FR2698306A1 - System for positioning robot - includes steps of determining position of part w.r.t support and position of support on conveyor, when these items are in their desired position operation commences - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé pour le positionnement relatif d'un robot et d'une pièce sur laquelle le robot doit effectuer une opération donnée, ainsi que le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. The present invention relates to a method for the relative positioning of a robot and a part on which the robot must perform a given operation, as well as the device for implementing this method.
Pour réaliser une opération technique automatique sur une pièce, il est nécessaire de connaître sa position dans la zone de travail. Des systèmes mécaniques qui repositionnent chaque pièce dans la même configuration que la précédente, actuellement utilisés pour d'autres applications, peuvent résoudre ce problème. Cependant, cette méthode, bien que fiable, ne donne pas satisfaction sur le plan de la qualité (dégradations des zones de contacts), n'est pas flexible (chaque système est adapté à un type de pièce) et est très coûteuse. To perform an automatic technical operation on a part, it is necessary to know its position in the work area. Mechanical systems that reposition each part in the same configuration as the previous one, currently used for other applications, can solve this problem. However, this method, although reliable, is not satisfactory in terms of quality (degradations of the contact areas), is not flexible (each system is adapted to a type of part) and is very expensive.
La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus en proposant un procédé pour le positionnement relatif d'un robot et d'une pièce sur laquelle le robot doit effectuer une opération donnée, la pièce étant montée rigidement sur un support mobile le long d'un convoyeur, et qui est caractérisé en ce qu'il consiste à successivement déterminer la position de la pièce par rapport au support; déterminer la position du support sur le convoyeur; déduire des résultats des deux étapes précédentes la position de la pièce par rapport au robot; et orienter l'outil du robot selon le résultat de l'étape précédente afin qu'il ait la position voulue par rapport à la pièce pour commencer l'opération donnée. The object of the present invention is to eliminate the above drawbacks by proposing a method for the relative positioning of a robot and a part on which the robot must perform a given operation, the part being rigidly mounted on a mobile support. along a conveyor, and which is characterized in that it consists in successively determining the position of the part with respect to the support; determine the position of the support on the conveyor; deduce from the results of the two preceding steps the position of the part with respect to the robot; and orient the robot tool according to the result of the previous step so that it has the desired position relative to the part to start the given operation.
Dans la configuration où le robot fait partie d'une ligne d'assemblage automatisée, la détermination de la position de la pièce par rapport au support est effectuée une seule fois en tête de ligne d'assemblage par un centre de mesure et les trois dernières étapes précitées sont effectuées à chacun des postes de la ligne d'assemblage comportant un robot. In the configuration where the robot is part of an automated assembly line, the position of the part relative to the support is determined only once at the head of the assembly line by a measurement center and the last three The aforementioned steps are carried out at each of the stations of the assembly line comprising a robot.
Avant de déterminer la position de la pièce par rapport au support, on prévoit une étape permettant de déterminer la position du centre de mesure et de chaque robot par rapport au convoyeur. Before determining the position of the part relative to the support, a step is provided for determining the position of the measurement center and of each robot relative to the conveyor.
Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus est caractérisé en ce qu'il comprend un centre de mesure en tête de ligne d'assemblage équipé de moyens pour déterminer la position de la pièce par rapport à son support; des moyens pour déterminer la position du support par rapport au convoyeur à chaque poste d'assemblage ; et des moyens de calcul aptes à déterminer, à partir de la position du support, la position de la pièce par rapport au robot et le décalage de trajectoire à imposer à l'outil de ce dernier par rapport à une trajectoire théorique d'apprentissage. The device for implementing the method defined above is characterized in that it comprises a measurement center at the head of the assembly line equipped with means for determining the position of the part with respect to its support; means for determining the position of the support relative to the conveyor at each assembly station; and calculation means able to determine, from the position of the support, the position of the part with respect to the robot and the trajectory offset to be imposed on the latter's tool relative to a theoretical learning trajectory.
Les moyens déterminant la position de la pièce par rapport à son support comprennent des moyens pour déterminer la position du support dans un repère donné de l'espace, de préférence un repère lié au centre de mesure; des moyens pour déterminer la position de la pièce dans ce même repère; et des moyens de calcul aptes à déterminer la position relative de la pièce et du support à partir des mesures effectuées par les deux moyens précédents. The means determining the position of the part with respect to its support include means for determining the position of the support in a given coordinate system of space, preferably a coordinate system linked to the center of measurement; means for determining the position of the part in this same reference; and calculation means able to determine the relative position of the part and the support from the measurements made by the two previous means.
Le centre de mesure peut être lui-même un robot. The measurement center can itself be a robot.
Avantageusement, les moyens déterminant la position de la pièce dans le repère précité comprennent un ensemble de capteurs, tels que des capteurs à ultrasons, montés sur une plaque de support portée par le robot formant centre de mesure. Advantageously, the means determining the position of the part in the aforementioned reference include a set of sensors, such as ultrasonic sensors, mounted on a support plate carried by the robot forming the measurement center.
Selon une variante, les moyens déterminant la position de la pièce dans le repère précité comprennent un ensemble de caméras dont chacune est associée à un plan laser qui coupe un élément caractéristique de la pièce. According to a variant, the means determining the position of the part in the aforementioned reference include a set of cameras, each of which is associated with a laser plane which cuts an element characteristic of the part.
Les moyens pour déterminer la position du support par rapport au convoyeur comprennent un ensemble de capteurs, tels que des capteurs à ultrasons, monté sur le convoyeur. The means for determining the position of the support relative to the conveyor comprises a set of sensors, such as ultrasonic sensors, mounted on the conveyor.
Chaque ensemble de capteurs comprend six capteurs dont trois sont situés en regard d'un premier plan de la pièce ou du support, deux en regard d'un deuxième plan différent du premier et un en regard d'un troisième plan différent des deux autres. Each set of sensors comprises six sensors, three of which are located facing a first plane of the part or of the support, two facing a second plane different from the first and one facing a third plane different from the other two.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels:
- la figure 1 représente le dispositif conforme à l'invention utilisé sur une ligne de montage automatisée de lève-vitres sur des portes de véhicules automobiles;
- la figure 2 représente les moyens permettant à un robot de mesure en tête de ligne d'assemblage de déterminer la position d'une porte de véhicule par rapport au robot; et
- la figure 3 est une vue semblable à celle de la figure 2 représentant un robot de montage qui, après calcul du décalage entre le repère de porte initial déterminé en figure 2 et le repère de cette même porte au poste de montage, permet le montage d'un lève-vitre sur cette porte.The invention will be better understood and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly during the explanatory description which follows, made with reference to the appended schematic drawings given solely by way of example illustrating a mode of the invention and in which:
- Figure 1 shows the device according to the invention used on an automated assembly line of window regulators on the doors of motor vehicles;
- Figure 2 shows the means allowing a measuring robot at the head of the assembly line to determine the position of a vehicle door relative to the robot; and
- Figure 3 is a view similar to that of Figure 2 showing a mounting robot which, after calculating the offset between the initial door mark determined in Figure 2 and the mark of the same door at the mounting station, allows mounting a window regulator on this door.
L'invention va être décrite en application au montage robotisé de lèvevitres sur câbles sur des portes de véhicules automobiles mais il est bien évident qu'elle s'applique également à la réalisation de toute autre opération robotisée sur des pièces autres que des portes de véhicules automobiles. The invention will be described in application to the robotic assembly of window regulators on cables on the doors of motor vehicles, but it is obvious that it also applies to the carrying out of any other robotic operation on parts other than vehicle doors. automobiles.
La réalisation d'une opération robotisée consiste d'abord à faire correspondre le repère du robot avec le repère de travail, c'est-à-dire orienter le robot par rapport à la zone de travail. Connaissant une trajectoire ou mouvement de l'outil de travail pour une position du robot et de la pièce, dans le cas présent une porte, on détermine, pour une modification de position de la pièce, le décalage de trajectoire à effectuer par le robot pour que le repère outil corresponde avec le nouveau repère de travail. Pour connaître le décalage, il est nécessaire, pour chaque pièce ou porte, de calculer la position et l'orientation du repère de la pièce par rapport au repère du robot. The realization of a robotic operation consists first of all in matching the reference mark of the robot with the work reference point, that is to say orienting the robot relative to the work area. Knowing a trajectory or movement of the working tool for a position of the robot and of the part, in this case a door, it is determined, for a modification of position of the part, the trajectory shift to be carried out by the robot for that the tool mark corresponds to the new work mark. To know the offset, it is necessary, for each room or door, to calculate the position and the orientation of the reference of the part compared to the reference of the robot.
En se reportant aux figures, la référence 1 désigne un robot formant centre de mesure disposé en tête d'une ligne d'assemblage automatisée 2 de portes 3 comprenant également plusieurs postes de montage 4 dont un seul est représenté pour la simplicité et constitués chacun par un robot de montage. Referring to the figures, the reference 1 designates a robot forming a measurement center placed at the head of an automated assembly line 2 of doors 3 also comprising several mounting stations 4 of which only one is shown for simplicity and each constituted by an assembly robot.
La ligne d'assemblage 2 comprend de plus un convoyeur 5 sur lequel se déplacent des supports 6 sur chacun desquels est montée rigidement une porte 3. The assembly line 2 further comprises a conveyor 5 on which the supports 6 move on each of which a door 3 is rigidly mounted.
Le robot de montage 4 est destiné à saisir d'un présentoir un lève-vitre à câble et à l'assembler à la porte 3 se présentant en face du robot 4. The mounting robot 4 is intended to grasp a cable window lifter from a display and to assemble it to the door 3 appearing opposite the robot 4.
D'une manière générale, le procédé conforme à l'invention consiste en une étape de prise de référence d'une porte 3 sur son support 6 par l'intermédiaire du robot formant centre de mesure 1 de façon à déterminer la position du repère de porte initial R1 (figure 2) dans le repère R2 du robot 1. In general, the method according to the invention consists of a step of taking a reference of a door 3 on its support 6 by means of the robot forming a measurement center 1 so as to determine the position of the reference mark. initial door R1 (figure 2) in the reference mark R2 of robot 1.
L'information relative à cette position est transférée au robot de montage 4 suivant où le repère R3 de la porte 3 est déterminé dans le repère R4 du robot de montage 4 et, pendant ce temps, le robot de montage 4 saisit le lève-vitre à assembler à la porte 3. Un calcul du décalage entre le repère porte initial R1 et le repère porte R3 au poste où se trouve le robot de montage 4 est effectué et, une fois ce calcul terminé, l'organe préhenseur 7 du robot 4 ayant saisi le lève-vitre est orienté en conséquence, puis l'insertion et la fixation du lève-vitre à la porte 3 sont effectuées.The information relating to this position is transferred to the next assembly robot 4 where the mark R3 of the door 3 is determined in the mark R4 of the assembly robot 4 and, during this time, the assembly robot 4 grasps the window regulator to be assembled at door 3. A calculation of the offset between the initial door marker R1 and the door marker R3 at the station where the mounting robot 4 is located is carried out and, once this calculation is completed, the gripping member 7 of the robot 4 having grasped the window regulator is oriented accordingly, then the insertion and fixing of the window regulator to door 3 are carried out.
Plus précisément, le procédé de l'invention consiste à successivement déterminer, une seule fois, par le robot formant centre de mesure 1, la position de la porte 3 par rapport à son support 6; à déterminer la position du support 6 par rapport au convoyeur 5 à chaque poste d'assemblage 4 ; et à déduire des résultats des deux étapes précédentes la position de la porte 3 par rapport au robot de montage 4 et le décalage de trajectoire à imposer au préhenseur 7 de ce dernier par rapport à une trajectoire théorique d'apprentissage déterminé de façon que le préhenseur du robot 4 ait la position voulue par rapport à la porte 3 pour commencer l'assemblage du lève-vitre à la porte 3. Avant de déterminer la position de la porte 3 par rapport au support 6, on détermine la position du robot formant centre de mesure 1 et de chaque robot de montage 4 par rapport au convoyeur 5. More specifically, the method of the invention consists in successively determining, once, by the robot forming the measurement center 1, the position of the door 3 relative to its support 6; determining the position of the support 6 relative to the conveyor 5 at each assembly station 4; and to deduce from the results of the two preceding stages the position of the door 3 relative to the assembly robot 4 and the trajectory offset to be imposed on the gripper 7 of the latter relative to a theoretical learning trajectory determined so that the gripper robot 4 has the desired position relative to door 3 to start the assembly of the window regulator to door 3. Before determining the position of door 3 relative to support 6, the position of the robot forming a center is determined 1 and each mounting robot 4 relative to the conveyor 5.
Le robot formant centre de mesure 1 est équipé de moyens pour déterminer la position de la porte 3 par rapport à son support 6 et qui comprennent des moyens pour déterminer la position du support 6 dans le repère R2 du robot 1, des moyens pour déterminer la position de la porte 3 dans ce même repère; et des moyens de calcul aptes à déterminer la position relative de la porte 3 et du support 6 à partir des mesures effectuées par les deux moyens précédents.Les moyens déterminant la position de la porte 3 dans le repère R2 comprennent un ensemble de six capteurs (non représentés), tels que des capteurs à ultrasons, montés sur une plaque de support 8 fixée à l'organe préhenseur 9 du robot 1 et les moyens déterminant la position du support 6 comprennent également un ensemble de six capteurs (non représentés) fixés par exemple sur le convoyeur 5 et reliés au robot formant centre de mesure 1. Les six capteurs de chaque ensemble mentionné précédemment sont disposés de façon à déterminer la position d'un objet, dans le cas présent le support 6 ou la porte 3, dans l'espace.En effet, pour déterminer la position d'un tel objet dans l'espace, il faut six points répartis sur trois plans différents les uns des autres, à savoir trois points définissant la position dans l'espace d"un des plans de l'objet, deux autres points sur un plan différent du premier fixant le premier plan en rotation, mais comme on ignore encore la position de l'objet suivant une direction parallèle à la ligne d'intersection de ces deux plans, il faut un dernier point sur un troisième plan différent des deux autres fixant l'objet sur cette direction. Sur une porte d'automobile, on peut prendre comme plans de référence par exemple le panneau intérieur, la tranche inférieure et une tranche latérale de la porte. De même, il existe toujours trois plans différents les uns des autres en ce qui concerne le support de porte 6.Ainsi, les six capteurs 10 destinés à déterminer la position du support 6 sont disposés de telle façon que trois d'entre eux soient dans un même plan du repère R5 parallèle au plan contenant le support 6 en forme de plaque, deux autres capteurs 10 soient situés dans un plan différent du premier et le dernier capteur soit situé dans un troisième plan différent des deux autres et parallèle au plan contenant l'un des côtés de la plaque de support 6. Les six capteurs permettant de déterminer la porte 3 dans le repère R2 sont disposés de façon que trois d'entre eux soient situés dans un plan parallèle au panneau intérieur de la porte 3, deux autres dans un plan parallèle à la tranche inférieure de la porte 3 et le dernier dans un troisième plan parallèle au plan contenant la tranche latérale de la porte. The robot forming the measurement center 1 is equipped with means for determining the position of the door 3 relative to its support 6 and which comprise means for determining the position of the support 6 in the reference mark R2 of the robot 1, means for determining the position of door 3 in this same reference; and calculation means capable of determining the relative position of the door 3 and of the support 6 on the basis of the measurements carried out by the two preceding means. The means determining the position of the door 3 in the reference mark R2 comprise a set of six sensors ( not shown), such as ultrasonic sensors, mounted on a support plate 8 fixed to the gripping member 9 of the robot 1 and the means determining the position of the support 6 also include a set of six sensors (not shown) fixed by example on the conveyor 5 and connected to the robot forming the measurement center 1. The six sensors of each set mentioned above are arranged so as to determine the position of an object, in this case the support 6 or the door 3, in the In fact, to determine the position of such an object in space, you need six points distributed on three planes different from each other, namely three points defining the position in the space of one of the planes of the object, two other points on a plane different from the first fixing the first plane in rotation, but as we still ignore the position of the object in a direction parallel to the line of intersection of these two planes, we need a last point on a third plane different from the other two fixing the object on this direction. On an automobile door, one can take as reference planes for example the interior panel, the lower edge and a side edge of the door. Likewise, there are always three different planes from each other with regard to the door support 6. Thus, the six sensors 10 intended to determine the position of the support 6 are arranged so that three of them are in the same plane of the reference R5 parallel to the plane containing the plate-shaped support 6, two other sensors 10 are located in a plane different from the first and the last sensor is located in a third plane different from the other two and parallel to the plane containing l 'one side of the support plate 6. The six sensors for determining the door 3 in the reference R2 are arranged so that three of them are located in a plane parallel to the inner panel of the door 3, two others in a plane parallel to the lower edge of the door 3 and the last in a third plane parallel to the plane containing the side edge of the door.
Les moyens pour déterminer, à chaque poste d'assemblage, la position du support 6 par rapport au convoyeur 5 comprennent également un ensemble de capteurs 11, tels que des capteurs à ultrasons, monté sur le convoyeur 5. The means for determining, at each assembly station, the position of the support 6 relative to the conveyor 5 also include a set of sensors 11, such as ultrasonic sensors, mounted on the conveyor 5.
Trois de ces capteurs sont situés en regard d'un premier plan du support 6 (plan de base de celui-ci), deux sont situés en regard d'un deuxième plan différent du premier (parallèle au plan passant par l'un des côtés de la plaque de support 6) et le sixième capteur est en regard d'un troisième plan différent des deux autres (parallèle au plan contenant un côté différent du côté de la plaque de support 6 mentionné précédemment).Three of these sensors are located opposite a first plane of the support 6 (base plane thereof), two are located opposite a second plane different from the first (parallel to the plane passing through one of the sides of the support plate 6) and the sixth sensor is opposite a third plane different from the other two (parallel to the plane containing a different side of the side of the support plate 6 mentioned above).
Lors de la mesure de la position de la porte 3 par le robot 1, ce dernier se recale par rapport à la porte pour obtenir une résolution suffisante de la prise de référence de la porte sur son support. En effet, s'il y a un décalage important de la porte, un ou plusieurs des capteurs ne se trouvent pas en face du plan prévu et il faut alors recaler le robot I pour qu'il ait une position correcte, la détection et la correction se faisant automatiquement. Le dispositif de mesure à capteur solidaire de la plaque de support 8 du robot 1 peut manquer de souplesse, chaque plaque de support de capteur n'étant adaptée qu'à un type de porte. I1 est préférable dans ce cas d'utiliser un ensemble de caméras dont chacune est associée à un plan laser qui coupe un élément caractéristique de la porte (plan, arête, trou, etc...).Ces caméras, une fois judicieusement placées, peuvent être utilisées pour différents types de porte sans être déplacées. During the measurement of the position of the door 3 by the robot 1, the latter is readjusted relative to the door to obtain a sufficient resolution of the reference point of the door on its support. Indeed, if there is a significant offset of the door, one or more of the sensors are not in front of the planned plane and it is then necessary to readjust the robot I so that it has a correct position, detection and correction done automatically. The sensor measurement device integral with the support plate 8 of the robot 1 may lack flexibility, each sensor support plate being adapted only to one type of door. It is preferable in this case to use a set of cameras, each of which is associated with a laser plane which cuts a characteristic element of the door (plane, edge, hole, etc.). These cameras, once judiciously placed, can be used for different types of door without being moved.
Une fois le robot 1 recalé par rapport à la porte 3, cette dernière est ensuite transférée au robot de montage 4 qui saisit un Iève-vitre sur son présentoir et l'ensemble des six capteurs sur le convoyeur 5 détermine la position du support 6 par rapport au convoyeur 5, la porte 3 étant suffisamment bien fixée sur le support 6 pour que sa position par rapport à celui-ci soit constante. Un calcul est alors effectué, à partir de la position du support 6, pour déterminer la position de la porte 3 par rapport au robot 4 et le décalage de trajectoire à imposer à l'organe préhenseur 7 de ce dernier par rapport à une trajectoire théorique d'apprentissage, la trajectoire de l'organe préhenseur 7 par rapport à la porte 3 étant identique à la trajectoire d'apprentissage par rapport à cette même porte. Once the robot 1 has been reset relative to the door 3, the latter is then transferred to the assembly robot 4 which grasps a window regulator on its display stand and all six sensors on the conveyor 5 determine the position of the support 6 by relative to the conveyor 5, the door 3 being sufficiently fixed on the support 6 so that its position relative to the latter is constant. A calculation is then performed, from the position of the support 6, to determine the position of the door 3 relative to the robot 4 and the trajectory offset to be imposed on the gripping member 7 of the latter relative to a theoretical trajectory learning, the path of the gripper 7 relative to the door 3 being identical to the learning path relative to the same door.
Bien entendu, la position des différents éléments constituant la ligne d'assemblage doit être déterminée précisément. La précision de l'opération technique à accomplir, dans le cas présent la pose d'un lève-vitre sur une porte d'automobile, dépend de la position du premier poste de montage 4 par rapport au robot formant centre de mesure 1 et de la position du poste de montage suivant par rapport au robot de montage 4, positions déterminées une fois pour toutes. La position des capteurs mentionnés précédemment par rapport aux robots 1 et 4 est également déterminée très précisement. Of course, the position of the various elements constituting the assembly line must be determined precisely. The precision of the technical operation to be performed, in the present case the installation of a window regulator on a car door, depends on the position of the first assembly station 4 relative to the robot forming the measurement center 1 and of the position of the next assembly station with respect to the assembly robot 4, positions determined once and for all. The position of the sensors mentioned above with respect to robots 1 and 4 is also determined very precisely.
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