PT763406E - Processo para a determinacao da posicao de um corpo no espaco - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA A DETERMINAÇÃO DA POSIÇÃO DE UM CORPO NO ESPAÇO" A invenção refere-se a um processo para a determinação da posição de um corpo no espaço para efectuar manipulações nele através de várias câmaras electrónicas interactivas com esse e espacialmente separadas com processamento de imagens.

Tais processos para a determinação da posição de um corpo num espaço são necessários sobretudo na produção de veículos, se se tratar na produção em série e manipulações em série de equipar corpos do mesmo tipo com partes adicionais como portas, guarda-lamas, suspensões de rodas e tampas de porta--bagagens. Também pode ser utilizado para realizar manipulações necessárias na .soldadura, pintura e vedação de costuras o mais rápido possível.

Mas não somente no sector da técnica de veículos, mas também em todos os outros sectores, em que um elemento é composto de vários componentes, uma determinação da posição é indispensável para a produção rápida de um elemento deste género, sobretudo com respeito à exactidão e rapidez. Não faltam ensaios com este fim para a realização de medições deste género. É de conhecimento, por exemplo, verificar cantos duma carroçaria de um veículo através de raios laser , memorizar estes valores e correspondentemente a estes valores ajustar os elementos seguintes, para em seguida, por exemplo com ajuda de robots, soldar portas ou também realizar a fixação de tampas de porta-bagagens ou de capots. 1 t rw \1 É porém de conhecimento que através de raios laser não se pode excluir um prejuízo para a saúde. Para a ligação de um elemento com um corpo de base, por exemplo de uma porta de automóvel com uma armação básica, é necessário equilibrar tolerâncias de posição, porque de outra maneira não pode ser realizada uma soldadura exacta, se os lugares para as dobradiças da porta na carroçaria não forem alcançados exactamente ou se entre estes lugares e as dobradiças da porta existir uma distância demasiadamente grande. A consequência de tais ajustes errados é forçadamente uma produção de peças rejeitadas, que têm que ser retomadas com muito trabalho ou directamente postas na sucata.

Como recurso utiliza-se por isso também dispositivos de fixação mecânicos, que dirigem seguramente no tapete rolante os elementos a montar, isso é o corpo básico, para que deste lado já seja dado um pré-ajustamento aproximativo. Tais recursos não somente estão expostos a um desgaste e um ensujamento, mas manifesta-se também muito a tolerância como acima referido na produção do corpo básico. Isto e a exigência sempre mais forte à uma fabricação flexível numa produção mista levam ao que tais métodos já não sejam praticamente utilizáveis. Entende-se por produção mista no caso presente uma produção de não só uma espécie numa linha de produção.

Através da patente com o n° US-A-4 639 878 foi conhecido um método e um equipamento para a fixação automática da posição de um corpo tridimensional num posto de trabalho, em que são utilizadas três câmaras, sendo que cada uma das câmaras grava valores diferentes dum corpo de calibrarão e sendo que adicionalmente um corpo tridimensional é posto em concordância às coordenadas das coordenadas dispostas no corpo, as quais têm a sua origem em aberturas dadas no corpo.

Da patente US é conhecido um processo para a determinação da posição de um corpo no espaço para neste realizar 2 Γ manipulações com várias câmaras electrõnicas interactivas com esse e espacialmente separadas com processamento de imagens, sendo que o corpo é posto no espaço entre as câmaras electrõnicas, é reproduzido sempre um ponto característico no corpo posto no espaço em sempre uma das câmaras electrõnicas a este atribuído, que a posição dele em reprodução com a posição construtiva dada do ponto característico no corpo posto no espaço é processada junto com os valores memorizados e que todos os valores lá processados caracterizam a posição do corpo posto no espaço nos seis graus de liberdade espaciais.

Partindo disto a invenção presente tem por tarefa básica de pôr Um elemento a ser manipulado directamente em relação ao manipulador. Esta tarefa tem segundo a invenção a seguinte solução a) que cada uma de pelo menos três câmaras electrõnicas espacialmente separadas com processamento de imagens grava por ocasião do ajustamento por medição um quadro de calibrarão a ela atribuído com padrão de pontos, processa as imagens dela como também o padrão de pontos para a determinação da posição de cada uma das câmaras no espaço e memoriza a posição respectiva, b) que se efectua separadamente uma medição dos quadros de calibrarão um ao outro, que estes valores também são memorizados, c) que em seguida é posto o corpo no espaço entre as câmaras electrõnicas, d) que sempre um dos pontos característicos no corpo posto no espaço é reproduzido em sempre uma das câmaras electrõnicas a este atribuído, que é processada a posição dele em reprodução com a posição construtiva dada do ponto característico no corpo posto no espaço junto com os valores memorizados e 3 j—' L-Cj ^ e) que todos os valores processados desta maneira caracterizam a posição do corpo posto no espaço nos seis graus de liberdade espaciais.

Considera-se fazer parte da invenção, se as combinações a e b são trocadas reciprocamente. É conseguido desta maneira que independentemente da exactidão da produção do corpo básico sempre no lugar certo, em relação ao manipulador, elementos podem ser instalados no lugar certo do corpo básico, porque o alinhamento do corpo forçadamente por urna transformação de coordenadas entre o sistema de coordenação representante a posição espacial do corpo e o sistema de coordenação do robot ou manipulador, que forçadamente tem que ser ajustado às coordenadas do veículo para conseguir um tratamento certo e seguro sem peças rejeitadas do corpo, por exemplo da armação básica de uma carroçaria. É também possível através deste método efectuar pinturas, isolamentos ou revestimentos exactos no elemento a produzir.

Além disso é também possível um tratamento mecânico de um corpo posto de tal maneira no espaço, se de acordo com a invenção, adicionalmente uma gula de apoio de encontro sustentar o elemento respectivamente a carroçaria, de modo que por exemplo possa ser efectuado um tratamento através de maquinagem de metais.

Um aperfeiçoamento do objecto da invenção consiste em que é determinada a posição de um corpo padrão do mesmo tipo e que a medição de todos os corpos seguintes é relacionada com esse. Consegue-se desta maneira que erros eventuais no ajustamento como também na medição por exemplo em consequência de produção inexacta da carroçaria de base são diminuídos, porque estes erros se reduzem significadamente como erros de ordem maior ao pôr em relação as carroçarias seguintes à carroçaria padrão. 4

L-—*J A seguir é explicado mais pormenorizadamente o procedimento da invenção mediante um exemplo de execução.

Mostram-se em apresentação esquemática:

Figura 1 um processo de ajustamento por medição para a posição de uma câmara relativo ao espaço Figura 2 uma determinação da posição espacial de um corpo em que são realizadas manipulações Figura 3 influência de um posicionamento de um corpo padrão

Na descrição os mesmos elementos nas diferentes figuras são designadas com os mesmos números de referência.

Segundo a figura 1 uma câmara 1 na qual se trata de uma câmara CCD conhecida com processamento de imagens conhecido é optimamente posta em relação com um quadro de calibrarão 2. No quadro de calibrarão 2 encontram-se marcações 3 das quais é conhecida a distância mútua. A câmara 1 é levada à margem do espaço, por exemplo no caso de uma cabina de pintura para pintura de carroçarias de veículos atrás de uma parede da cabina de pintura, para proteger a câmara de danificações e ensujamento de tal modo que fique somente uma pequena abertura na parede, através da qual a câmara 1 pode estabelecer uma relação óptica com o quadro de calibrarão 2 a ela atribuído. 0 único pressuposto para um ajustamento por medição correcto é que a câmara 1 não esteja colocada verticalmente em relação ao quadro de calibrarão 2.

As informações então registadas servem para fixar a posição espacial respectivamente o sistema de coordenadas da câmara 1. Nas outras paredes 4 da cabina de pintura estão colocadas pelo menos duas outras câmaras 1 da mesma maneira e que também trabalham junto com outros quadros de calibrarão. 0 processo do ajustamento por medição foi explicado por razões de simplicidade somente com uma câmara. É porém compreensível, que cada uma das duas outras câmaras pode ser ajustada por medição da mesma maneira.

Depois do ajustamento por medição das câmaras da maneira acima descrita é então num processo separado, como apresentado também na figura 1, determinada a posição dos quadros de calibrarão 2. No exemplo de execução trata-se de três quadros de calibrarão que são medidos por um outro meio de medição, por exemplo teodolitos 5, e cujo resultado é memorizado. O sistema de coordenação 17 apresentada na figura 1 representa o sistema de coordenação de referência para a medição inteira.

Devido a estes valores do ajustamento por medição, compostos pelos valores medidos e memorizados na câmara mediante o processamento de imagens e os valores obtidos pela medição teodolítica dos três quadros de calibrarão, fica determinada a posição da câmara.

Se agora, como mostrado na figura 2, um corpo 6 for posto no espaço, por exemplo através de carris 8 colocados no chão 7, pode então, depois das câmaras 1 serem ajustados por medição no espaço, ser escolhido um ponto qualquer ou mais respectivamente no corpo 6, tratando-se no exemplo de execução de uma carroçaria, nos quais tem ser efectuadas manipulações no corpo 6, por exemplo a colocação de portas ou de tampas ou o ajustamento de pistolas pulverizadores numa instalação de pintura à respectiva superfície do corpo através de robots 9. Mediante as câmaras é reconhecida a posição de um a um sinal característico, cuja posição está memorizada no sistema de coordenação 18 atribuído ao objecto, na imagem gravada mediante o processamento de dados e processada junto com os valores memorizados por ocasião do ajustamento por medição. Disto determina-se a relação entre o sistema de coordenadoras 18 ao sistema de coordenadoras 17. Então os dois robots 9 no exemplo de execução trazem bicos 6 pulverizadores 10 e 11, que possibilitam uma pintura livre de defeitos do veículo. Esses bicos pulverizadores I 0/1 I podem ser substituídos por outras ferramentas auxiliares, por exemplo equipamentos aplicadores de cera que protegem costuras soldadas ou também dispositivos para aparafusar, que colocam peças de chapa com ou sem apoios de encontro respectivos nas carroçarias. Pode-se neste caso utilizar, como já foi explicado na introdução, um apoio de encontro ajustado da mesma maneira de acordo com a invenção, para por exemplo amortecer as forças de perfuração, surgindo por ocasião de fazer o furo, sem que a carroçaria seja deslocado para uma outra posição durante a manipulação.

Na figura 3 é apresentado um exemplo de execução, com o qual é explicado a influência do posicionamento de um corpo padrão para o aumento da exactidão de tratamento. Um corpo padrão 12 é medido como particularmente descrito em figura 1 e 2. Trata-se no corpo padrão de um corpo do mesmo tipo dos corpos a serem tratados em seguida. Através deste procedimento podem ser diminuídos erros que por exemplo surgiram através de inexactidões na produção ou do ajustamento por medição ou erros de medição que surgiram por ocasião da medição do corpo padrão. Restam somente erros de ordem maior. Com as medições seguintes é determinado de um valor de posição fixado por ocasião da medição padrão devido à deslocarão do corpo seguinte a ser manipulado 13 um vector de transposição, que depois no ajustamento do robot apresentado na figura 9 é comparado através de comparação entre a posição real do corpo seguinte a ser manipulado 13 com a posição calculada respectivamente a posição padrão do corpo padrão 12 e fica desta maneira susceptível de ser considerado.

Lisboa, 22 de Maio de 2000 O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL 7

Claims (2)

1. V

   t REIVINDICAÇÕES 1.- Processo para a determinação da posição de um corpo (6) • no espaço para efectuar manipulações nele, através de várias câmaras (1) electrónicas interactivas com esse e espacialmente separadas com processamento de imagens, tendo em consideração a) cada uma de pelo menos três câmaras electrónicas (1) espacialmente separadas com processamento de imagens grava por ocasião do ajustamento por medição um quadro de calibrarão (2) a ela atribuído com padrão de pontos, processa as imagens dela como também o padrão de pontos para a determinação da posição de cada uma das câmaras (1) no espaço e memoriza a posição respectiva, b) se efectua separadamente uma medição (5) dos quadros de calibrarão (2) um ao outro, que estes valores também são memorizados, c) em seguida é posto o corpo (6) no espaço entre as câmaras electrónicas (1) , d) sempre um dos pontos característicos no corpo (6) posto no espaço é reproduzido em sempre uma das câmaras electrónicas (1) a este atribuído, que é processada a posição dele em reprodução com a posição construtiva dada do ponto característico no corpo (6) posto no espaço junto com os valores memorizados e e) todos os valores processados desta maneira caracterizam a posição do corpo (6) posto no espaço nos seis graus de liberdade espaciais. 1
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo que é determinada a posição de um corpo padrão do mesmo tipo e que a medição de todos os corpos (6) seguintes é relacionada a este. Lisboa, 22 de Maio de 2000 O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAI,