejemplo) 3 orificios de espiga de un montaje fijo, las coordenadas universales de estos 3 orificios de espiga se pueden medir y registrar por medio del sistema de metrología externo, seguidamente esto permite que la habilidad de sustituir un elemento 16 de de objetivo por un elemento 16 de de objetivo de sustitución en el montaje fijo sin necesidad de certificación posterior (ni el uso de un sistema de metrología externo) para determinar la relación objetivo activo a todo. Esto se puede lograr exigiendo que (por ejemplo) las tres espigas de la parte posterior de la placa 44 sean registradas en el espacio de coordenadas del objetivo activo durante el procedimiento de certificación en laboratorio. Cuando se sustituye el elemento 16 de de objetivo, la nueva transformación de objetivo activo a universal puede ser computada encajando mejor las posiciones de espiga calibradas en el espacio del objetivo a las posiciones de orificios de espiga en el montaje fijo del

espacio universal.

La figura 13 resume un procedimiento nuevo de cómo el elemento 16 de

de objetivo montado en un punto de control de la pieza puede ser definido con

respecto tanto al marco de coordenadas universales de la célula de trabajo

5

como al marco de coordenadas de la pieza. Aquí ''punto de control" se refiere a

una ubicación sobre la pieza/maquina que se describe con precisión en las

coordenadas de la pieza; los "punto de control" normalmente sirven como

referencias de alineación magistral para al menos algunas partes del

procedimiento de producción/ensamblaje. Usando un sistema de metrología

1 O

externo que informe en el marco de coordenadas universales, cada uno de los

puntos de control puede tener asignadas coordenadas universales. Si al menos

3 puntos de control se miden de esta manera, la transformación de pieza a

universal se puede calcular mediante ua mejor adecuación ya que cada punto

de control tiene asignado un valor de las coordenadas de la pieza. El elemento

15

16 de de objetivo ya tiene marco de coordenadas predefinido por medio del

procedimiento de calibración descrito en la figura 1 O.

Usando el sistema de metrología externo que informa en el marco de

coordenadas universales, los objetivos adecuados pueden encajarse en las

espigas de la placa de objetivo activo, y sus posiciones se pueden registrar en

20

coordenadas universales. Dado que la transformación de pieza a universal ya

es conocida, estos mismos puntos pueden también tener asignadas

coordenadas de pieza. SI esto se hace con al menos 3 de estos objetivos, se

puede calcular ambas relaciones, objetivo activo a universal y objetivo activo a

pieza, por medio de un mejor encaje entre los valores de las coordenadas

25

/universal/pieza y valores de coordenadas de objetivo predefinidas

almacenadas en el fichero de calibración. No es realmente necesario determinar la transformación de pieza a universal para definir la relación objetivo a pieza. Sin embargo, es conveniente medir la transformación de pieza a universal en esta etapa con el fin de comprobar esto comparándolo con la relación pare a universal usada en la simulación de ordenador fuera de línea del procedimiento de producción; esencialmente, se valida la ubicación como construido de la pieza en la célula de trabajo frente a la idea de diseño. Con el fin de ser capaz de usar un nuevo objetivo activo en un punto de control de la pieza sin tener que restablecer la relación de objetivo a pieza por medio de un sistema de metrología externo, se tendría que definir las espigas de la placa 44 de objetivo activo en las coordenadas del objetivo durante la calibración en laboratorio del nuevo objetivo. Este procedimiento ya ha sido explicado para los objetivos activos de EDHB y objetivos activos montados fijos, y no difieren aquí de manera alguna. Ahora que las relaciones de objetivo activo a pieza son conocidas para cada· punto de control de la pieza, esta información se puede usar para determinar la postura de la pieza como ubicada en coordenadas universales, siempre que las tres LV de las balizas a los objetivos activos sobre la pieza no sean paralelos entre sí.

La figura 14 resume un procedimiento nuevo de cómo la baliza 12 montada en la célula de trabajo puede ser definida con respecto al marco de coordenadas universales de la célula de trabajo. La baliza 12 está comandada para orientar el haz de láser en una orientación deseada. El elemento 16 de de objetivo, quizás montado en un trípode que se puede mover alrededor de la célula de trabajo, está ubicado de manera tal que el haz de láser de la baliza choca con la estructura fotosensible del elemento 16 de de objetivo. El

elemento 16 de de objetivo ya tiene un marco de coordenadas predefinido por

medio del procedimiento de calibración descrito en la figura 1 O. Usando un

sistema de metrología externo que informa en el marco de coordenadas

universales, los objetivos adecuados pueden encajarse en las espigas de la

placa 44 de objetivo activo, y sus posiciones pueden registrarse en

coordenadas universales. Si esto se hace con al menos tres de estos

objetivos, se puede calcular la relación de objetivo activo a universal por medio

de una mejor adaptación entre los valores de las coordenadas universales y

los valores de las coordenadas de objetivo predefinidas almacenados en el

archivo de calibración. El ordenador soluciona el centro exacto del láser sobre

la estructura fotosensible e informa de este punto en coordenadas universales.

La baliza 12 también informa del vector del haz de láser en  

baliza junto con el valor de (x,y,z) de la abertura de salida del láser en las

coordenadas de la baliza.

A continuación, se repite el procedimiento con al menos otras dos posturas de la baliza. Para lograr los mejores resultados, la segunda y la tercera posturas de la balíza crearían conjuntos mutuamente ortogonales con la primera posición. Tenemos ahora tres líneas distintas definidas el marco de coordenadas de la balíza (tres posiciones de inicio (x, y, z) de la abertura de salida del láser junto con tres vectores) que deben intersectar tres puntos el coordenadas universales. Esta es información suficiente para solucionar la transformación de baliza a universal. Sin embargo, si la precisión de la baliza es limitada (habilidad nativa para determinar su vector de orientación o la posición de la abertura de salida del láser), se puede muy bien desear incluir más de 3 mediciones de posición/postura al calcular la transformación de baliza a universal. Una vez que se conoce la transformación de baliza a universal, la baliza será capaz de dirigir el haz de láser en cualquier punto de coordenados universales comandado. Asimi~mo, si la transformación de pieza a universal es también conocida, la baliza será también capaz de orientar a cualquier coordenada de pieza comandada.

Las figuras 15 y 16 resumen un procedimiento nuevo de determinación de la postura de 6 GOL de un EDHB de dispositivo de movimiento proyectando haces de láser sobre al menos 3 objetivos activos montados en EDHB. La figura 11 describe el procedimiento por el que objetivos activos montados en EDHB se definen con respecto al marco de coordenadas de EDHB. De esta manera, siempre que una baliza oriente un haz de láser sobre la estructura fotosensible del elemento 16 de de objetivo, el centro exacto del láser puede tener asignado un valor de coordenadas de herramienta. Por medio de la transformación de baliza a universal, el haz de láser puede ser descrito como una línea en el marco de coordenadas universales. Así, para un determinado elemento 16 de de objetivo, se sabe que el valor de las coordenadas de la herramienta debe existir en algún punto a lo largo de esta "línea universal".

Cuando esta información sea conocida por 3 o más objetivos activos, la postura de 6 GOL del EDHB se puede calcular, supuesto que al menos 3 de las "líneas universales" no son paralelas entre sí. En casos en los que se usen solamente 3 "líneas universales", la situación óptima tendría las 3 ortogonales entre sí, con uno de los objetivos activos ubicado lo más próximamente posible al PCH del EDHB manteniendo al mismo tiempo un espaciado suficiente entre todos los objetivos activos para minimizar los efectos de "brazo de palanca" sobre la posición del PCH. Aunque esta situación perfecta no siempre se puede lograr, se puede obtener precisión extra usando más de 3 líneas de visión. Esto se lograría usando más de 3 pares de baliza/objetivo activo, o en situaciones donde el robot es fijo, teniendo algunas de las balizas más de un objetivo activo.

La figura 17 resume un procedimiento nuevo de determinación de la postura de 6 GOL de una pieza con respecto al marco de coordenadas universales de la célula de trabajo proyectando haces de láser sobre la menos 3 objetivos activos montados en la pieza. La figura 13 describe el procedimiento por el que los objetivos activos montados en la pieza son definidos inicialmente con respecto al marco de coordenadas de la pieza. De esta manera, siempre que una baliza oriente un haz de láser sobre la estructura fotosensible de un objetivo activo montado en la pieza, el centro exacto del láser puede tener asignado un valor de coordenadas de la pieza. Por medio de la transformación de baliza a universal, el haz de láser puede ser definido como una línea del marco de coordenadas universales. Así, en un determinado objetivo activo se sabe que un valor de coordenadas de la pieza debe existir en algún punto a lo largo de esta "línea universal". Cuando esta información sea conocida para al menos 3 o más objetivos activos, se puede calcular la postura de 6 GOL de la pieza en el marco de coordenadas universales de la pieza, supuesto que al menos 3 de esta "líneas universales" no sean paralelas entre sí. La situación óptima sería 3 "líneas universales" ortogonales entre sí incidiendo objetivos activos unidos a la pieza. Aunque esta situación perfecta raramente se lograría, se obtendría precisión extra usando más de 3 líneas de visión. El conocimiento de la transformación de pieza a universal permite que los recorridos o posiciones de trabajo del dispositivo o

dispositivos de movimiento (almacenados en programas cinemátícos) sean

modificados, supuesto que la posición de la pieza en curso no difiere

demasiado de la posición de la pieza nominal (de diseño).

Esta posición de la pieza nominal puede haberse usado durante la

simulación robótica fuera de línea inicial de un o más recorridos o posiciones

de trabajo programadas del dispositivo de movimiento. De esta manera es

posible definir rotaciones y cambios "seguros" de la parte en curso por medio

de la simulación de la vía de movimiento fuera de línea. Por supuesto, la

definición de posturas de la pieza como "seguras" se haría también sin ayuda

de simulaciones de programación fuera de línea, donde las posturas del

dispositivo de movimiento (posición de pieza en curso) podrían compararse con

las almacenadas de cada posición de trabajo en el programa o programas

cinemáticos de uno o más dispositivos de movimiento. La  

figura 17 describe cómo esta misma metodología podría aplicarse a un sistema

robótico guiado "paletizado".

La figura 18 resume un procedimiento nuevo de presentación de "cambios" del sistema de metrología propuesto dentro de una célula de trabajo. Los cambios pueden producirse debido a cambios de temperatura en el entorno de fabricación (considérese una baliza montada sobre una estructura de acero alta, o un procedimiento de perforación un ala de espacio aéreo cuya ·terminación dura 16 horas). De estas manera, las transformaciones de baliza a universal 6 baliza a pieza se pueden actualizar periódicamente. En la figura 18 se mencionan otras 3 situaciones que se pueden corregir de la misma manera cuando cambia la temperatura, a saber, sustituyendo una baliza defectuosa, monitorizando el cambio de palet a célula de trabajo en un sistema robótica

guiado paletizado, o recuperando la relación de baliza a universal en una baliza móviL EN cualquiera de estos casos, la baliza actualizaría su transformacuón de baliza a universal (o baliza a pieza) midiendo al menos tres objetivos activos montados fijos (en la célula de trabajo, sobre un palé, sobre una pieza). Este procedimiento es totalmente análogo al de la figura 14, con la excepción de que los objetivos activos no están siendo desplazados temporalmente alrededor de la célula de trabajo durante un procedimiento de calibración inicial

La figura 19 describe el procedimiento de corrección de una postura de dispositivo de movimiento usando el sistema de metrología nuevo. Es bastante sencillo y no merece más explicación aquí. También se incluye una descripción de la combinación de un dispositivo de movimiento, un sensor de metrología como herramienta y el nuevo sistema de metrología para crear un dispositivo de inspección asequible. Esta es una tona ligeramente diferente a la de uso principal del sistema, ya que se necesita solamente definir la posición del sensor de metrología en una posición de trabajo, supuesto que el "campo de visión" de dicho sensores es más flexible la imprecisión del dispositivo de movimiento (es decir, el sensor de no contacto puede ver no obstante su objetivo previsto, ya que tiene un "campo de visión" suficientemente grande para superar la imprecisión de postura del dispositivo de movimiento). Hasta este punto, todas las descripciones han asumido la corrección de posturas estáticas de un dispositivo de movimiento. El último recuadro de texto de la figura 19 explica qué modificaciones pueden ser necesarias para que el sistema de metrología propuesto pueda funcionar como un sistema de corrección de recorridos.

Aunque la invención ha sido descrita con referencia a una realización ejemplar, los expertos en la técnica entenderán que se pueden hacer varios cambios que los equivalentes pueden ser sustituidos por elementos de la misma sin salir del ámbito de la invención. Además, pueden hacerse muchas modificaciones para adaptar una situación o material concreto a las

5 enseñanzas de la invención sin salir del ámbito esencial de la misma. Por lo tanto, se pretende que la invención no se limita a la realización concreta revelada como el mejor modo contemplado para llevar a cabo esta invención, sino que la invención incluirá todas las realizaciones que estén dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un sistema para mejora de la precísión robótica que comprende;

   al menos un dispositivo robótica adaptable al movimiento multiaxial y

   que presenta un brazo que tiene un extremo de herramienta de brazo

   que tiene un eje central para realizar varias operaciones en una pieza

   de trabajo;

   una pluralídad de dispositivos multiaxiales para generar haces de luz

   orientados con respecto al menos a uno de dichos dispositivos

   robóticas; y

   una pluralidad de elementos de objetivo desmontable~ conectados a

   dicho extremo de herramienta de brazo, estando cada uno de dichos

   elemetos de objetivo precertificado para orientar dicho extremo de

   herramienta de brazo con respecto a la pieza de trabajo en seis

    la

   pieza de trabajo cuando cada uno de dichos elementos de objetivo

   es activado por dichos dispositivos multiaxiales.

2. 2.

   Un sistema como el definido en la reivindicacíón 1, en el que cada uno de dichos elementos de objetivo presenta una base formada de al menos uno de entre materiales metálicos y no metálicos y que presenta una pluralidad de aberturas definidas en la misma.

3. 3.

   Un sistema como el definido en la reivindicación 2, en el que dicha base presenta una pluralidad de elementos receptores desmontable y que pueden unirse a las respectivas aberturas definidas en dicha base y una pluralidad de objetivos de calibración soportados por los respectivos elementos receptores.

4. 4.

   Un sistema como el definido en la reivindicación 3, en el que dicha base incluye además una estructura fotosensible definida en dicha base.

5. 5.

   Un sistema como el definido en la reivindicación 4, que incluye un alojamiento que encapsula cada uno de dichos elementos de objetivo, teniendo dicho alojamiento un dispositivo obturador.

6. 6.

   Un sistema como el definido en la reivindicación 5, que incluye un controlador comunicado de manera que puede operar con dichos dispositivos multiaxiales, con dicho dispositivo robótica y con dichos elementos de objetivo.

7. 7.

   Un sistema para mejora de la precisión robótica que comprende:

   una pluralidad de dispositivos robóticas adaptables al movimiento multiaxial y que presentan un brazo que tiene un extremo de herramienta de brazo que tiene un eje central para realizar al menos una operación sobre una pieza de trabajo en un primer periodo de tiempo;

   una pluralidad de dispositivos multiaxíales para proyectar haces de

   luz orientados con respecto a dicho dispositivo robótica;

   una pluralidad de elementos de objetivo desmontables conectados a

   dicho extremo de herramienta de brazo de cada uno de dichos

   dispositivos robóticas, estando cada uno de dichos elementos de

   objetivo precertificado para orientar dicho extremo de herramienta de

   brazo con respecto a la pieza de trabajo y realizar operaciones sobre

   la pieza de trabajo cuando cada uno de dichos elementos de objetivo

   es activado por dichos dispositivos multiaxiales; y

   un controlador comunicado de manera que puede operar con dichos

   elementos de objetivo, dicha pluralidad de dispositivos multiaxiales y

   dicha pluralidad de dispositivos robóticos para manipular al menos

   uno de dichos dispositivos multiaxiales para activar al menos uno de

   dichos elementos de objetivo dentro de un segundo periodo de

   tiempo inferior al primer período de tiempo, con lo que se guía al

   menos otro de dichos dispositivos robóticas.

8. 8.

   Un sistema como el definido en la reivindicación 7, en el que cada uno de dichos elementos de objetivo presenta una base formada de al menos uno de entre materiales metálicos y no metálicos y que presenta una pluralidad de aberturas definidas en la misma.

9. 9.

   Un sistema como el definido en la reivindicación 8, en el que dicha base presenta una pluralidad de elementos receptores desmontables que pueden unirse a las respectivas aberturas definidas en dicha base y una

   pluralidad de objetivos de calibración soportados por los respectivos

   elementos receptores.

10. 10.

    Un sistema como el definido en la reivindicación 9, en el que dicha base

    5

    incluye además una estructura fotosensible definida en dicha base.

11. 11.

    Un sistema como el definido en la reivindicación 1 O que incluye un

    alojamiento que encapsula cada uno de dichos elementos de objetivo,

    teniendo dicho alojamiento un dispositivo obturador.

    10