WO2002075299A1 - Verfahren zum prüfen von schweisspunkten mittels einer robotervorrichtung mit einer an einem roboterarm angebrachten ultraschall-prüfsonde und entsprechende robotervorrichtung - Google Patents

Verfahren zum prüfen von schweisspunkten mittels einer robotervorrichtung mit einer an einem roboterarm angebrachten ultraschall-prüfsonde und entsprechende robotervorrichtung Download PDF

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WO2002075299A1
WO2002075299A1 PCT/EP2002/003039 EP0203039W WO02075299A1 WO 2002075299 A1 WO2002075299 A1 WO 2002075299A1 EP 0203039 W EP0203039 W EP 0203039W WO 02075299 A1 WO02075299 A1 WO 02075299A1
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Johannes Stelter
Matej Leskovar
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Amatec Robotics Gmbh
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    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01N2291/267—Welds
    • G01N2291/2672—Spot welding

Definitions

  • the present invention relates to a method for checking welding spots by means of a robot device with an ultrasound test probe attached to a robot arm and a corresponding robot device.
  • DE 43 15 794 AI discloses a method and a device for the non-destructive testing of objects with ultrasound.
  • JP 93 25 136 A discloses the scanning of objects with a robot device with an ultrasound test probe attached to the upper arm.
  • EP 0 074 457 A2 discloses a measuring method for determining defects in weld seams by means of ultrasound.
  • industrial robots are increasingly being used for the testing of components, in particular vehicle body parts in the automotive industry.
  • These robots are equipped with an optical measuring system, for example, and can be used very flexibly for complicated test tasks, particularly in places that are difficult to access.
  • the ultrasound probe in order to obtain a good test echo, the ultrasound probe must be tilted in a certain direction by a certain angle with respect to the surface normal. In the manual test, one is found
  • An object of the present invention is to provide a method for checking welding spots by means of a robot device with an ultrasound test probe attached to a robot arm, and a corresponding robot device that enable a suitable test position to be found quickly and precisely.
  • this object is achieved by the method specified in claim 1 or the robot device specified in claim 20.
  • the method according to the invention and the corresponding robot device have the advantage over the known approaches that a suitable test position can be found quickly and robustly.
  • the test results are not dependent on the daily form of the examiner. This ensures a high level of reducibility.
  • the robot has a significant speed advantage over human testers and, if necessary, more points or all points can be included in the test.
  • the running costs are also significantly lower.
  • the acquisition costs may also be lower because fewer test units are required for the same test scope.
  • the welding parameters of the previous welding robots can be automatically influenced during production. For example, a necessary change of electrodes can be noticed and carried out at an early stage and quality assurance can be carried out as a result.
  • a predetermined parameter of the ultrasound signal preferably an amplitude parameter, which serves as a criterion for adjusting the orientation, indicates a probability of the possibility of classification.
  • a second change in the orientation is determined
  • the predetermined parameter of the ultrasound signal indicates an increasing probability for the possibility of classification
  • a third direction of change of the orientation corresponding to the first degree of freedom of the robot arm is determined in the first orientation corresponding to the first degree of freedom and the second orientation corresponding to the second degree of freedom, in which the predetermined parameter (A) of the ultrasonic signal has an increasing probability indicates the possibility of classification; and recording further ultrasound signals when changing the orientation corresponding to the first degree of freedom in the first change direction until a third orientation corresponding to the first degree of freedom is reached, at which the parameter indicates a local maximum of the probability of the possibility of classification.
  • a fourth direction of change of the orientation corresponding to the second degree of freedom of the robot arm is determined in the first orientation corresponding to the first degree of freedom and the second orientation corresponding to the second degree of freedom, in which the predetermined parameter of the ultrasonic signal has a greater probability for indicates the possibility of classification; and recording further ultrasound signals when changing the orientation corresponding to the second degree of freedom in the fourth direction of change until a fourth orientation corresponding to the second degree of freedom is reached, at which the parameter indicates a local maximum of the probability of the possibility of classification.
  • the first degree of freedom is a rotation about a first axis in the plane of the welding point.
  • the second degree of freedom is a rotation about a second axis in the plane of the welding point, which is perpendicular to the first axis.
  • the initial orientation is an essentially vertical orientation with respect to the plane of the welding point.
  • the predetermined parameter is an amplitude parameter, which is composed of one or more echo amplitudes of the ultrasound signal.
  • the predetermined parameter is the sum of the entry echo (EEA) and the largest of the following echoes.
  • the orientation for the second degree of freedom is set to a predetermined value; recording additional ultrasound signals when changing the orientation for the first degree of freedom over a first predetermined adjustment range; and storing all orientations of the first degree of freedom at which the parameter indicates a local maximum of the probability for the possibility of classification.
  • the orientation for the first degree of freedom is set to a predetermined value; recording additional ultrasound signals when changing the orientation for the second degree of freedom over a second predetermined adjustment range; and storing all orientations of the second degree of freedom at which the parameter indicates a local maximum of the probability of the possibility of classification.
  • test measurements are carried out on the orientations of the first or second degree of freedom, at which the parameter indicates a local maximum of the probability for the possibility of classification, in a sequence of decreasing probability.
  • the following steps are carried out on the respective orientation of the first or second degree of freedom, at which the parameter indicates a local maximum of the probability for the possibility of classification: Determination of a fifth direction of change of the orientation corresponding to a first degree of freedom of the Robotic arm in which the predetermined parameter (A) of the ultrasound signal indicates an increasing probability of the possibility of classification; and recording further ultrasound signals when the orientation changes in accordance with the first degree of freedom in the fifth change direction.
  • further ultrasound signals are recorded when the orientation changes in accordance with the first degree of freedom in the fifth direction of change until a fifth orientation in accordance with the first degree of freedom is reached, at which the parameter is a local maximum of the probability for the possibility of classification displays.
  • a sixth direction of change of the orientation is determined in accordance with a second degree of freedom of the robot arm in the fifth orientation, in which the predetermined parameter of the ultrasound signal indicates an increasing probability of the possibility of classification; and recording additional ultrasound signals when changing the
  • a seventh direction of change of the orientation corresponding to the first degree of freedom of the robot arm is determined in the fifth orientation corresponding to the first degree of freedom and the sixth orientation corresponding to the second degree of freedom, in which the predetermined parameter of the ultrasound signal increases the probability of the possibility the classification indicates; and recording further ultrasound signals when changing the orientation corresponding to the first degree of freedom in the seventh direction of change until a seventh orientation is reached according to the first degree of freedom at which the parameter indicates a local maximum of the probability for the possibility of classification.
  • an eighth direction of change of the orientation corresponding to the second degree of freedom of the robot arm is determined in the sixth orientation corresponding to the first degree of freedom and the seventh orientation corresponding to the second degree of freedom, in which the predetermined parameter of the ultrasound signal increases the probability of the possibility the classification indicates; and recording further ultrasound signals when changing the orientation in accordance with the second degree of freedom in the eighth change direction until an eighth orientation in accordance with the second degree of freedom is reached, at which the parameter indicates a local maximum of the probability of the possibility of classification.
  • the initial orientation is set by moving to a certain welding point without an ultrasonic test probe attached, and a touchdown with a suitable contact pressure is set taking into account the ultrasonic test signals.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a robot system structure to explain an embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a flow chart to illustrate an embodiment of the method according to the invention for checking welding spots
  • FIG. 3 shows a further flow chart to illustrate the embodiment of the method according to the invention for checking welding spots
  • Amplitude parameter A (%) for different values of the angles ß and ⁇ .
  • Figure 1 shows a schematic representation of the structure of a robot device according to the invention for checking welding spots.
  • a welding object B for example a sheet metal structure, is fed to a welding robot 7, welded there, and fed to the measuring robot 1 via the production line L. who carries out the actual inspection of the welding points in order to create a checked object GB.
  • the welding robot 7 and the measuring robot 1 are connected to a common database 6, which contains, among other things, information about the location of the welding points, so that the measuring robot 1 is able, with the aid of the image processing device 5, all welding points SP on the welding object B to approach.
  • FIG. 2 shows a flow chart to illustrate an embodiment of the method according to the invention for checking welding spots.
  • step S10 using the information from the database 6 and using the image processing Direction 5 approaching the welding point SP to be checked in step S10.
  • the ultrasonic test probe 10 is then placed on the weld point SP to be tested in an initial orientation in step S20.
  • FIG. 4 shows this initial position or initial orientation of the ultrasound test probe 10 on the welding object B, which here consists of two sheets B1, B2, which are connected to one another by a welding point SP.
  • the ultrasonic test probe 10 has a rubber membrane 100 at its lower end, by means of which it can be placed on the welding point SP and pressed elastically.
  • the rubber membrane 100 ensures good sound transmission. When fitting, the rubber membrane 100 is pressed onto the welding point SP with a certain pressure.
  • SIG in FIG. 4 denotes a signal line (not explained in more detail) for forwarding the ultrasound test signals from the ultrasound test probe 10 to a device for classifying the test.
  • the classification device can use the ultrasound echoes to classify whether classification is possible at all and, if so, the respective welding point is a good welding point or not. In order to have to carry out this classification at all, the shape of the ultrasound signal must meet certain requirements.
  • the robot arm When starting off, which is denoted by step S1 in FIG. 2, the robot arm is thus aligned with the ultrasound test probe 10 in the initial orientation, which before in the present example there is a vertical orientation with respect to the plane of the welding point SP. If the welding point lies on a curved surface, the plane of the welding point is understood to mean the corresponding tangential plane.
  • the plane of the welding point lies in the x / y plane of the coordinate system shown in FIG.
  • the test probe is arranged parallel to the z-axis in the initial orientation.
  • a suitable touchdown pressure can be set with the aid of the ultrasound test signals.
  • 5 shows the time profile of a typical ultrasonic test signal when the rubber membrane 100 is correctly arranged parallel to the z-axis.
  • the ultrasound test signal then has a pronounced entry echo EEA. If the rubber membrane 100 is not placed correctly, the first echo is later and its amplitude is much lower.
  • the setup can be easily controlled by analyzing the first echo.
  • FIG. 5 shows that the signal has a number of further echoes RWEA1, RWEA2, ..., which can either be back wall echoes or false echoes.
  • the classification device Based Based on the form and the time course of these echoes, the classification device creates a classification or judges the welding point as unclassifiable.
  • step S30 is the recording of a first ultrasound signal in the initial orientation.
  • This first recorded ultrasound signal provides a specific form of the ultrasound signal to be evaluated. If the signal can be classified, the procedure is terminated. This also applies to all subsequent test measurements. If the signal cannot be classified, a change in the orientation of the ultrasound test probe 10 is initiated by means of the robot arm.
  • the angle ⁇ 0 ° is thus initially maintained in step S30 and the angle ⁇ is varied by +/- 0.5 ° around the zero point while taking two measurements. This makes it possible to determine in which direction of rotation for the angle ⁇ the amplitude parameter A and thus the probability that a classification can be carried out increases.
  • step S30 the robot arm is continuously moved in the previously defined direction of rotation about the y-axis, which lies in the plane of the welding point SP. rotates and a further ultrasound signal is recorded, which supplies a further amplitude parameter value A for the signal to be analyzed.
  • the ultrasonic test probe 10 is pivoted about the x-axis, which is orthogonal to the y-axis and, as mentioned above, also lies in the plane of the welding point. With regard to this pivoting about the x-axis, too, the rotation continues from zero degrees until the first local maximum MAX5 is found during this rotation.
  • step S60 in the further value of the angle ⁇ determined in this way, the direction of rotation for the angle is determined ⁇ the amplitude parameter A increases and then a further adjustment about the x-axis is carried out in this direction of rotation until a further local maximum is reached at a further value of the angle ⁇ .
  • step S60 A more extensive search is then initiated in step S70, which is described below with reference to FIG. 3.
  • FIG. 8 shows a typical topology of the amplitude parameter A (%) for different values of the angles ⁇ and ⁇ . As shown, there is a pronounced main maximum, but it is possible that the adjustment up to step S ⁇ O leads to an unclassifiable secondary maximum.
  • the angle ⁇ is first set to a predetermined value, for example 0 °, in step S 100. Then in step S 100 there is a swiveling with respective ultrasound measuring points over the entire adjustment range around the y-axis, ie the angle ⁇ , typically from -2 ° to 2 °.
  • the angle settings of the angle ⁇ of all local maximum values MAXI, MAX2, MAX3 of the amplitude parameter A are stored in step S110 during such a ⁇ scan. In the present case, these would be the values ß ⁇ ß ⁇ and ß ⁇ , ⁇ corresponding to MAXI, MAX2, MAX3 in FIG. 6.
  • step S120 an adjustment about the x-axis is carried out next according to step S120, the value of ⁇ being kept constant at a predetermined value, for example 0 °.
  • the swiveling with respective ultrasound measuring points also extends over the entire adjustment range by the x
  • steps S30 to S60 according to FIG. 2 are carried out again, that is to say determining the direction and determining the next local maximum in the determined direction for ⁇ - ⁇ - ⁇ - ⁇ .
  • step S170 of FIG. 3 steps S30 to S60 according to FIG. 2 are carried out again, that is to say determining the direction and determining the next local maximum in the determined direction for ⁇ - ⁇ - ⁇ - ⁇ .

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Prüfen von Schweisspunkten (SP) mittels einer Robotervorrichtung (1) mit einer an einem Roboterarm angebrachten Ultraschall-Prüfsonde (10), wobei ausgehend von einer Ausgangsorientierung in Bezug auf einen jeweiligen zu prüfenden Schweisspunkt (SP) Prüfmessungen solange in unterschiedlichen Orientierungen nacheinander durchgeführt werden, bis ein von einer mit der Ultraschall-Prüfsonde (10) verbundenen Klassifizierungseinrichtung klassifizierbares Ultraschallsignal für den zu prüfenden Schweisspunkt (SP) vorliegt oder der zu prüfende Schweisspunkt (SP) von der Klassifizierungseinrichtung als nicht klassifizierbar eingestuft wird, mit den Schritten: Ermitteln einer ersten Änderungsrichtung der Orientierung entsprechend einem ersten Freiheitsgrad (β) des Roboterarms in der Ausgangsorientierung, in der ein vorbestimmter Parameter (A) des Ultraschallsignals eine grösser werdende Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt; und Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad (β) in der ersten Änderungsrichtung.

Description

Verfahren zum Prüfen von Schweißpunkten mittels einer Robotervorrichtung mit einer an einem Roboterarm angebrachten Ultraschall-Prüfsonde und entsprechende Robotervorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Schweißpunkten mittels einer Robotervorrichtung mit einer an einem Roboterarm angebrachten Ultraschall-Prüfsonde und eine entsprechende Robotervorrichtung.
Die DE 43 15 794 AI offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Gegenständen mit Ultraschall .
Die JP 93 25 136 A offenbart die Abtastung von Gegenständen mit einer Robotervorrichtung mit einer am oberen Arm angebrachten Ultraschall-Prüfsonde.
Die EP 0 074 457 A2 offenbart ein Messverfahren zur Fehlerbestimmung in Schweißnähten mittels Ultraschall.
Obwohl auf beliebige Roboter anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf einen Industrieroboter zur Ultraschall-Prüfung von Schweißpunkten von Fahrzeug-Karosserieteilen erläutert.
In der Automobilindustrie ist heutzutage die Materialverbindung von Blechen durch Punktschweißen weit verbreitet. So finden sich an einer Automobilkarosserie durchschnittlich etwa 3000 bis 3500 Schweißpunkte. Viele davon liegen an mechanisch kritischen Stellen, so dass die höchsten Qualitätsansprüchen genügen müssen. Daher spielt die Qualitätssicherung von Punktschweißungen eine wichtige Rolle in der Produktion. Heute wird eine Prüfung durch eine Kombination der konventionellen „Hammer & Meißel- Technik" mit der inzwischen bewährten Ultraschallprüfung durchgeführt. Aufgrund des meisten sehr hohen Produktionsaufkommens ist man 5 in der Regel nicht in der Lage, sämtliche Schweißpunkte manuell zu prüfen, sondern muss sich auf Stichproben beschränken.
Allgemein kommen für die Prüfung von Bauteilen, insbesonde- .0 re Fahrzeug-Karosserieteilen in der Automobilindustrie, zunehmend Industrieroboter zum Einsatz. Diese Roboter sind mit einem beispielsweise optischen Meßsystem ausgestattet und können sehr flexibel für komplizierte Prüfaufgaben, insbesondere an schwer zugänglichen Stellen eingesetzt wer- .5 den.
Eine Automatisierung der Prüfung von Schweißpunkten mittels einer an einem Roboterarm angebrachten Ultraschall-Prüfsonde gestaltet sich insofern schwierig, als dass zunächst iO eine Orientierung der Prüfsonde zum Schweißpunkt gefunden werden muss, in der ein brauchbares klassifizierbares Ultraschallsignal erhältlich ist. Eine derart geeignete Orientierung ist in der Regel nicht eine zur Ebene des Schweißpunktes senkrechte Orientierung.
!5
Vielmehr muss zum Erhalten eines guten Prüfechos die Ultraschallsonde gegenüber der Flächennormalen in einer bestimmten Richtung um einem bestimmten Winkel verkippt werden . Bei der manuellen Prüfung geschieht das Auffinden einer
10 solchen geeigneten Orientierung durch ein visuelles Feedbackverfahren . Diese Methode würde sich j edoch bei Roboterarmen als zeitaufwendig und umständlich gestalten . Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Prüfen von Schweißpunkten mittels einer Robotervorrichtung mit einer an einem Roboterarm angebrachten Ultraschall-Prüfsonde und eine entsprechende Robotervorrichtung zu schaffen, die es ermöglichen, schnell und präzise eine geeignete Prüfposition zu finden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren bzw. die in Anspruch 20 angegebene Robotervorrichtung gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die entsprechende Robotervorrichtung weisen gegenüber den bekannten Lösungsansät- zen den Vorteil auf, dass eine geeignete Prüfposition schnell und robust aufgefunden werden kann. Die Prüfergeb- nisse sind nicht abhängig von der jeweiligen Tagesform des Prüfers. Dadurch ist eine hohe Reduzierbarkeit gewährleistet. Gegenüber menschlichen Prüfern hat der Roboter einen wesentlichen Geschwindigkeitsvorteil, und gegebenenfalls können mehr Punkte bzw. alle Punkte in die Prüfung eingeschlossen werden. Auch sind die laufenden Kosten wesentlich geringer. Die Anschaffungskosten fallen unter Umständen e- benfalls geringer aus, da für den gleichen Prüfumfang weni- ger Prüfeinheiten benötigt werden. Beim Einsatz in der Fertigungslinie kann während der Fertigung automatisch auf die Schweißparameter der vorangegangen Schweißroboter Einfluss genommen werden. So kann beispielsweise auch ein notwendiger Wechsel der Elektroden frühezeitig bemerkt und durchge- führt werden und dadurch eine Qualitätssicherung vollzogen werden. Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, dass ein einfacher Verstellweg zum Auffinden eines geeigneten Prüfpunktes angegeben wird, ohne dass stets der gesamte Verstellbereich vollständig abgesucht 5 werden muss. Als Kriterium für die Verstellung der Orientierung dient ein vorbestimmter Parameter des Ultraschallsignals, vorzugsweise ein Amplitudenparameter, der eine Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt. - -0
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
L5 Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung werden weitere Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad in der ersten Änderungsrichtung aufgenommen werden, bis eine erste Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad erreicht ist, an der der Parameter ein
-0 lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgen ein Ermitteln einer zweiten Änderungsrichtung der Orientierung
_5 entsprechend einem zweiten Freiheitsgrad des Roboterarms in der ersten Orientierung, in der der vorbestimmte Parameter des Ultraschallsignals eine größer werdende Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt; und ein Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der
30 Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad in der zweiten Änderungsrichtung, bis eine zweite Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad erreicht ist, an der der Parameter ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgen ein Ermitteln einer dritten Änderungsrichtung der Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad des Roboterarms in der ersten Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad und der zweiten Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad, in der der vorbestimmte Parameter (A) des Ultraschallsignals eine größer werdende Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt; und ein Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad in der ersten Änderungsrichtung, bis eine dritte Orientierung entspre- chend dem ersten Freiheitsgrad erreicht ist, an der der Parameter ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgen ein Ermitteln einer vierten Änderungsrichtung der Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad des Roboterarms in der ersten Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad und der zweiten Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad, in der der vorbestimmte Parameter des Ultra- schallsignals eine größer werdende Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt; und ein Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad in der vierten Änderungsrichtung, bis eine vierte Orientierung entspre- chend dem zweiten Freiheitsgrad erreicht ist, an der der Parameter ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der erste Freiheitsgrad eine Verdrehung um eine erste Achse in der Ebene des Schweißpunktes.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der zweite Freiheitsgrad eine Verdrehung um eine zweite Achse in der Ebene des Schweißpunktes, welche senkrecht zur ersten Achse liegt, ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Ausgangsorientierung eine im wesentlichen senkrechte Orientierung bezüglich der Ebene des Schweißpunktes.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der vorbestimmte Parameter ein Amplitudenparameter, der sich aus einem oder mehreren Echoamplituden des Ultraschallsignals zusammensetzt .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der vorbestimmte Parameter die Summe des Eintrittsechos (EEA) und des größten der folgenden Echos.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgen ein Einstellen der Orientierung für den zweiten Freiheitsgrad auf einen vorbestimmten Wert; ein Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung für den ersten Freiheitsgrad über einen ersten vorgegebenen Verstellbereich; und ein Speichern aller Orientierungen des ersten Freiheitsgrades, an denen der Parameter ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgen ein Einstellen der Orientierung für den ersten Freiheitsgrad auf einen vorbestimmten Wert; ein Aufnehmen weiterer Ultra- schallsignale bei Ändern der Orientierung für den zweiten Freiheitsgrad über einen zweiten vorgegebenen Verstellbereich; und ein Speichern aller Orientierungen des zweiten Freiheitsgrades, an denen der Parameter ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizie- rung anzeigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt ein Durchführen vom Prüfmessungen an den Orientierungen des ersten bzw. zweiten Freiheitsgrades, an der der Parameter ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt, in einer Rangfolge abnehmender Wahrscheinlichkeit.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden an der jeweiligen Orientierung des ersten bzw. zweiten Freiheitsgrades, an der der Parameter ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt, folgende Schritte durchgeführt: Ermitteln einer fünften Änderungsrichtung der Orientierung entsprechend ei- nem ersten Freiheitsgrad des Roboterarms, in der der vorbestimmte Parameter (A) des Ultraschallsignals eine größer werdende Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt; und Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad in der fünften Änderungsrichtung. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden weitere Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad in der fünften Änderungsrichtung aufgenommen werden, bis eine fünfte Orientie- rung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad erreicht ist, an der der Parameter ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgen ein Ermitteln einer sechsten Änderungsrichtung der Orientierung entsprechend einem zweiten Freiheitsgrad des Roboterarms in der fünften Orientierung, in der der vorbestimmte Parameter des Ultraschallsignals eine größer werdende Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt; und ein Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der
Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad in der sechsten Änderungsrichtung, bis eine sechste Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad erreicht ist, an der der Parameter ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgen ein Ermitteln einer siebenten Änderungsrichtung der Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad des Roboterarms in der fünften Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad und der sechsten Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad, in der der vorbestimmte Parameter des Ultraschallsignals eine größer werdende Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt; und ein Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad in der siebenten Änderungsrichtung, bis eine siebente Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad erreicht ist, an der der Parameter ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgen ein Ermitteln einer achten Änderungsrichtung der Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad des Roboterarms in der sechsten Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad und der siebenten Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad, in der der vorbestimmte Parameter des Ultraschallsignals eine größer werdende Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt; und ein Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad in der achten Änderungsrichtung, bis eine achte Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad erreicht ist, an der der Parameter ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die
Ausgangsorientierung dadurch eingestellt, dass ein bestimmter Schweißpunkt ohne aufgesetzte Ultraschall-Prüfsonde angefahren, wobei ein Aufsetzen mit geeignetem Aufsetzdruck unter Berücksichtigung der Ultraschall-Prüfsignale einge- stellt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es z eigen :
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Robotersystemaufbaus zur Erläuterung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 einen Fließplan zur Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Prüfen von Schweißpunkten;
Fig. 3 einen weiteren Fließplan zur Darstellung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Prüfen von Schweißpunkten;
Fig. 4 die anfängliche Lage bzw. Anfangsorientierung der Ultraschall-Prüfsonde auf dem Schweißobjekt;
Fig. 5 den Zeitverlauf eines Ultraschall-PrüfSignals;
Fig. 6 die Winkelabhängigkeit des Amplitudenparameters A des Ultraschallsignals vom Drehwinkel ß um die y- Achse bei nicht vorhandener Verdrehung um die x- Achse;
Fig. 7 die Winkelabhängigkeit des Amplitudenparameters A des Ultraschallsignals vom Drehwinkel γ um die x- Achse bei Verdrehung von ß = 1,5° um die y-Achse; und Fig. 8 eine Darstellung einer typischen Topologie des
Amplitudenparameters A(%) für verschiedene Werte der Winkel ß und γ.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche o- der funktionsgleiche Komponenten.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Robotervorrichtung zum Prüfen von Schweißpunkten.
Die Robotervorrichtung gemäß Figur 1 u fasst einen Messroboter 1 mit einer Ultraschall-Prüfsonde 10 und einer Bildverarbeitungsvorrichtung 5. Ein Schweißobjekt B, zum Bei- spiel eine Blechstruktur, wird einem Schweißroboter 7 zugeführt, dort verschweißt, und über die Fertigungslinie L dem Messroboter 1 zugeführt, welcher die eigentliche Prüfung der Schweißpunkte vornimmt, um ein geprüftes Objekt GB zu erstellen. Der Schweißroboter 7 und der Messroboter 1 sind mit einer gemeinsamen Datenbank 6 verbunden, welche unter anderem Informationen über die Lage der Schweißpunkte enthält, so dass der Messroboter 1 in der Lage ist, unter gleichzeitiger Zuhilfenahme der Bildverarbeitungsvorrichtung 5, sämtliche Schweißpunkte SP auf dem Schweißobjekt B anzufahren.
Figur 2 zeigt einen Fließplan zur Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Prüfen von Schweißpunkten .
Zunächst erfolgt unter Verwendung der Informationen aus der Datenbank 6 und unter Verwendung der Bildverarbeitungsvor- richtung 5 ein Anfahren des zu prüfenden Schweißpunktes SP in Schritt SlO. Am zu prüfenden Schweißpunktes SP erfolgt dann ein Aufsetzen der Ultraschall-Prüfsonde 10 in einer Anfangsorientierung in Schritt S20.
Figur 4 zeigt diese anfängliche Lage bzw. Anfangsorientierung der Ultraschall-Prüfsonde 10 auf dem Schweißobjekt B, welches hier aus zwei Blechen Bl, B2 besteht, die durch einen Schweißpunkt SP miteinander verbunden sind.
Die Ultraschall-Prüfsonde 10 weist eine Gummimembran 100 an ihrem unteren Ende auf, mittels dem sie auf den Schweißpunkt SP aufsetzbar und elastisch andrückbar ist. Dabei sorgt die Gummimembran 100 für eine gute Schalleinleitung. Beim Aufsetzen wird der Gummimembran 100 mit einem bestimmten Druck auf den Schweißpunkt SP aufgedrückt. SIG in Figur 4 bezeichnet eine nicht näher erläuterte Signalleitung zum Weiterleiten der Ultraschall-PrüfSignale der Ultraschall- Prüfsonde 10 an eine Einrichtung zur Klassifikation der Prüfung.
Die Klassifizierungseinrichtung kann anhand der Ultraschallechos eine Klassifizierung vornehmen, ob eine Klassifizierung überhaupt möglich ist und, falls ja, der jeweili- ge Schweißpunkt ein guter Schweißpunkt ist oder nicht. Um diese Klassifizierung überhaupt durchführen zu müssen, muss die Form des Ultraschallsignals bestimmten Voraussetzungen unterlegen.
Beim Anfahren, das in Figur 2 mit Schritt SlO bezeichnet ist, erfolgt also ein Ausrichten des Roboterarms mit der Ultraschall-Prüfsonde 10 in die Ausgangsorientierung, wel- ehe bei dem vorliegenden Beispiel eine senkrechte Orientierung bezüglich der Ebene des Schweißpunktes SP ist. Sollte der Schweißpunkt auf einer gekrümmten Fläche liegen, so sei unter der Ebene des Schweißpunktes die entsprechende Tan- gentialebene verstanden.
Die Ebene des Schweißpunktes liegt, wie Figur 4 entnehmbar, in der x/y-Ebene des in Figur 4 gezeigten Koordinatensystems. Mit anderen Worten ist die Prüfsonde bei diesem Bei- spiel in der Ausgangsorientierung parallel zur z-Achse angeordnet .
Ein geeigneter Aufsetzdruck kann unter Zuhilfenahme der Ultraschall-Prüfsignale eingestellt werden. Fig. 5 zeigt den Zeitverlauf eines typischen Ultraschall-PrüfSignals, wenn die Gummimembran 100 korrekt parallel zur z-Achse angeordnet ist. Insbesondere weist das Ultraschall-Prüfsignal dann ein ausgeprägtes Eintrittsecho EEA auf. Ist die Gummi- membran 100 nicht korrekt aufgesetzt, so liegt das erste Echo zeitlich später und ist viel geringer in seiner Amplitude. So kann das Aufsetzen durch Analysieren des ersten Echos einfach gesteuert werden.
Weiterhin hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, eine gewisse weitere Erhöhung des Anpressdrucks vorzusehen, z.B. durch eine konstante weitere Annäherung um eine kleine Wegstrecke, z.B. 1 mm, wenn bereits die Sollform des ersten Echos vorhanden ist.
Weiterhin ist Fig. 5 entnehmbar, dass das Signal eine Reihe von weiteren Echos RWEA1, RWEA2, ... aufweist, welche entweder Rückwandechos oder Fehlerechos sein können. Anhand der Form und des Zeitverlauf dieser Echos erstellt die Klassifikationseinrichtung eine Klassifikation oder beurteilt den Schweißpunkt als unklassifizierbar .
Als nächstes folgt, wie in Figur 2 mit Schritt S30 bezeichnet, das Aufnehmen eines ersten Ultraschallsignals in der Ausgangsorientierung. Dieses erste aufgenommene Ultraschallsignal liefert eine bestimmte Form des auszuwertenden Ultraschallsignals. Ist das Signal klassifizierbar, bricht die Prozedur ab. Dies gilt auch für alle folgenden Prüfmessungen. Falls das Signal nicht klassifizierbar ist, wird eine Veränderung der Orientierung der Ultraschall-Prüfsonde 10 mittels des Roboterarms eingeleitet.
Dazu wird der Amplitudenparameter
A = EEA + Ma (RWEA1, RWEA2, ... )
herangezogen, der ein Maß für die Wahrscheinlichkeit ist, dass eine Klassifizierung durchgeführt werden kann.
Somit wird zunächst in Schritt S30 der Winkel γ = 0° beibehalten und der Winkel ß unter Aufnahme zweier Messungen um +/- 0,5° um den Nullpunkt variiert. Dadurch kann ermittelt werden, in welcher Drehrichtung für den Winkel ß der Amplitudenparameter A und damit die Wahrscheinlichkeit ist, dass eine Klassifizierung durchgeführt werden kann, ansteigt.
Als nächstes wird in Schritt S30 der Roboterarm um die y- Achse, welche in der Ebene des Schweißpunktes SP liegt, kontinuierlich in der zuvor festgelegten Drehrichtung ver- dreht und ein weiteres Ultraschallsignal aufgenommen, welches einen weiteren Amplitudenparameterwert A für das zu analysierende Signal liefert.
Es erfolgt ein Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei sukzessivem Verschwenken des Roboterarms in dieselbe Drehrichtung, bis eine erste Winkeleinstellung ßλ ermittelt ist, an der ein Ultraschallsignal mit einem lokalen Maximum MAXI des Amplitudenparameters A vorliegt.
LO
Die Winkelabhängigkeit des Amplitudenparameters A des Ultraschallsignals vom Drehwinkel ß um die y-Achse bei nicht vorhandener Verdrehung um die x-Achse ist in Figur 6 gezeigt.
L5
Wie aus Figur 6 ersichtlich, gibt eine Anzahl lokaler Maxi- ma MAXI, MAX2, MAX3, MAX4, welche prinzipiell mit größer werdendem Drehwinkel ß anfahrbar wären. Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform erfolgt jedoch die .0 Verstellung um die y-Achse jedoch nur solange, bis das erste lokale Maximum MAXI gefunden ist. Dieser Wert der Verstellung um die y-Achse, hier ßΛ = 1,5°, wird dann konstant gehalten.
-5 Erneut mit Bezug auf Figur 2 erfolgt hierauf unter Konstanthaltung des Winkels ß entsprechend dem ersten lokalen Maximum MAXI, hier ßλ = 1,5°, in Schritt S40 die Aufnahme weiterer Messungen bei Variation des Winkels γ um 0°. Dadurch kann ermittelt werden, in welcher Drehrichtung für 0 den Winkel ß der Amplitudenparameter A und damit die Wahr- scheinlichkeit ist, dass eine Klassifizierung durchgeführt werden kann, ansteigt.
Dann erfolgt ein Verschwenken der Ultraschall-Prüfsonde 10 um die x-Achse, welche zur y-Achse orthogonal verläuft und, wie oben erwähnt, ebenfalls in der Ebene des Schweißpunktes liegt. Auch hinsichtlich dieser Verschwenkung um die x- Achse wird solange ausgehend von einer Verschwenkung um die x-Achse von Null Grad weiter gedreht, bis ein erstes loka- les Maximum MAX5 bei dieser Verdrehung gefunden ist.
Fig. 7 zeigt die Winkelabhängigkeit des Amplitudenparameters A des Ultraschallsignals vom Drehwinkel γ um die x- Achse bei Verdrehung von ß = 1,5° um die y-Achse.
Auch hier können je nach Verstellwinkel um die x-Achse verschiedene lokale Maxima MAX5, MAX6, MAX7 erreicht werden, doch stoppt das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform beim Winkel γΛ = 2°, an dem das erste lokale Maximum MAX5 er- reicht ist.
Bei dieser Ausführungsfor wird dann in Schritt S50 beim Winkel γΛ = 2° erneut ermittelt, in welcher Drehrichtung für den Winkel ß der Amplitudenparameter A zunimmt und dann eine weitere Verstellung um die y-Achse in dieser Drehrichtung geführt, bis ein weiteres lokales Maximum an einem weiteren Wert des Winkels ß erreicht wird.
Dann in Schritt S60 beim so ermittelten weiteren Wert des Winkels ß ermittelt, in welcher Drehrichtung für den Winkel γ der Amplitudenparameter A zunimmt und dann eine weitere Verstellung um die x-Achse in dieser Drehrichtung geführt, bis ein weiteres lokales Maximum an einem weiteren Wert des Winkels γ erreicht wird.
In der Mehrzahl der Fälle ist die hier gezeigte Verstellprozedur derart robust, dass bis zu diesem Punkt längst ein klassifizierbares Signal gefunden wurde, also bereits vorher abgebrochen wurde. Es kann jedoch in gewissen Fällen vorkommen, dass man bis zum Schritt S60 kein klassifizierbares Signal aufgefunden hat. Dann wird eine ausgedehntere Suche in Schritt S70 eingeleitet, welche nachstehend mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben wird.
Zur Darstellung der allgemeinen Problematik hinsichtlich des Auffindens von geeigneten Maxima findet sich in Figur 8 eine Darstellung einer typischen Topologie des Amplitudenparameters A(%) für verschiedene Werte der Winkel ß und γ. Wie gezeigt, gibt es ein ausgeprägtes Hauptmaximum, doch ist es möglich, das die Verstellung bis zum Schritt SβO zu einem unklassifizierbaren Nebenmaximum führt.
Mit anderen Worten müsste die Robotervorrichtung, wenn sie das Hauptmaximum jedes Mal finden sollte, eine komplette Abtastung des gesamten ß/γ-Gebietes mit einem bestimmten
Raster durchführen. Eine solche vollständige Abtastung wäre jedoch sehr zeitaufwendig und daher nicht gewünscht. Daher ist es zweckmäßiger, wie der vorliegenden Ausführungsform zunächst bestimmte lokalen Maximalwerte anzufahren und dort auszuprobieren, ob eine Ultraschall-Prüfmessung dort ein klassifizierbares Signal liefert oder nicht. Sollte dies mit dem in Bezug auf Figur 2 erläuternden Verfahren nicht gelingen, so kann man sich mit einer vereinfachten weiteren Abtastung des ß/γ-Gebietes behelfen, wel- ehe nunmehr unter Bezugnahme auf Figur 3 näher erläutert wird.
Gemäß Figur 3 wird bei Schritt SlOO zunächst der Winkel γ auf einen vorgegebenen Wert eingestellt, beispielsweise 0°. Dann erfolgt in Schritt SlOO eine Verschwenkung mit jeweiligen Ultraschall-Messpunkten über den gesamten Verstellbereich um die y-Achse also den Winkel ß, und zwar typischerweise von -2° bis 2°. Hier werden die Winkeleinstellungen des Winkel ß aller lokalen Maximalwerte MAXI, MAX2, MAX3 des Amplitudenparameters A bei einem derartigen ß-Scan in Schritt S110 gespeichert. Im vorliegenden Fall wären das die Werte ß\ ß Λ und ßΛ,λ entsprechend MAXI, MAX2, MAX3 in Fig. 6.
In analoger Weise dazu wird als nächstes gemäß Schritt S120 eine Verstellung um die x-Achse vorgenommen, wobei der Wert von ß auf einem vorbestimmten Wert konstant gehalten wird, beispielsweise 0°.
Die Verschwenkung mit jeweiligen Ultraschall-Messpunkten geht ebenfalls über den gesamten Verstellbereich um die x-
Achse also den Winkel γ, und zwar typischerweise von -2° bis 2°. Hier werden die Winkeleinstellungen des Winkel γ aller lokalen Maximalwerte des Amplitudenparameters A bei einem derartigen γ-Scan in Schritt S130 gespeichert. Anschließend erfolgt in Schritt S140 das Anfahren des größten Maximums, hier beispielsweise MAX3 bei ß = 7,7° und γ = 0°.
Dort werden im Schritt S150 von Fig. 3 erneut die Schritte S30 bis S60 gemäß Fig. 2 durchgeführt, also Richtungsermittlung und Ermitteln des nächsten lokalen Maximums in der ermittelten Richtung für ß-γ-ß-γ.
Ist man bis dahin immer noch nicht am Ziel, erfolgt in Schritt S160 das Anfahren des nächstgrößten Maximums, hier beispielsweise MAX4 bei ß = 10° und γ = 0°.
Dort werden im Schritt S170 von Fig. 3 erneut die Schritte S30 bis S60 gemäß Fig. 2 durchgeführt, also Richtungsermittlung und Ermitteln des nächsten lokalen Maximums in der ermittelten Richtung für ß-γ-ß-γ.
Weitere Ultraschall-Prüfmessungen in der Reihenfolge der Größe der aufgefundenen Maxima erfolgen dann solange, bis ein Prüfpunkt mit ausreichender Signalamplitude zur Klassifizierung gefunden ist.
Sollte bei keinem der gespeicherten Maxima eine Klassifizierung möglich sein, wird der entsprechende Schweißpunkt als nicht klassifizierbar eingestuft.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevor- zugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie dar- auf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar .
Insbesondere ist die genannte Anwendung nur beispielhaft und beliebig verallgemeinerbar.
BEZUGSZEICHENLISTE :
B Schweißobjekt
7 Schweißroboter
L Fertigungslinie
1 Messroboter
5 Bildverarbeitungseinrichtung GB geprüftes Schweißobjekt
10 Ultraschall-Prüfsonde
6 Datenbank 100 Gummimembran SP Schweißpunkt B1,B2 Bleche
SIG Signal x, y, z Koordinatenachsen ß^ γ Drehwinkel um y bzw. x
EEA Eintrittsecho
RWEA1, RWEA2 Rückwand- bzw. Fehlerechos

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Prüfen von Schweißpunkten (SP) mittels einer Robotervorrichtung (1) mit einer an einem Roboterarm angebrachten Ultraschall-Prüfsonde (10), wobei ausgehend von einer Ausgangsorientierung in Bezug auf einen jeweiligen zu prüfenden Schweißpunkt (SP) Prüfmessungen solange in unterschiedlichen Orientierungen nacheinander durchgeführt werden, bis ein von einer mit der Ultraschall-Prüfsonde (10) verbundenen Klassifizierungseinrichtung im Hinblick auf eine aktuelle Prüfmessung klassifizierbares Ultraschallsignal für den zu prüfenden Schweißpunkt (SP) vorliegt oder der zu prüfende Schweißpunkt (SP) von der Klas- sifizierungseinrichtung als nicht klassifizierbar einge- stuft wird, mit den Schritten:
Aufnehmen eines ersten Ultraschallsignals in der Ausgangsorientierung;
Ermitteln einer ersten Änderungsrichtung der Orientierung entsprechend einem ersten Freiheitsgrad (ß) des Roboterarms, der zwei nderungsrichtungen aufweist, ausgehend von der Ausgangsorientierung, in der ein vorbestimmter Parameter (A) des Ultraschallsignals eine größer werdende Wahr- scheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt, durch Verändern der Orientierung in mindestens eine der beiden Änderungsrichtungen und Aufnehmen eines jeweiligen Ultraschallsignals; und Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad (ß) in der ersten Änderungsrichtung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad (ß) in der ersten Ände- rungsrichtung aufgenommen werden, bis eine erste Orientierung (ßΛ) entsprechend dem ersten Freiheitsgrad erreicht ist, an der der Parameter (A) ein lokales Maximum (MAXI) der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Schritte:
Ermitteln einer zweiten Änderungsrichtung der Orientierung entsprechend einem zweiten Freiheitsgrad (γ) des Roboterarms, der zwei weitere Änderungsrichtungen aufweist, ausge- hend von der ersten Orientierung (ßΛ)r in der der vorbestimmte Parameter (A) des Ultraschallsignals eine größer werdende Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt, durch Verändern der Orientierung in mindestens eine der beiden weiteren Änderungsrichtungen und Aufnehmen eines jeweiligen Ultraschallsignals; und
Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad (γ) in der zweiten Änderungsrichtung, bis eine zweite Orientierung (γΛ) entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad erreicht ist, an der der Parameter ein lokales Maximum (MAX5) der Wahr- scheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt .
4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Schritte:
Ermitteln einer dritten Änderungsrichtung der Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad (ß) des Roboterarms ausgehend von der ersten Orientierung (ßΛ) entsprechend dem ersten Freiheitsgrad und der zweiten Orientierung (γΛ) entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad, in der der vorbestimmte Parameter (A) des Ultraschallsignals eine größer werdende Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt, durch Verändern der Orientierung in inde- stens eine der beiden Änderungsrichtungen und Aufnehmen eines jeweiligen Ultraschallsignals; und
Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad (ß) in der ersten Änderungsrichtung, bis eine dritte Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad erreicht ist, an der der Parameter (A) ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Schritte:
Ermitteln einer vierten Änderungsrichtung der Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad (γ) des Roboterarms ausgehend von der ersten Orientierung (ßλλ) entsprechend dem ersten Freiheitsgrad und der zweiten Orientierung (γΛ) entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad, in der der vorbestimmte Parameter (A) des Ultraschallsignals eine größer werdende Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt, durch Verändern der Orientierung in min- destens eine der beiden weiteren Änderungsrichtungen und Aufnehmen eines jeweiligen Ultraschallsignals;
Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad in der vier- ten Änderungsrichtung, bis eine vierte Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad erreicht ist, an der der Parameter (A) ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Freiheitsgrad eine Verdrehung um eine erste Achse (y) in der Ebene des Schweißpunktes (SP) ist .
7. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Freiheitsgrad eine Verdrehung um eine zweite Achse (x) in der Ebene des Schweißpunktes (SP), welche senkrecht zur ersten Achse (y) liegt, ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsorientierung eine im wesentlichen senkrechte Orientierung bezüglich der Ebene des Schweißpunktes (SP) ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Parameter (A) ein Amplitudenparameter ist, der sich aus einem oder mehreren Echoamplituden des Ultraschallsignals zusammensetzt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Parameter (A) die Summe des Eintrittsechos
(EEA) und des größten der folgenden Echos (RWEAl, RWEA2, ... ) ist .
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 10, gekennzeichnet durch die Schritte:
Einstellen der Orientierung für den zweiten Freiheitsgrad (γ) auf einen vorbestimmten Wert (0°);
Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung für den ersten Freiheitsgrad (ß) über einen ersten vorgegebenen Verstellbereich; und
Speichern aller Orientierungen des ersten Freiheitsgrades (ß) , an denen der Parameter (A) ein lokales Maximum der
Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt .
12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Schritte:
Einstellen der Orientierung für den ersten Freiheitsgrad (ß) auf einen vorbestimmten Wert (0°); Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung für den zweiten Freiheitsgrad (γ) über einen zweiten vorgegebenen Verstellbereich; und
Speichern aller Orientierungen des zweiten Freiheitsgrades (γ) , an denen der Parameter (A) ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch die Schritte:
Durchführen vom Prüfmessungen an den Orientierungen des ersten bzw. zweiten Freiheitsgrades (ß, γ) , an der der Para- meter (A) ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt, in einer Rangfolge abnehmender Wahrscheinlichkeit.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von der jeweiligen Orientierung des ersten bzw. zweiten Freiheitsgrades (ß, γ) , an der der Parameter (A) ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt, folgende Schritte durchgeführt werden:
Ermitteln einer fünften Änderungsrichtung der Orientierung entsprechend einem ersten Freiheitsgrad (ß) des Roboterarms, in der der vorbestimmte Parameter (A) des Ultraschallsignals eine größer werdende Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt, durch Verändern der Orientierung in mindestens eine der beiden Ände- rungsrichtungen und Aufnehmen eines jeweiligen Ultraschallsignals; und
Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orien- tierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad (ß) in der fünften Änderungsrichtung.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Ultraschallsignale bei Ändern der Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad (ß) in der fünften Änderungsrichtung aufgenommen werden, bis eine fünfte Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad erreicht ist, an der der Parameter (A) ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung an- zeigt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die Schritte:
Ermitteln einer sechsten Änderungsrichtung der Orientierung entsprechend einem zweiten Freiheitsgrad (γ) des Roboterarms ausgehend der fünften Orientierung, in der der vorbestimmte Parameter (A) des Ultraschallsignals eine größer werdende Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassi- fizierung anzeigt, durch Verändern der Orientierung in mindestens eine der beiden weiteren Änderungsrichtungen und Aufnehmen eines jeweiligen Ultraschallsignals; und
Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orien- tierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad (γ) in der sechsten Änderungsrichtung, bis eine sechste Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad erreicht ist, an der der Parameter ein lokales Maximum (MAX5) der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch die Schritte:
Ermitteln einer siebenten Änderungsrichtung der Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad (ß) des Roboter- arms ausgehend von der fünften Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad und der sechsten Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad, in der der vorbestimmte Parameter (A) des Ultraschallsignals eine größer werdende Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizie- rung anzeigt, durch Verändern der Orientierung in mindestens eine der beiden Änderungsrichtungen und Aufnehmen eines jeweiligen Ultraschallsignals;
Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orien- tierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad (ß) in der siebenten Änderungsrichtung, bis eine siebente Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad erreicht ist, an der der Parameter (A) ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch die Schritte :
Ermitteln einer achten Änderungsrichtung der Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad (γ) des Roboterarms ausgehend von der sechsten Orientierung entsprechend dem ersten Freiheitsgrad und der siebenten Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad, in der der vorbestimmte Parameter (A) des Ultraschallsignals eine größer werdende Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizie- rung anzeigt, durch Verändern der Orientierung in mindestens eine der beiden weiteren Änderungsrichtungen und Aufnehmen eines jeweiligen Ultraschallsignals;
Aufnehmen weiterer Ultraschallsignale bei Ändern der Orien- tierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad in der achten Änderungsrichtung, bis eine achte Orientierung entsprechend dem zweiten Freiheitsgrad erreicht ist, an der der Parameter (A) ein lokales Maximum der Wahrscheinlichkeit für die Möglichkeit der Klassifizierung anzeigt.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsorientierung dadurch eingestellt wird, daß ein bestimmter Schweißpunkt (SP) ohne aufgesetzte Ultraschall-Prüfsonde (10) angefahren wird, und ein Aufsetzen mit geeignetem Aufsetzdruck unter Berücksichtigung der Ultraschall-Prüfsignale eingestellt wird.
20. Robotervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit:
einer an einem Roboterarm angebrachten Ultraschall-Prüfsonde (10) ;
einer mit der Ultraschall-Prüfsonde (10) verbundenen Klas- sifizierungseinrichtung zur Klassifizierung der Prüfmessungen; einer Versteileinrichtung zum Verstellen des Roboterarms; und
einer Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der jeweiligen Änderungsrichtung entsprechend dem betreffenden Freiheitsgrad (ß, γ) .
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