專利名稱：：用于借助機(jī)械手加工至少一個(gè)工件上的輪廓線的方法用于借助機(jī)械手加工至少一個(gè)工件上的輪廓線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的方法。
背景技術(shù)：
：為了生產(chǎn)例如汽車車身的目的，這樣將車身零件相對(duì)于彼此定位在容納裝置中，從而使要加工的位置(例如要彼此焊接的邊緣)位于機(jī)械手臂(robotarm)的加工范圍內(nèi)。機(jī)械手臂與工具(在此情形中工具為焊嘴)一起沿著兩個(gè)工件要在其上彼此焊接的路線運(yùn)動(dòng)。通常，這些路線常常并不是直線的，而是根據(jù)車身的形狀彎曲，從而機(jī)械手控制系統(tǒng)(robotcontrolsystem)被對(duì)此編程，機(jī)械手端部可沿著此彎曲的路線前進(jìn)。結(jié)合這一點(diǎn)應(yīng)該注意，由于存在公差、變形等，因而沒有一個(gè)車身零件與另一個(gè)是完全一樣的。為此目的，為了加工車身零件，首先生產(chǎn)出理想車身，該車身被加工和處理成使得公差幾乎達(dá)到零。此高精度地生產(chǎn)出的理想車身，其也被稱為"測(cè)定的車身"或"測(cè)定的車身外殼"，服務(wù)于對(duì)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)進(jìn)行編程的目的。當(dāng)要加工真實(shí)車身時(shí)，此真實(shí)車身被分配到機(jī)械手上或被定位，并且借助多個(gè)照相機(jī)產(chǎn)生圖像記錄，例如要被焊接在一起的輪廓線的圖像記錄，其結(jié)果是可以識(shí)別未對(duì)準(zhǔn)。由此產(chǎn)生出平均位置矢量(meanpositionalvector)，其對(duì)應(yīng)于實(shí)際輪廓線相對(duì)于理想車身的輪廓線的平均位移或扭曲，并且將其輸入到機(jī)械手的控制系統(tǒng)。因此，機(jī)械手端部根據(jù)平均位置矢量運(yùn)動(dòng)。這能引起機(jī)械手端部未準(zhǔn)確地沿著輪廓線行進(jìn)的后果，事實(shí)上機(jī)械手端部的運(yùn)動(dòng)與輪廓線的偏差將不會(huì)太大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是要?jiǎng)?chuàng)建在一開始所述類型的方法，借助于該方法可實(shí)現(xiàn)改善的例如車身的加工。在一開始所述類型的方法的情形下，借助專利權(quán)利要求1的特征部分的特征來達(dá)到此目的。因此，根據(jù)本發(fā)明，用于借助機(jī)械手加工至少一個(gè)工件上的輪廓線的方法，該方法尤其用于焊接或密封兩個(gè)工件之間、尤其是在兩個(gè)車身零件之間接縫，其特征在于以下方法步驟-相對(duì)于機(jī)械手定位要加工的工件，和/或獲得工件的實(shí)際位置；-借助至少一個(gè)傳感器在預(yù)定點(diǎn)獲得工件上的輪廓線的實(shí)際路徑，并在預(yù)定點(diǎn)確定位移矢量；-根據(jù)位移矢量致動(dòng)機(jī)械手以在輪廓線的加工期間校正機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。如果要加工符合公差要求的實(shí)際工件的輪廓線，則該方法的特征另外在于以下步驟-相對(duì)于機(jī)械手定位被理想地生產(chǎn)的工件作為基準(zhǔn)工件；-由于機(jī)械手借助至少一個(gè)傳感器在預(yù)定點(diǎn)獲得基準(zhǔn)工件上的輪廓線的路徑而確定輪廓線的理想路徑；-相對(duì)于機(jī)械手定位符合公差要求的實(shí)際工件，和/或獲得實(shí)際工件的實(shí)際位置；-借助至少一個(gè)傳感器在預(yù)定點(diǎn)或其它點(diǎn)獲得工件上的輪廓線的真實(shí)路徑，并由此在預(yù)定點(diǎn)獲得真實(shí)路徑與理想路徑的偏差；-計(jì)算對(duì)應(yīng)于偏差的位移矢量；以及-根據(jù)位移矢量致動(dòng)機(jī)械手以在輪廓線的加工期間校正機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。與所謂的理想工件相比較，這些位移矢量對(duì)應(yīng)于在實(shí)際工件的情形下出現(xiàn)的公差。借助位移矢量，使工具在機(jī)械手端部的運(yùn)動(dòng)與要加工的輪廓線的真實(shí)路徑相匹配。與其中計(jì)算平均位移矢量或位置矢量的已知方法相比較，位移矢量被分配到每個(gè)單獨(dú)的預(yù)定點(diǎn)，從而，總的來說，加工變得更精確。該方法的更多有利方案由從屬權(quán)利要求給出。在汽車車身的情形下，該方法以這樣的方式執(zhí)行，即在具體測(cè)定點(diǎn)確定理想車身的各輪廓線，因?yàn)闇y(cè)定點(diǎn)借助一個(gè)照相機(jī)或多個(gè)照相機(jī)而獲得；在真實(shí)車身的情形下，對(duì)應(yīng)的測(cè)定點(diǎn)同樣以相同方式獲得并且設(shè)置有它們各自的單獨(dú)的矢量或位移矢量，或被進(jìn)行計(jì)算，從而可補(bǔ)償整個(gè)車身的部件公差和配合公差。在加工靠近于可見的輪廓線的不可見的、被覆蓋的輪廓線路徑(例如汽車車身上不可見的接縫)的情形下，可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)特別有利的方案，因?yàn)榭梢姷妮喞€的可見的點(diǎn)被首先獲得和測(cè)量，并從它們計(jì)算出不可見的接縫的位置。在此情形下，可方便地將實(shí)際工件的可見的輪廓線分割成多個(gè)區(qū)段并且可在每個(gè)區(qū)段中執(zhí)行特定點(diǎn)的局部測(cè)量，其結(jié)果是為每個(gè)區(qū)段確定校正值，從而確定工件公差和位置公差并且計(jì)算出機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的路徑?？梢姷狞c(diǎn)的測(cè)量是借助激光攝像機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，并且借助本身就已知的三角測(cè)量法來進(jìn)行操作并進(jìn)行數(shù)學(xué)處理。參照附圖更全面地解釋和描述本發(fā)明的更多的有利開發(fā)和改進(jìn)以及更多優(yōu)點(diǎn)，在附圖中描繪了本發(fā)明的一些示范性實(shí)施例，并且其中圖1顯示了理想工件的俯視圖；圖2顯示了要被加工的實(shí)際工件的俯視圖，其帶有被描繪出的位置矢量；圖3顯示了根據(jù)圖2的工件，其帶有機(jī)械手工具的實(shí)際引導(dǎo)路徑；圖4顯示了汽車車門的側(cè)視圖；以及圖5顯示了根據(jù)圖4的剖面線V-V的剖面圖。部件列表10工件11縱向邊緣/路線<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>具體實(shí)施方式例如可為汽車車身等的工件10在此被描繪成長方形的扁平部件，該部件要在縱向邊緣11上將其焊接到另一工件13的縱向邊緣12上。兩個(gè)工件10和13具有直的、線狀的邊緣11和12，并且相應(yīng)地，也可將它們稱為所謂的理想工件零件。未在此描繪的機(jī)械手臂沿著路線11和12與可為例如照相機(jī)的傳感器一起行進(jìn)，并且從起點(diǎn)14開始在預(yù)定位置15U6、17、18和19形成圖像，這些圖像的信號(hào)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。實(shí)際工件20與理想工件10的不同之處在于，對(duì)應(yīng)于邊緣11的真實(shí)邊緣21與與理想邊緣11'相比已經(jīng)被改變，在一定的范圍內(nèi)真實(shí)邊緣21具有S形，該S形在特定點(diǎn)11〃和11〃'與理想邊緣ll'相交。機(jī)械手與傳感器一起沿著曲線11'行進(jìn)，并且借助照相機(jī)在類似的點(diǎn)(samepoint)14'、15'、16'、17'、18'和19'記錄圖像，屬于圖像的信號(hào)同樣被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。實(shí)際輪廓線21偏離理想輪廓線，這通過將所謂的理想信號(hào)與實(shí)際信號(hào)比較來進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果是計(jì)算出位置矢量22、23、24、25和26，機(jī)械手將要行進(jìn)的輪廓線通過這些位置矢量被從理想點(diǎn)位移到真實(shí)點(diǎn)。從而獲得運(yùn)動(dòng)路徑30，如圖3所示，該運(yùn)動(dòng)路徑在各情形下的單獨(dú)測(cè)定點(diǎn)之間構(gòu)成接近于真實(shí)曲線或真實(shí)輪廓線21的直線。通過增加測(cè)定點(diǎn)的數(shù)目可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)路徑對(duì)實(shí)際輪廓線的更佳接近。根據(jù)圖1的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)路徑也可稱為訓(xùn)練通路(trainingpass);根據(jù)圖2的下一步驟為測(cè)量通路(measuringpass)，其中實(shí)際工件的輪廓線被測(cè)量，并且根據(jù)圖3的運(yùn)動(dòng)路徑30是已校正的路徑30，在應(yīng)用的情形中機(jī)械手沿著該路徑行進(jìn)。上面已參照很簡單的工件零件描述了本發(fā)明的操作模式。在圖1中描繪了工件零件的兩個(gè)邊緣互相靠近；實(shí)際上，邊緣互相重疊，從而可在對(duì)應(yīng)的位置和對(duì)應(yīng)的輪廓線執(zhí)行點(diǎn)焊加工。具體的情形是所謂的隱蔽接縫的密封。為此，參照?qǐng)D4和圖5。圖4顯示了車身41內(nèi)的車門40的俯視圖，間隙44構(gòu)成在車門的周緣42與車身41的內(nèi)緣43之間，該間隙要被實(shí)現(xiàn)為盡可能窄，該內(nèi)緣與車門40的外輪廓線相匹配。根據(jù)剖面線V-V的剖面圖描繪在圖5中。這種情形下的車門40具有外板45，外板45在端緣42呈L形向內(nèi)彎曲，這樣便形成具有自由肢部47的U形46，自由肢部47相對(duì)于車門表面平行地延伸。外板45被補(bǔ)充以形成車門，因?yàn)樵O(shè)置了內(nèi)板48，內(nèi)板48接合在U形46中，使得肢部47與內(nèi)板48的局部區(qū)域重疊。如果需要，肢部47可通過粘合劑粘接或通過電焊方法連接到內(nèi)板48上。在此情形下形成了窄的間隙49，濕氣可能通過該間隙進(jìn)入外板45與內(nèi)板48之間的內(nèi)部空間。為此目的，將需要密封間隙49，或也稱接縫49，在此借助設(shè)置在L形肢部51上的L形工具50來實(shí)現(xiàn)該密封，肢部51設(shè)有未更詳細(xì)示出的槽，以箭頭表示的密封材料52通過該槽可顯露和覆蓋接縫49。此情形下的接縫49為所謂的隱蔽接縫，該接縫不能夠被傳感器檢測(cè)到。在此情形下，在特定測(cè)定點(diǎn)探測(cè)并獲得車門的輪廓線42，其在圖4中以交叉符號(hào)(cross)表示。獲得輪廓線42的開始處為起點(diǎn)53，并且依據(jù)彎曲的輪廓線42，一定數(shù)目的測(cè)定點(diǎn)借助傳感器獲得，測(cè)定點(diǎn)的數(shù)目取決于輪廓線42的路徑，測(cè)定點(diǎn)與車門40的鉸接點(diǎn)54和55相對(duì)。在已獲得單獨(dú)的測(cè)定點(diǎn)(其中僅以舉例方式示出測(cè)定點(diǎn)56、57和端測(cè)定點(diǎn)58)并且由傳感器確定的信號(hào)已被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器后，考慮已在此區(qū)域中獲得的位置矢量(參看圖2)按照計(jì)算使測(cè)定點(diǎn)位移，并由此計(jì)算出工具50的運(yùn)動(dòng)。然后使得該工具恰當(dāng)?shù)丶{入(passinto)間隙44中并且如圖5所描繪的進(jìn)行布置，從而肢部51相對(duì)于肢部47平行地延伸，并且在間隙44中的工具50根據(jù)新計(jì)算出的真實(shí)輪廓線沿著輪廓線42行進(jìn)，密封材料52被從后面帶入間隙。顯然，對(duì)于車門40的上部區(qū)域中的輪廓線42a以及對(duì)于車門40的下部區(qū)域中的輪廓線42b也同樣被實(shí)現(xiàn)。權(quán)利要求一種用于借助機(jī)械手加工至少一個(gè)工件上的輪廓線的方法，尤其用于焊接或密封兩個(gè)工件之間、尤其是兩個(gè)車身零件之間的接縫，其特征在于以下方法步驟相對(duì)于所述機(jī)械手定位要加工的所述工件，和/或獲得所述工件的實(shí)際位置；借助至少一個(gè)傳感器在預(yù)定點(diǎn)獲得所述工件上的所述輪廓線的實(shí)際路徑；根據(jù)所述單獨(dú)的矢量致動(dòng)所述機(jī)械手，以在所述輪廓線的加工期間校正所述機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，通過所述方法加工符合公差要求的實(shí)際工件的輪廓線，其特征在于以下步驟_相對(duì)于所述機(jī)械手定位被理想地生產(chǎn)的工件作為基準(zhǔn)工件；-由于所述機(jī)械手借助至少一個(gè)傳感器在預(yù)定點(diǎn)獲得所述基準(zhǔn)工件上的所述輪廓線的路徑而確定所述輪廓線的理想路徑；_相對(duì)于所述機(jī)械手定位符合公差要求的所述實(shí)際工件，和/或獲得所述實(shí)際工件的實(shí)際位置；-借助至少一個(gè)傳感器在所述預(yù)定點(diǎn)或其它點(diǎn)獲得所述工件上的所述輪廓線的真實(shí)路徑，并由此在所述預(yù)定點(diǎn)獲得所述實(shí)際路徑與所述理想路徑的偏差；_計(jì)算對(duì)應(yīng)于所述偏差的單獨(dú)的矢量；以及_根據(jù)所述單獨(dú)的矢量致動(dòng)所述機(jī)械手，以在所述輪廓線的加工期間校正所述機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助輸送系統(tǒng)將所述工件傳運(yùn)送到包括所述機(jī)械手的機(jī)械手工作站(robotstation)中。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，借助至少一個(gè)位置傳感器、尤其是光學(xué)識(shí)別系統(tǒng)來確定所述工件的位置。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其用于加工靠近可見的輪廓線的不可見、被覆蓋的輪廓線路徑，例如汽車車身上的不可見的接縫，其特征在于，首先獲得和測(cè)量所述可見的輪廓線的可見的點(diǎn)，并且從所述可見的點(diǎn)計(jì)算出所述不可見的接縫的位置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，將所述實(shí)際工件的所述可見的輪廓線分割成多個(gè)區(qū)段并且在每個(gè)所述區(qū)段中執(zhí)行特定點(diǎn)的局部測(cè)量，其結(jié)果是為每個(gè)區(qū)段確定校正值，從而確定工件公差和位置公差，并且計(jì)算出所述機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的路徑。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于借助機(jī)械手加工至少一個(gè)工件上的輪廓線的方法，該方法尤其用于焊接或密封兩個(gè)工件之間、尤其是兩個(gè)車身零件之間的接縫，其特征在于以下方法步驟將要加工的工件定位在機(jī)械手上和/或確定工件的實(shí)際位置，借助至少一個(gè)傳感器在預(yù)定點(diǎn)或其它點(diǎn)確定工件上的輪廓線的真實(shí)路徑，對(duì)應(yīng)于單獨(dú)的矢量致動(dòng)機(jī)械手，以在加工輪廓線的同時(shí)校正機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。文檔編號(hào)G05B19/408GK101743524SQ200880024799公開日2010年6月16日申請(qǐng)日期2008年6月14日優(yōu)先權(quán)日2007年7月18日發(fā)明者A·霍夫曼,J·雷格,S·奎特申請(qǐng)人:Abb股份公司