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DE20220528U1 - Method for applying connecting fittings to workpiece using non calibrated sensors fitted to the operating tools and with the measured positions compared with reference positions - Google Patents

Method for applying connecting fittings to workpiece using non calibrated sensors fitted to the operating tools and with the measured positions compared with reference positions

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Publication number
DE20220528U1
DE20220528U1 DE20220528U DE20220528U DE20220528U1 DE 20220528 U1 DE20220528 U1 DE 20220528U1 DE 20220528 U DE20220528 U DE 20220528U DE 20220528 U DE20220528 U DE 20220528U DE 20220528 U1 DE20220528 U1 DE 20220528U1
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DE
Germany
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sensor
robot
sensors
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Prior art date
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DE20220528U
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Mercedes Benz Group AG
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DaimlerChrysler AG
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Abstract

A method for applying connecting fittings to a workpiece, e.g. a vehicle body shell, has a sensor system fitted to the operating tools and moved by robotics. The operating tools are brought into close proximity with their operating positions and the shape and position of the workpiece is compared with reference patterns. The final positioning of the tools w.r.t. the workpiece is via a simple shift control with repeated relative measurements until the optimum position is reached. The actual position measurements are via simple triangulation. No calibrated sensors are required. The automated processes include stamping and pressing.

Description

P801588/DE/2P801588/EN/2

DaimlerChrysler AG Dr.NärgerDaimlerChrysler AG Dr.Närger

08.07.200308.07.2003

Vorrichtung zum Herstellen eines VerbindungsbereichsDevice for producing a connection area

auf einem Werkstückon a workpiece

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Verbindungsbereichs auf einem Werkstück, insbesondere einem Karosserieteil, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for producing a connection area on a workpiece, in particular a body part, according to the preamble of claim 1.

Auf Fahrzeugkarosserien werden im Rohbau bzw. in der Montage in unterschiedlichen Karosseriebereichen Verbindungselemente eingebracht, an denen in der Fahrzeugmontage Anbauteile befestigt werden. Im Interesse einer qualitativ hochwertigen Anmutung der Karosserie ist es oftmals notwendig, diese Anbauteile hochgenau gegenüber Referenzbereichen auf der Karos-0 serie bzw. gegenüber anderen Modulen auszurichten und zu positionieren. Um eine solche hochgenaue Ausrichtung der Anbauteile auf der Karosserie sicherstellen zu können, müssen die Verbindungselemente lagegenau in bezug auf die Referenzbereiche auf der Karosserie positioniert werden.
25
Connecting elements are inserted into vehicle bodies in the body shell or during assembly in different areas of the body, to which add-on parts are attached during vehicle assembly. In the interest of a high-quality appearance of the body, it is often necessary to align and position these add-on parts with high precision in relation to reference areas on the body series or other modules. In order to ensure such a high-precision alignment of the add-on parts on the body, the connecting elements must be positioned precisely in relation to the reference areas on the body.
25

Beispielsweise müssen die Heckleuchten auf der Karosserie hochgenau gegenüber den der Leuchte benachbarten Karosserieflächen ausgerichtet werden, um knickfreie Spiegellinien und gleichmäßige Spaltmaße und Übergänge im hinteren Seitenbe-0 reich der Karosserie zu erreichen. Jede dieser Heckleuchten wird mit Hilfe von mehreren (z.B. vier) Schrauben an der Karosserie befestigt. Um also eine hochgenaue Positionierung der Heckleuchte in ihrer Aufnahme auf der Karosserie zu erreichen, müssen die entsprechenden Verbindungsbereiche auf eine solche Weise in die Karosserie eingebracht werden, daß eine hochgenaue Ausrichtung der Heckleuchte gegenüber diesenFor example, the rear lights on the body must be aligned with high precision relative to the body surfaces adjacent to the light in order to achieve kink-free mirror lines and uniform gaps and transitions in the rear side area of the body. Each of these rear lights is attached to the body using several (e.g. four) screws. In order to achieve a highly precise positioning of the rear light in its mount on the body, the corresponding connection areas must be introduced into the body in such a way that a highly precise alignment of the rear light relative to these

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- der Heckleuchte benachbarten - Referenzbereichen gewährleistet ist.- reference areas adjacent to the rear light.

In der Großserienfertigung werden die Verbindungsbereiche bestehend typischerweise aus einem in das Karosserieteil eingeprägten Buckel als Anschlagfläche und ein in diesen Buckel eingestanztes Loch zum Durchführen der Befestigungsschraube generell mit Hilfe eines robotergeführten Präge- und Stanzwerkzeugs in die Karosserie eingebracht. Die Karosserien werden dem Werkzeug auf einem Förderband zugeführt, weswegen Lagevariationen der Karosserie gegenüber dem robotergeführten Werkzeug auftreten. Weiterhin weisen die Karosserien aufgrund fertigungsbedingter Toleranzen Abweichungen von der Soll-Form auf, die beispielsweise durch ein rechnerinternes (CAD-) Modell vorgegeben ist. Um eine hochgenaue Ausrichtung der Heckleuchte gegenüber den Referenzbereichen auf der Karosserie sicherstellen zu können, ist daher ein Verfahren und eine Vorrichtung notwendig, mit Hilfe derer das robotergeführte Werkzeug - unabhängig von der Form und Raumlage der jeweili-0 gen Karosserie im Arbeitsbereich des Roboters - hochgenau gegenüber den relevanten Referenzbereichen dieser Karosserie ausgerichtet und positioniert werden können, und welche weiterhin ein prozeßsicheres Einbringen der Verbindungsbereiche in der durch diese Referenzbereiche definierten Raumlage gestatten. In mass production, the connecting areas, typically consisting of a hump embossed into the body part as a stop surface and a hole punched into this hump for the fastening screw to pass through, are generally introduced into the body using a robot-guided embossing and punching tool. The bodies are fed to the tool on a conveyor belt, which is why there are variations in the position of the body compared to the robot-guided tool. Furthermore, due to production-related tolerances, the bodies show deviations from the target shape, which is specified, for example, by an internal computer (CAD) model. In order to be able to ensure a highly precise alignment of the rear light with respect to the reference areas on the body, a method and a device are therefore necessary with the help of which the robot-guided tool can be aligned and positioned with high precision with respect to the relevant reference areas of this body - regardless of the shape and spatial position of the respective body in the robot's working area - and which also allow a process-reliable introduction of the connecting areas in the spatial position defined by these reference areas.

Aus der DE 299 18 486 Ul ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum lagegenauen Ausformen eines Verbindungsbereichs auf einem Karosseriebauteil mit Hilfe eines robotergeführten Präge- und Stanzwerkzeugs bekannt. Dabei werden zunächst mit Hilfe eines (z.B. optischen) Sensorsystems mehrere Meßwerte des Karosseriebauteils aufgenommen; basierend auf diesen Meßwerten wird die Absolutlage des zugeführten Karosseriebauteils im Arbeitsraum des Roboters ermittelt. Weiterhin werden die Meßwerte mit einem im Steuersystem des Roboters abgelegten „Idealmodell" des zu bearbeitenden Bereiches verglichen, und das „Idealmodell" wird rechnerintern soweit verschoben,DE 299 18 486 Ul discloses a method and a device for the precise shaping of a connecting area on a body component using a robot-guided stamping and punching tool. First, several measured values of the body component are recorded using a (e.g. optical) sensor system; based on these measured values, the absolute position of the supplied body component in the robot's work area is determined. The measured values are then compared with an "ideal model" of the area to be processed stored in the robot's control system, and the "ideal model" is shifted within the computer until

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bis eine maximale Überdeckung der Konturen des &ldquor;Idealmodells" mit der meßtechnisch ermittelten (Ist-)Kontur eintritt. Das robotergeführte Präge- und Stanzwerkzeug wird dann robotergesteuert entlang einer einprogrammierten Bahn gegenüber der Karosserie verfahren, im Zuge derer die Verbindungsstellen in die Karosserie eingebracht werden.until a maximum overlap of the contours of the "ideal model" with the (actual) contour determined by measurement occurs. The robot-guided embossing and punching tool is then moved along a programmed path in relation to the body, in the course of which the connection points are introduced into the body.

Das aus der DE 299 18 486 Ul bekannte Verfahren basiert auf der Messung der Absolutlage der Karosserie im Arbeitsraum des Roboters. Daher müssen zur erfolgreichen Anwendung dieses Verfahrens mehrere Randbedingungen erfüllt sein:The method known from DE 299 18 486 Ul is based on measuring the absolute position of the body in the robot's workspace. Therefore, several boundary conditions must be met for this method to be used successfully:

- Zunächst muß das Sensorsystem in der Lage sein, einzelne Meßwerte metrisch in bezug auf sein internes Bezugskoordinatensystem zu bestimmen (&ldquor;interne metrische Kalibrierung des Sensorsystems").- First, the sensor system must be able to determine individual measured values metrically with respect to its internal reference coordinate system ("internal metric calibration of the sensor system").

- Weiterhin muß die Lage des Sensorsystems im Arbeitsraum des Roboters bekannt sein (&ldquor;externe metrische Kalibrierung des Sensorsystems").- Furthermore, the position of the sensor system in the robot's workspace must be known ("external metric calibration of the sensor system").

- Schließlich muß das Sensorsystem in der Lage sein, mehrere Einzelmessungen der Karosserie auf eine solche Weise zu- Finally, the sensor system must be able to take several individual measurements of the body in such a way

kombinieren und zu verdichten, daß die genaue Werkstücklage in bezug auf den Arbeitsraum des Roboters konsistent und prozeßsicher berechnet werden kann.
Der für die Erfüllung dieser Randbedingungen notwendige Einrieht- und Kalibrieraufwand der Sensoren und des Gesamtsystems ist erfahrungsgemäß sehr hoch und nur von Experten zu leisten. Außerdem ist die hierbei geforderte Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Meßwerte nur durch hochwertige (und daher teuere) Sensoren zu leisten.
combine and condense so that the exact workpiece position in relation to the robot's workspace can be calculated consistently and reliably.
Experience has shown that the setup and calibration effort required for the sensors and the entire system to meet these conditions is very high and can only be carried out by experts. In addition, the required accuracy and reproducibility of the measured values can only be achieved by high-quality (and therefore expensive) sensors.

Weiterhin greift das der DE 299 18 486 Ul zugrundeliegende Auswerteverfahren zur Bestimmung der Karosserielage auf geometrisches Modellwissen über die betroffenen Karosseriebereiche (das oben erwähnte &ldquor;Idealmodell", beispielsweise das CAD-Modell der Karosserie) zurück. Um dabei systematische Fehler zu vermeiden, muß eine eindeutige Zuordnung von Meßmerkmalen zum Modellwissen gewährleistet sein; dies ist in der RegelFurthermore, the evaluation method underlying DE 299 18 486 Ul for determining the body position relies on geometric model knowledge about the affected body areas (the "ideal model" mentioned above, for example the CAD model of the body). In order to avoid systematic errors, a clear assignment of measurement characteristics to the model knowledge must be ensured; this is usually

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mit einem hohen zusätzlichen algorithmischen Aufwand für die jeweilige Applikation verbunden.involves a high additional algorithmic effort for the respective application.

Ein weiterer Nachteil des aus der DE 299 18 486 Ul bekannten Verfahrens besteht darin, daß die Merkmalsmessungen nur einmal pro Bearbeitungsschritt erfolgen. Auch geringfügige Bewegungen der Karosserie während des Positionier- oder Bearbeitungsvorgangs führen zu großen Fehlern und müssen daher ausgeschlossen werden.A further disadvantage of the method known from DE 299 18 486 Ul is that the feature measurements are only carried out once per processing step. Even slight movements of the body during the positioning or processing process lead to large errors and must therefore be excluded.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur lagegenauen Herstellung von Verbindungsbereichen auf einem Werkstück, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie, vorzuschlagen, das mit einem wesentlich reduzierten Kalibrieraufwand verbunden ist und das die Verwendung, wesentlich kostengünstigerer Sensoren ermöglicht. Zusätzlich soll eine Steigerung der Genauigkeit gegenüber konventionellen Verfahren erzielt werden.The invention is therefore based on the object of proposing a device for the precise production of connection areas on a workpiece, in particular a vehicle body, which is associated with a significantly reduced calibration effort and which enables the use of significantly more cost-effective sensors. In addition, an increase in accuracy compared to conventional methods should be achieved.

0 Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.0 The object is achieved according to the invention by the features of claim 1.

Danach wird zur Positionierung des Bearbeitungswerkzeugs gegenüber der Karosserie ein Sensorsystem verwendet, das fest 5 mit dem Werkzeug verbunden ist und mit diesem einen robotergeführten Werkzeug/Sensor-Verbund bildet. Dieser Werkzeug/Sensor-Verbund wird zunächst robotergesteuert in eine (fest einprogrammierte, von der aktuellen Lage der Karosserie unabhängige) Näherungsposition gegenüber der Karosserie ge-0 bracht und anschließend im Zuge eines Regelprozesses in eine (lagegenau gegenüber dem Referenzbereich auf der Karosserie ausgerichtete) Vorhalteposition gebracht. In dem Regelprozeß, der den Werkzeug/Sensor-Verbund von der Näherungsposition in die Vorhalteposition überführt, werden vom Sensorsystem
(Ist-) Meßwerte des Referenzbereichs auf der Karosserie erzeugt; diese (Ist-)Meßwerte werden mit - in einer vorausgehenden Einrichtphase erzeugten - (Soll-)Meßwerten verglichen;
Then, a sensor system is used to position the machining tool relative to the body, which is permanently connected to the tool and forms a robot-controlled tool/sensor combination. This tool/sensor combination is first brought by the robot into a (fixed programmed, independent of the current position of the body) approximate position relative to the body and then, in the course of a control process, brought into a holding position (precisely aligned with the reference area on the body). In the control process, which moves the tool/sensor combination from the approximate position to the holding position, the sensor system
(Actual) measured values of the reference area on the body are generated; these (actual) measured values are compared with (target) measured values generated in a previous setup phase;

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anschließend wird der Werkzeug/Sensor-Verbund um einen Verschiebungsvektor (umfassend Linearverschiebungen und/oder Drehungen) verschoben, der unter Zuhilfenahme einer sogenannten &ldquor;Jacobimatrix" (oder &ldquor;Sensitivitatsmatrix") aus der Differenz zwischen den (Ist-) und (Soll-) Meßwerten berechnet wird. Sowohl die (Soll-) Meßwerte als auch die Jacobimatrix werden im Rahmen einer - dem eigentlichen Positionier- und Bearbeitungsvorgang vorgeschalteten - Einrichtphase für den jeweils vorliegenden Werkzeug/Sensor-Verbund in Kombination mit dem zu bearbeitenden Karosseriebereich ermittelt. Diese Einrichtphase wird im Zuge der Einstellung einer neuen Kombination aus Werkzeug, Sensorsystem, Karosserietyp und Bearbeitungsproblem einmalig durchlaufen.The tool/sensor combination is then moved by a displacement vector (including linear displacements and/or rotations), which is calculated from the difference between the (actual) and (target) measured values using a so-called "Jacobi matrix" (or "sensitivity matrix"). Both the (target) measured values and the Jacobian matrix are determined in a setup phase - preceding the actual positioning and machining process - for the respective tool/sensor combination in combination with the body area to be machined. This setup phase is run through once when setting up a new combination of tool, sensor system, body type and machining problem.

Ist der Regelvorgang abgeschlossen und befindet sich der Werkzeug/Sensor-Verbund somit in der gewünschten Vorhalteposition gegenüber der Karosserie, so erfolgt die eigentliche Bearbeitung der Karosserie. Hierbei wird robotergesteuert ein vorgegebenes Bearbeitungsprogramm zum Einbringen der Verbin-0 dungsbereiche durchlaufen, bei dem als Referenzposition die im Zuge der Positionierung gefundene Vorhalteposition verwendet wird.Once the control process has been completed and the tool/sensor combination is in the desired holding position relative to the body, the actual machining of the body takes place. A robot-controlled machining program is run through to create the connection areas, using the holding position found during positioning as the reference position.

Der Regelungsvorgang, im Rahmen dessen das Werkzeug von der (robotergesteuert angefahrenen) Näherungsposition in die (lagegenau zum Werkstück ausgerichtete) Vorhalteposition gebracht wird, unterscheidet sich grundlegend von dem aus der aus der DE 299 18 486 Ul bekannten Positioniervorgang: Während im Verfahren der DE 299 18 486 Ul nämlich im Zuge der Positionierung die Absolutposition des Werkstücks im Arbeitsraum des Roboters ermittelt wird, die die Basis für die weitere Ausrichtung des Werkzeugs bildet, beruht das vorliegende Verfahren auf Relativmessungen, im Rahmen derer eine im Zuge der Einrichtphase hinterlegte Information - entsprechend ei-5 nem Satz von (Soll-) Meßwerten des Sensorsystems - über den Regelvorgang wiederhergestellt werden soll.The control process, in the course of which the tool is brought from the (robot-controlled) approach position to the holding position (precisely aligned with the workpiece), differs fundamentally from the positioning process known from DE 299 18 486 Ul: While in the process of DE 299 18 486 Ul the absolute position of the workpiece in the robot's workspace is determined during positioning, which forms the basis for the further alignment of the tool, the present process is based on relative measurements, in the course of which information stored during the set-up phase - corresponding to a set of (target) measured values of the sensor system - is to be restored via the control process.

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Dies führt zu zwei wesentlichen Vereinfachungen gegenüber dem Stand der Technik:This leads to two significant simplifications compared to the state of the art:

- Zum einen ist keine interne metrische Kalibrierung der Sensoren mehr notwendig, da die zum Einsatz kommenden Sensoren nicht mehr &ldquor;messen", sondern lediglich auf eine monotone Inkrementalbewegung des Roboters mit einer monotonen Änderung ihres Sensorsignals reagieren. Dies bedeutet beispielsweise, daß bei Verwendung einer CCD-Kamera als Sensor die kamerainternen Linsenverzeichnungen nicht kompensiert werden müssen, bzw. daß bei Verwendung eines Triangulationssensors die exakte metrische Berechnung von Abstandswerten entfällt.- Firstly, internal metric calibration of the sensors is no longer necessary, as the sensors used no longer "measure" but simply react to a monotonous incremental movement of the robot with a monotonous change in their sensor signal. This means, for example, that when using a CCD camera as a sensor, the camera's internal lens distortions do not need to be compensated, or that when using a triangulation sensor, the exact metric calculation of distance values is no longer necessary.

- Weiterhin ist keine externe metrische Kalibrierung der Sensoren mehr notwendig: Im Unterschied zum Stand der Technik muß die Lage der Sensoren nicht mehr metrisch in bezug auf den Arbeitsraum des Roboters bzw. das Koordinatensystem der Roboterhand ermittelt werden, um geeignete Korrekturbewegungen berechnen zu können. Die Sensoren müssen lediglich in einer solchen Weise am Werkzeug befestigt werden, daß sie in ihrem Fangbereich überhaupt geeignete Meßdaten des Referenzbereichs der Karosserie erfassen können. - Furthermore, external metric calibration of the sensors is no longer necessary: In contrast to the state of the art, the position of the sensors no longer has to be determined metrically in relation to the robot's workspace or the coordinate system of the robot hand in order to be able to calculate suitable corrective movements. The sensors only have to be attached to the tool in such a way that they can actually record suitable measurement data from the reference area of the body in their capture area.

Auf die in der Regel nur mit großem Aufwand zu ermittelnde metrische Meßfunktion kann somit bei Verwendung des vorliegenden Verfahrens vollständig verzichtet werden. Daher können auch metrisch unkalibrierte Sensoren zum Einsatz kommen, die wesentlich einfacher und somit auch billiger sind als kalibrierte Sensoren. Sowohl der instrumentelle Aufbau als auch 0 die Einrichtung und der Betrieb des Gesamtsystems ist daher bei Verwendung des vorliegenden Verfahrens wesentlich kostengünstiger realisierbar. Die Sensordatenauswertung gestaltet sich - insbesondere bei Verwendung von punktförmig messenden Triangulationssensoren - sehr einfach und robust. Weiterhin wird bei Verwendung des vorliegenden Verfahrens die Ersteinrichtung und Wartung des Werkzeugs drastisch vereinfacht und kann auch von angelerntem Personal vorgenommen werden.The metric measurement function, which is usually only determined with great effort, can therefore be completely dispensed with when using the present method. This means that metrically uncalibrated sensors can also be used, which are much simpler and therefore cheaper than calibrated sensors. Both the instrument structure and the installation and operation of the entire system can therefore be implemented much more cost-effectively when using the present method. The sensor data evaluation is very simple and robust - especially when using point-measuring triangulation sensors. Furthermore, the initial setup and maintenance of the tool is drastically simplified when using the present method and can also be carried out by semi-skilled personnel.

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Das Ergebnis der Werkzeugpositionierung ist weiterhin unabhängig von der absoluten Positioniergenauigkeit des verwendeten Roboters, da eventuelle Roboterungenauigkeiten bei der Anfahrt der Zielposition mit ausgeregelt werden. Aufgrund der daraus resultierenden kurzen Fehlerketten ist bei Bedarf eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit im Positionierergebnis erzielbar .The result of the tool positioning is still independent of the absolute positioning accuracy of the robot used, since any robot inaccuracies are also corrected when approaching the target position. Due to the resulting short error chains, a very high repeat accuracy in the positioning result can be achieved if required.

Die Anzahl der Positionsfreiheitsgrade, die mit dem vorliegenden Verfahren in der Positionierphase kompensiert werden können, ist frei wählbar und hängt nur von der Konfiguration des Sensorsystems ab. Ebenso ist die Anzahl der verwendeten Sensoren frei wählbar. Die Anzahl der bereitgestellten (skalaren) Sensorinformationen muß lediglich gleich oder größer der Anzahl der zu regelnden Freiheitsgrade sein. Insbesondere kann eine größere Zahl von Sensoren vorgesehen werden, und die redundante Sensorinformation kann verwendet werden, z.B. um Formfehler des betrachteten Karosseriebereichs besser er-0 fassen zu können oder den Positioniervorgang in seiner Genauigkeit zu verbessern. Schließlich kann Sensorinformation aus unterschiedlichen Quellen verwendet werden (z.B. eine Kombination von CCD-Kameras und Abstandssensoren oder eine Kombination von Abstandssensoren und Kraft-Momenten-Sensoren).The number of positional degrees of freedom that can be compensated for in the positioning phase using the present method is freely selectable and depends only on the configuration of the sensor system. The number of sensors used is also freely selectable. The number of (scalar) sensor information provided only has to be equal to or greater than the number of degrees of freedom to be controlled. In particular, a larger number of sensors can be provided and the redundant sensor information can be used, e.g. to better detect shape errors in the body area under consideration or to improve the accuracy of the positioning process. Finally, sensor information from different sources can be used (e.g. a combination of CCD cameras and distance sensors or a combination of distance sensors and force-torque sensors).

Das vorliegende Verfahren kann sehr leicht auf neue Problemstellungen adaptiert werden, da lediglich die Sensordatengewinnung und -aufarbeitung, nicht aber der regelnde Systemkern adaptiert werden muß. Auf eine Nutzung von Modellwissen über die zu bearbeitenden Karosseriebereiche, das bei dem Verfahren der DE 299 18 486 Ul eine entscheidende Rolle bei der Berechnung der Absolutlage spielt, kann verzichtet werden.The present method can be adapted very easily to new problems, since only the acquisition and processing of sensor data, not the control system core, needs to be adapted. The use of model knowledge about the body areas to be processed, which plays a decisive role in calculating the absolute position in the method of DE 299 18 486 Ul, can be dispensed with.

Im Vergleich zu dem aus der DE 299 18 486 Ul bekannten Verfahren gestattet das vorliegende Verfahren einen wesentlich schnelleren Ausgleich von Restunsicherheiten, die bei der Positionierung des Werkzeugs gegenüber der Karosserie - auf-In comparison to the method known from DE 299 18 486 Ul, the present method allows a much faster compensation of residual uncertainties that arise when positioning the tool in relation to the body -

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grund von fördertechnisch bedingten Lagefehlern der Karosserie gegenüber dem Werkzeug und/oder aufgrund von Formfehlern innerhalb des Referenzbereichs auf der Karosserie selbst (durch Bauteiltoleranzen) - auftreten können. Aufgrund der schnellen Regelung der Werkzeugposition gegenüber dem Werkstück braucht das Werkstück während des Positionier- und Bearbeitungsvorgangs nicht stationär aufgespannt sein, sondern es kann (beispielsweise auf einem Montageband oder einer anderen geeigneten Fördertechnik) gegenüber dem Roboter bewegt werden. Dies ermöglicht eine hohe Flexibilität des vorliegendenVerfahrens, das somit auf unterschiedlichste Anwendungsfälle der Bearbeitung und/oder Messung von stationären und bewegten Werkstücken anwendbar ist.due to position errors of the body relative to the tool caused by the conveyor technology and/or due to shape errors within the reference area on the body itself (due to component tolerances). Due to the rapid control of the tool position relative to the workpiece, the workpiece does not need to be clamped stationary during the positioning and machining process, but can be moved relative to the robot (for example on an assembly line or other suitable conveyor technology). This enables a high degree of flexibility of the present method, which can therefore be applied to a wide variety of applications for the machining and/or measurement of stationary and moving workpieces.

Das geregelte Anfahren der Vorhalteposition kann in einer einzigen Regelschleife erfolgen; vorteilhafterweise wird dabei jedoch ein iteratives Verfahren eingesetzt, bei dem Schwellwerte als Abbruchkriterien vorgegeben werden: So wird der Iterationsvorgang abgebrochen, wenn die Abweichung zwisehen dem (Soll-)Meßwert und dem (Ist-)Meßwert unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegt; weiterhin wird der Iterationsvorgang abgebrochen, wenn die bei aufeinanderfolgenden Iterationsschritten zu erreichende Reduktion der Abweichung zwischen (Soll-)Meßwert und (Ist-)Meßwert unterhalb eines weiteren vorgegebenen Schwellwerts liegt.The controlled approach to the lead position can take place in a single control loop; however, it is advantageous to use an iterative process in which threshold values are specified as termination criteria: The iteration process is terminated if the deviation between the (target) measured value and the (actual) measured value is below a specified threshold value; the iteration process is also terminated if the reduction in the deviation between the (target) measured value and the (actual) measured value to be achieved in successive iteration steps is below a further specified threshold value.

Die Positionierung des Werkzeug/Sensor-Verbunds sowie die Bearbeitung der Karosserie durch das Werkzeug kann entweder sequentiell nacheinander oder auch überlappend zueinander er-0 folgen. Somit können bei Verwendung des vorliegenden Verfahrens auf einfache Weise Lage- und Formfehler von Karosserien vor oder während der Bearbeitung kompensiert werden. Somit ist das Verfahren auch bei der Bearbeitung bewegter Karosserien einsetzbar. In diesem Fall muß jedoch im Werk-5 zeug/Sensor-Verbund das Sensorsystem in einer solchen Weise gegenüber dem Werkzeug angeordnet sein, daß das Sensorsystem auch während der Bearbeitungsphase in einer solchen Weise ge-The positioning of the tool/sensor combination and the machining of the body by the tool can be carried out either sequentially one after the other or overlapping one another. This means that when using the present method, position and shape errors of bodies can be easily compensated before or during machining. This means that the method can also be used for machining moving bodies. In this case, however, the sensor system in the tool/sensor combination must be arranged in such a way relative to the tool that the sensor system can also be used during the machining phase in such a way that the sensor system can be used in such a way that the tool can also be used during the machining phase.

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genüber dem Referenzbereich auf der Karosserie ausgerichtet ist, daß nutzbare (Ist-)Meßwerte aufgenommen werden können.compared to the reference area on the body so that usable (actual) measurement values can be recorded.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den
Unteransprüchen zu entnehmen. Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert; dabei zeigen:
Further advantageous embodiments of the invention are
The invention is described below with reference to two embodiments shown in the drawings.
explained in more detail; showing:

Fig. 1 einen Heckausschnitt einer Fahrzeugkarosserie in
perspektivischen Darstellung;
Fig. 1 a rear section of a vehicle body in
perspective representation;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Werkzeug/-Fig. 2 is a schematic side view of a tool/

Sensor-Verbunds in einer Vorhalteposition gegenüber der Fahrzeugkarosserie;Sensor assembly in a forward position relative to the vehicle body;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Verfahrbahn einer Roboterhand bei der Abarbeitung einer BearbeiFig. 3 is a schematic representation of a path of a robot hand during the processing of a machining task.

tungsaufgabe ;task;

Fig. 4 eine schematische Darstellung ausgewählter Stellungen des Werkzeug/Sensor-Verbunds beim Durchlaufen
des Verfahrensablaufs der Figur 3:
Fig. 4a: Rückzugsposition
Fig. 4 a schematic representation of selected positions of the tool/sensor combination during passage
of the process flow of Figure 3:
Fig. 4a: Retreat position

Fig. 4b: Näherungsposition
Fig. 4c: Vorhalteposition
Fig. 4d: Bearbeitungsposition
Fig. 4b: Approach position
Fig. 4c: Lead position
Fig. 4d: Processing position

Figur 1 zeigt einen Heckausschnitt 2 einer Rohbau-Fahrzeugkarosserie 1 mit einem Heckleuchtenbereich 3, in dem eine (in Figur 1 nicht gezeigte) Heckleuchte montiert werden soll. Zur lagegenauen Montage der Heckleuchte sind im Heckleuchtenbereich 3 vier (in Figur 1 gestrichelt angedeutete) Verbin-0 dungsbereiche 4 vorgesehen, an denen die Heckleuchte durch Schraubverbindungen befestigt werden soll. Jeder Verbindungsbereich 4 umfaßt eine eingeprägte Anschlagfläche 5, an der die Heckleuchte im Einbauzustand anliegt, und ein gestanztes Loch 6 zur Durchführung einer Befestigungsschraube. Die ReIa-5 tivlage der vier Anschlagflächen 5 und der vier Löcher 6 ist definiert durch die Geometrie der einzubauenden HeckleuchteFigure 1 shows a rear cutout 2 of a vehicle body shell 1 with a rear light area 3 in which a rear light (not shown in Figure 1) is to be mounted. For precise mounting of the rear light, four connection areas 4 (indicated by dashed lines in Figure 1) are provided in the rear light area 3, to which the rear light is to be attached using screw connections. Each connection area 4 comprises an embossed stop surface 5 against which the rear light rests when installed, and a punched hole 6 for the passage of a fastening screw. The relative position of the four stop surfaces 5 and the four holes 6 is defined by the geometry of the rear light to be installed.

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und ist daher (für einen vorgegebenen Karosserietyp) konstant. and is therefore constant (for a given body type).

Um einen qualitativ hochwertigen optischen Eindruck der Karosserie 1 sicherzustellen, muß die Heckleuchte lagegenau (in bezug auf Position und Winkellage) gegenüber einem dem Heckleuchtenbereich 3 benachbarten Seitenwandbereich 7 der Karosserie 1 ausgerichtet werden; dies bedeutet, daß die vier Verbindungsbereiche 4 (bestehend aus je einer Anschlagfläche 5 und einem Stanzloch 6) hochgenau gegenüber diesem Seitenwandbereich 7 und dem Heckleuchtenbereich 3 positioniert werden müssen. Der Seitenwandbereich 7 und der Heckleuchtenbereich 3 zusammen bilden somit einen sogenannten Referenzbereich 8 zur Ausrichtung des Werkzeugs 9 gegenüber der Karosserie 1.In order to ensure a high-quality visual impression of the body 1, the rear light must be precisely aligned (in terms of position and angle) with respect to a side wall area 7 of the body 1 adjacent to the rear light area 3; this means that the four connecting areas 4 (each consisting of a stop surface 5 and a punch hole 6) must be positioned with high precision with respect to this side wall area 7 and the rear light area 3. The side wall area 7 and the rear light area 3 together thus form a so-called reference area 8 for aligning the tool 9 with respect to the body 1.

Zur Herstellung der Verbindungsbereiche 4 wird ein (schematisch in Figur 2 dargestelltes) robotergeführtes Präge-/Stanzwerkzeug 9 mit einer Präge/Stanzzange 9' eingesetzt, mit Hilfe derer der Verbindungsbereich 4 (d.h. Anschlagfläche 0 5 und Loch 6) in einem einzigen Verfahrensschritt erzeugt werden kann; Einzelheiten in bezug auf den Aufbau und die Wirkungsweise eines solchen Präge/Stanzwerkzeugs 9 sind beispielweise in der DE 299 18 486 Ul beschrieben. Dieses Präge-/Stanzwerkzeug 9 ist an der Hand 10 eines Industrieroboters 11 befestigt, der mit einer Steuervorrichtung 12 zur Lagesteuerung der Roboterhand 10 sowie zur Bewegungssteuerung des Präge-/Stanzwerkzeugs 9 versehen ist. Zur Vermessung der Lage und Ausrichtung des Heckleuchtenbereichs 3 und der benachbarten Seitenwandbereiche 7 trägt die Roboterhand 10 weiterhin 0 ein Sensorsystem 13 mit mehreren (in der schematischen Darstellung der Figur 2 zwei) Sensoren 14, die über ein Gestänge 15 starr mit dem Präge-Stanzwerkzeug 9 verbunden sind und somit mit dem Werkzeug 9 eine bauliche Einheit, den sogenannte Werkzeug/Sensor-Verbund 16 bilden. Mit Hilfe dieses Sensor-Systems 13 wird - wie weiter unten beschrieben wird - das Präge-/Stanzwerkzeug 9 in einem iterativen Regelvorgang ge-To produce the connecting areas 4, a robot-guided embossing/punching tool 9 (shown schematically in Figure 2) with an embossing/punching pliers 9' is used, with the aid of which the connecting area 4 (i.e. stop surface 0 5 and hole 6) can be produced in a single process step; details regarding the structure and mode of operation of such an embossing/punching tool 9 are described, for example, in DE 299 18 486 Ul. This embossing/punching tool 9 is attached to the hand 10 of an industrial robot 11, which is provided with a control device 12 for controlling the position of the robot hand 10 and for controlling the movement of the embossing/punching tool 9. To measure the position and alignment of the rear light area 3 and the adjacent side wall areas 7, the robot hand 10 also carries a sensor system 13 with several (two in the schematic representation of Figure 2) sensors 14, which are rigidly connected to the embossing-punching tool 9 via a rod 15 and thus form a structural unit with the tool 9, the so-called tool/sensor combination 16. With the help of this sensor system 13 - as described below - the embossing/punching tool 9 is controlled in an iterative control process.

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genüber dem Seitenwandbereich 7 und dem Heckleuchtenbereich 3 als Referenzbereichen 8 ausgerichtet.aligned with the side wall area 7 and the rear light area 3 as reference areas 8.

Soll das Präge-/Stanzwerkzeug 9 auf eine neue Bearbeitungsaufgäbe - beispielsweise die Bearbeitung eines neuen Fahrzeugtyps oder eines neuen Bereichs auf der Karosserie 1 eingestellt werden, so muß zunächst eine sogenannte Einrichtphase durchlaufen werden, in der ein geeignetes Sensorsystem 13 ausgewählt und mit dem Werkzeug 9 zu einem Werkzeug/Sensor-Verbund 16 konfiguriert wird. Im Anschluß daran werden (Soll-) Meßwerte dieses Sensorsystems 13 in den Referenzbereichen 8 aufgenommen. Nach Beendigung der Einrichtphase steht der so konfigurierte und eingemessene Werkzeug/Sensor-Verbund 16 nun zum Serieneinsatz bereit, in der für jede dem Arbeitsraum 23 des Roboters 11 zugeführte Karosserie 1 eine sogenannte Arbeitsphase durchlaufen wird. Im folgenden werden diese beiden unterschiedlichen Phasen dargestellt: If the embossing/punching tool 9 is to be set up for a new processing task - for example, the processing of a new vehicle type or a new area on the body 1 - then a so-called setup phase must first be run through, in which a suitable sensor system 13 is selected and configured with the tool 9 to form a tool/sensor combination 16. Following this, (target) measured values of this sensor system 13 are recorded in the reference areas 8. After the setup phase has ended, the tool/sensor combination 16 configured and calibrated in this way is now ready for series use, in which a so-called work phase is run through for each body 1 fed into the work area 23 of the robot 11. These two different phases are shown below:

Einrichtphase:Setup phase:

Zur Lösung einer neu gestellten Bearbeitungsaufgabe wird in einem ersten Schritt zunächst ein der Bearbeitungsaufgabe angepaßtes Sensorsystem 13 ausgewählt. Dieses Sensorsystem 13 wird in einer (frei gewählten) Vorhalteposition 18 des Werkzeugs/Sensor-Verbunds an der Roboterhand 10 befestigt und in einer solchen Weise gegenüber einer (&ldquor;Master"-) Karosserie 1' im Arbeitsraum 23 des Roboters 11 ausgerichtet, daß die Sen-0 soren 14 auf geeignete, der jeweiligen Bearbeitungsaufgabe angepaßte Referenzbereiche 8' der Karosserie 1' gerichtet sind.To solve a newly set processing task, a sensor system 13 adapted to the processing task is selected in a first step. This sensor system 13 is attached to the robot hand 10 in a (freely selected) holding position 18 of the tool/sensor combination and is aligned in such a way with respect to a ("master") body 1' in the work space 23 of the robot 11 that the sensors 14 are directed at suitable reference areas 8' of the body 1' adapted to the respective processing task.

In Figur 2 ist der Werkzeug/Sensor-Verbund 16 in der Vorhaiteposition 18 gegenüber der Karosserie 1' gezeigt. Die beiden Sensoren 14 sind dabei auf Ausschnitte 17 des Referenzbereichs 8' auf der Karosserie 1' gerichtet, die so ausgewähltIn Figure 2, the tool/sensor combination 16 is shown in the holding position 18 opposite the body 1'. The two sensors 14 are directed at sections 17 of the reference area 8' on the body 1', which are selected

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sind, daß sie von besonders hoher Bedeutung für die Lage und Ausrichtung der mit dem Werkzeug 9 zu bearbeitenden Bereiche sind. Im konkreten Ausführungsbeispiel der Bearbeitung des Heckleuchtenbereichs 3 (Figur 1) wird als Sensorsystem 13 ein Zusammenbau von acht optischen (Triangulations-) Sensoren 14' verwendet, die auf unterschiedliche Ausschnitte 17' der hinteren Seitenwand 7 und des Heckleuchtenbereichs 3 gerichtet sind. Die Sensoren 14,14' liefern Meßwerte, welche Abstandswerten zwischen dem jeweiligen Einzelsensor 14,14' und der dem Sensor 14,14' gegenüberliegenden Umgebung 17,17' des Referenzbereichs 8 entsprechen. Die Zahl der Einzelsensoren 14,14' sowie die Umgebungen 17,17', auf die sie ausgerichtet sind, werden in einer solchen Weise ausgewählt, daß sie eine bestmögliche Charakterisierung der für den jeweiligen Anwendungsfall relevanten Referenzflächen 8' (in diesem Fall der hinteren Seitenwand 7 und des Heckleuchtenbereichs 3) gestatten. are such that they are of particularly high importance for the position and alignment of the areas to be machined with the tool 9. In the specific embodiment of the machining of the rear light area 3 (Figure 1), an assembly of eight optical (triangulation) sensors 14' is used as the sensor system 13, which are directed at different sections 17' of the rear side wall 7 and the rear light area 3. The sensors 14,14' provide measured values which correspond to distance values between the respective individual sensor 14,14' and the environment 17,17' of the reference area 8 opposite the sensor 14,14'. The number of individual sensors 14,14' and the environments 17,17' to which they are directed are selected in such a way that they allow the best possible characterization of the reference surfaces 8' relevant for the respective application (in this case the rear side wall 7 and the rear light area 3).

Das mit dem Werkzeug 9 starr verbundene Sensorsystem 13 wird nun in dieser Vorhalteposition 18 mit Hilfe des Roboters 11 auf den Referenzbereich 8' der Karosserie 1' &ldquor;eingelernt". Hierbei werden zunächst die (Soll-)Sensormeßwerte in der Vorhalteposition 18 aufgenommen. Anschließend wird - ausgehend von der Vorhalteposition 18 - mit Hilfe des Roboters 11 die Lage des Werkzeug/Sensor-Verbunds 16 gegenüber der Karosserie 1 entlang bekannter Verfahrbahnen - wie in Figur 2 durch Pfeile 2 6 angedeutet - systematisch verändert; in der Regel sind dies Inkrementalbewegungen des Roboters 11 in seinen Freiheitsgraden. Die dabei auftretenden Veränderungen der Meßwerte der Sensoren 14 werden (vollständig oder in Teilen) aufgezeichnet. Aus diesen Sensorinformationen wird - in bekannter Weise - eine sogenannte Jacobimatrix (Sensitivitätsmatrix) errechnet, die den Zusammenhang zwischen den Inkrementalbewegungen des Roboters 11 und den dabei auftretenden 5 Änderungen der Sensormeßwerte beschreibt. Das Verfahren zur Ermittlung der Jacobimatrix ist beispielsweise beschrieben in "A tutorial on visual servo control" von S. Hutchinson, G.The sensor system 13 rigidly connected to the tool 9 is now "taught" in this holding position 18 with the help of the robot 11 to the reference area 8' of the body 1'. In this process, the (target) sensor measurement values are first recorded in the holding position 18. Then - starting from the holding position 18 - with the help of the robot 11, the position of the tool/sensor combination 16 relative to the body 1 is systematically changed along known travel paths - as indicated in Figure 2 by arrows 2 6; as a rule, these are incremental movements of the robot 11 in its degrees of freedom. The changes in the measurement values of the sensors 14 that occur are recorded (completely or in part). From this sensor information - in a known manner - a so-called Jacobian matrix (sensitivity matrix) is calculated, which shows the relationship between the incremental movements of the robot 11 and the resulting 5 changes in the sensor measurements. The method for determining the Jacobian matrix is described, for example, in "A tutorial on visual servo control" by S. Hutchinson, G.

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Hager und P. Corke, IEEE Transactions on Robotics and Automation 12(5), Oktober 1996, Seiten 651&mdash;670. In diesem Artikel sind auch die Anforderungen an die Verfahrwege bzw. die Meßumgebungen beschrieben (Stetigkeit, Monotonie, ...), die erfüllt sein müssen, um eine gültige Jacobimatrix zu erhalten. - Das Werkzeug 9 ist in einer solchen Weise auf der Roboterhand 10 angebracht, daß während dieses Einrichtvorgangs keine Kollisionen des Werkzeugs 9 mit der Karosserie 1 auftreten können.Hager and P. Corke, IEEE Transactions on Robotics and Automation 12(5), October 1996, pages 651-670. This article also describes the requirements for the travel paths and the measurement environments (continuity, monotonicity, ...) that must be met in order to obtain a valid Jacobian matrix. - The tool 9 is attached to the robot hand 10 in such a way that no collisions between the tool 9 and the body 1 can occur during this setup process.

Die in der Einrichtphase erzeugten Soll-Werte und die Jacobimatrix werden in einer Auswerteeinheit 2 0 des Sensorsystems 13 abgelegt und bilden die Grundlage für den späteren Regel-Vorgang in der Positionierphase.The target values and the Jacobian matrix generated in the setup phase are stored in an evaluation unit 2 0 of the sensor system 13 and form the basis for the subsequent control process in the positioning phase.

Weiterhin wird in der Einrichtphase eine Verfahrbahn 21 der Roboterhand 10 (und somit des Werkzeug/Sensor-Verbunds 16) generiert, die in der späteren Arbeitsphase gesteuert durchlaufen wird. Diese Verfahrbahn 21 ist schematisch in Figur 3 dargestellt. Den Ausgangspunkt der Verfahrbahn 21 bildet eine sogenannte &ldquor;Rückzugsposition" 22, die so gewählt ist, daß eine neue Karosserie 1 in den Arbeitsraum 23 des Roboters 11 eingeführt werden kann, ohne daß Kollisionen der Karosserie 1 mit dem Werkzeug 9 bzw. dem Sensorsystem 13 auftreten können.Furthermore, in the setup phase, a travel path 21 of the robot hand 10 (and thus of the tool/sensor combination 16) is generated, which is controlled during the later work phase. This travel path 21 is shown schematically in Figure 3. The starting point of the travel path 21 is a so-called "retraction position" 22, which is selected so that a new body 1 can be introduced into the work space 23 of the robot 11 without collisions between the body 1 and the tool 9 or the sensor system 13 occurring.

Ausgehend von dieser Rückzugsposition 22 umfaßt die Verfahrbahn 21 vier separate Abschnitte:Starting from this retraction position 22, the travel path 21 comprises four separate sections:

I. Der Werkzeug/Sensor-Verbund 16 wird auf einer gesteuert zu durchlaufenden Bahn I von der Rückzugsposition 22 in 0 eine sogenannte &ldquor;Näherungsposition" 24 gebracht, die so gewählt ist, daß alle Einzelsensoren 14 des Sensorsystems 13 gültige Meßwerte in den Ausschnitten 17 des Referenzbereichs 8 erfassen können.I. The tool/sensor combination 16 is moved on a controlled path I from the retraction position 22 to a so-called "approach position" 24, which is selected such that all individual sensors 14 of the sensor system 13 can record valid measured values in the sections 17 of the reference area 8.

II. Der Werkzeug/Sensor-Verbund 16 wird auf einer geregelt zu durchlaufenden Bahn II von der Näherungsposition 24 in die (wie oben beschrieben &ldquor;eingelernte") Vorhalteposition 18 gebracht, in der der Werkzeug/Sensor-VerbundII. The tool/sensor combination 16 is moved on a controlled path II from the approach position 24 to the (as described above "learned") lead position 18, in which the tool/sensor combination

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16 lage- und winkelgenau gegenüber dem Referenzbereich 8 der Karosserie 1 ausgerichtet ist.16 is precisely aligned in position and angle with respect to the reference area 8 of the body 1.

III. Der Werkzeug/Sensor-Verbund 16 wird auf einer gesteuert zu durchlaufenden Bahn III von der Vorhalteposition 18 an diejenigen Bearbeitungsbereiche (z.B. Stellen 4 des Heckleuchtenbereichs 3) geführt, an denen die Verbindungsstellen 4 erzeugt werden. An jeder Verbindungsstelle 4 wird die Präge-/Stanzzange 9' aktiviert, um in dieser Stellung eine Anschlagfläche 5 zu prägen und ein Loch 6 zu stanzen. Dieser Teil III der Verfahrbahn kann beispielsweise durch in Teach-In-Verfahren an einem Masterteil eingelernt werden.III. The tool/sensor combination 16 is guided on a controlled path III from the holding position 18 to those processing areas (e.g. points 4 of the rear light area 3) where the connection points 4 are created. The embossing/punching pliers 9' are activated at each connection point 4 in order to emboss a stop surface 5 and punch a hole 6 in this position. This part III of the travel path can be taught in on a master part, for example, using a teach-in process.

IV. Der Werkzeug/Sensor-Verbund 16 wird auf einer Bahn IV gesteuert in die Rückzugsposition 22 zurückbewegt.IV. The tool/sensor assembly 16 is moved back to the retraction position 22 on a path IV.

Die im Rahmen der Einrichtphase erzeugte Verfahrbahn 21 besteht somit aus drei gesteuert zu durchlaufenden Abschnitten I, III und IV sowie einem geregelt zu durchlaufenden Abschnitt II .The travel path 21 generated during the set-up phase thus consists of three sections I, III and IV which are to be traversed in a controlled manner, as well as one section II which is to be traversed in a regulated manner.

ArbeitsphaseWorking phase

In der Arbeitsphase werden dem Arbeitsraum 23 des Roboters 11In the working phase, the robot's workspace 23 is assigned 11

sequentiell Karosserien 1 zugeführt, und für jede Karosseriesequentially fed to bodies 1, and for each body

1 wird die in der Einrichtphase generierte Verfahrbahn 21 durchlaufen.1, the travel path 21 generated in the setup phase is traversed.

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Verfahrbahn-Abschnitt I:Track section I:

Während des Zuführens der neuen Karosserie 1 befindet sich der Werkzeug/Sensor-Verbund 16 in der Rückzugsposition 22 (siehe Figur 4a) . Sobald die neue Karosserie 1 in den Arbeitsraum 23 hineinbewegt worden ist, wird der Werkzeug/Sensor-Verbund 16 an der Roboterhand 10 gesteuert in die Näherungsposition 24 bewegt (siehe Figur 4b).While the new body 1 is being fed in, the tool/sensor combination 16 is in the retraction position 22 (see Figure 4a). As soon as the new body 1 has been moved into the work area 23, the tool/sensor combination 16 is moved to the approach position 24 under the control of the robot hand 10 (see Figure 4b).

Verfahrbahn-Abschnitt II (Positionierphase):Trajectory section II (positioning phase):

Ausgehend von der Näherungsposition 24 wird eine Positionierphase (Bahnabschnitt II in Figur 3) durchlaufen, im Rahmen derer der Werkzeug/Sensor-Verbund 16 in die (während der Einlernphase eingelernte) Vorhalteposition 18 gegenüber der Karosserie 1 gebracht und dabei lagegenau gegenüber dem Referenzbereich 8 der Karosserie 1 ausgerichtet wird. Hierzu werden durch die Sensoren 14 des Sensorsystems 13 Meßwerte des Referenzbereichs 8 aufgenommen. Mit Hilfe dieser Meßwerte und 0 der aus der Einrichtphase bekannten Jacobimatrix wird ein Bewegungsinkrement (Verschiebungsvektor) berechnet, das die Differenz zwischen den aktuellen (Ist-) Sensormeßwerten und den (Soll-) Sensormeßwerten verkleinert. Der Werkzeug/Sensor-Verbund 16 wird dann mit Hilfe des Roboters 11 um dieses Be-5 wegungsinkrement verschoben und/oder geschwenkt, und während der laufenden Bewegung werden neue (Ist-) Sensormeßwerte aufgenommen .Starting from the approach position 24, a positioning phase (path section II in Figure 3) is run through, during which the tool/sensor combination 16 is brought into the lead position 18 (taught during the teach-in phase) relative to the body 1 and is precisely aligned relative to the reference area 8 of the body 1. For this purpose, the sensors 14 of the sensor system 13 record measured values of the reference area 8. With the help of these measured values and 0 of the Jacobian matrix known from the setup phase, a movement increment (displacement vector) is calculated which reduces the difference between the current (actual) sensor measured values and the (target) sensor measured values. The tool/sensor combination 16 is then moved and/or swiveled by this movement increment with the help of the robot 11, and new (actual) sensor measured values are recorded during the ongoing movement.

Dieser iterative Meß- und Verschiebe-Vorgang wird in einer Regelschleife so lange wiederholt, bis die Differenz zwischen den aktuellen (Ist-) und den angestrebten (Soll-) Sensormeßwerten ein vorgegebenes Fehlermaß unterschreitet, oder bis sich diese Differenz nicht mehr über einen im Vorfeld festgesetzten Schwellenwert hinaus ändert. Der Werkzeug/Sensor-Verbund 16 befindet sich nun (im Rahmen der durch Fehlermaß bzw. Schwellenwert vorgegebenen Genauigkeit) in der (in FigurThis iterative measuring and shifting process is repeated in a control loop until the difference between the current (actual) and the desired (target) sensor measurement values falls below a specified error level, or until this difference no longer changes beyond a threshold value set in advance. The tool/sensor combination 16 is now (within the accuracy specified by the error level or threshold value) in the (in Figure

&bull; ··

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4c dargestellten) Vorhalteposition 18 gegenüber dem Referenzbereich 8 auf der Karosserie 1.4c) relative to the reference area 8 on the body 1.

Durch die in der Positionierphase durchlaufene iterative Minimierung werden sowohl Ungenauigkeiten der Karosserie 1 bezüglich ihrer Lage und Ausrichtung im Arbeitsraum 23 des Roboters 11 als auch eventuell vorhandene Formfehler der Karosserie 1 (bzw. im Referenzbereich 8) simultan kompensiert. Zur separaten Erkennung und Bewertung von Formfehlern können zusätzliche Sensoren 14 vorgesehen werden, deren Meßwerte ausschließlich oder teilweise zur Erfassung der Formfehler verwendet werden. Weiterhin können die Meßwerte der Einzelsensoren 14 mit unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren versehen werden, um eine gewichtete Lageoptimierung des Werkzeug/Sensor-Verbunds 16 gegenüber dem Referenzbereich 8 der Karosserie 1 herbeizuführen.The iterative minimization carried out in the positioning phase simultaneously compensates for inaccuracies in the body 1 with regard to its position and alignment in the work area 23 of the robot 11 as well as any shape errors in the body 1 (or in the reference area 8). For the separate detection and evaluation of shape errors, additional sensors 14 can be provided, the measured values of which are used exclusively or partially to detect the shape errors. Furthermore, the measured values of the individual sensors 14 can be provided with different weighting factors in order to bring about a weighted position optimization of the tool/sensor combination 16 with respect to the reference area 8 of the body 1.

Die im Rahmen des Regelvorgangs der Positionierphase erfolgte Lage- und Winkelverschiebung des Werkzeug/Sensor-Verbunds 16 (entsprechend der Verschiebung zwischen der Näherungsposition 24 und der Vorhalteposition 18) kann in Form einer sogenannten Nullpunktskorrektur an das Steuersystem 12 des Roboters 11 weitergegeben werden. Das Steuersystem 12 des Roboters 11 kennt somit die (der Vorhalteposition 18 entsprechende) Ausgangslage, von der aus die Bearbeitungsphase beginnen soll. Eine wichtige Eigenschaft dieser Positionierphase ist ihre Unabhängigkeit von der Robotergenauigkeit: Da der Positioniervorgang auf einem iterativen Vergleich der (Ist-) Meßwerte mit (Soll-) Meßwerten beruht, wird jede Positionierungenauigkeit des Roboters 11 sofort durch den iterativen Regelprozeß kompensiert.The position and angle shift of the tool/sensor combination 16 (corresponding to the shift between the approach position 24 and the lead position 18) that occurs during the control process of the positioning phase can be passed on to the control system 12 of the robot 11 in the form of a so-called zero point correction. The control system 12 of the robot 11 thus knows the initial position (corresponding to the lead position 18) from which the processing phase should begin. An important property of this positioning phase is its independence from the robot accuracy: Since the positioning process is based on an iterative comparison of the (actual) measured values with (target) measured values, any positioning inaccuracy of the robot 11 is immediately compensated by the iterative control process.

(Bemerkung: Falls der Referenzbereich 8 der nun im Arbeitsraum 23 des Roboters 11 befindlichen Karosserie 1 bezüglich 5 Lage und Form mit dem Referenzbereich 8' der (&ldquor;Master"-) Karosserie 1' übereinstimmt, anhand derer das System in der Einrichtphase eingelernt wurde, so stimmt die Näherungsposi-(Note: If the reference area 8 of the body 1 now located in the workspace 23 of the robot 11 corresponds in terms of position and shape to the reference area 8' of the ("master") body 1', based on which the system was taught in the setup phase, the approximate position

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tion 24 mit der Vorhalteposition 18 überein, so daß keine Nullpunktskorrektur des Werkzeug/Sensor-Verbunds 16 notwendig ist. )tion 24 corresponds to the lead position 18, so that no zero point correction of the tool/sensor combination 16 is necessary. )

Verfahrbahn-Abschnitt III (Bearbeitungsphase):Track section III (processing phase):

In der nun folgenden eigentlichen Bearbeitungsphase wird der Werkzeug/Sensor-Verbund 16 - ausgehend von der Vorhalteposition 18 - gesteuert entlang der vorprogrammierten Bearbeitungsbahn (Bahnabschnitt III in Figur 3) bewegt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Werkzeug/Sensor-Verbund 16 zunächst in eine solche Position gebracht, daß die Präge-/Stanzzange 9' in einer ersten Bearbeitungsstelle 25 des Heckleuchtenbereichs 3 zu liegen kommt (siehe Figur 4d). Dann wird das die Präge-/Stanzzange 9' gesteuert aktiviert, so daß die Anschlagfläche 5 ausgeformt und das Loch 6 ausgestanzt wird. Danach werden nacheinander die drei weiteren Bearbeitungsstellen 25' des Heckleuchtenbereichs 3 angefahren und mit Anschlagflächen 5 und Stanzlöchern 6 versehen.In the actual processing phase that follows, the tool/sensor combination 16 - starting from the holding position 18 - is moved in a controlled manner along the pre-programmed processing path (path section III in Figure 3). In the present exemplary embodiment, the tool/sensor combination 16 is first brought into a position such that the embossing/punching pliers 9' come to rest in a first processing point 25 of the rear light area 3 (see Figure 4d). The embossing/punching pliers 9' are then activated in a controlled manner so that the stop surface 5 is formed and the hole 6 is punched out. The three further processing points 25' of the rear light area 3 are then approached one after the other and provided with stop surfaces 5 and punch holes 6.

Verfahrbahn-Abschnitt IV:Track section IV:

Nach Beendigung der Bearbeitungsphase III wird der Werkzeug/Sensor-Verbund 16 gesteuert in die Rückzugsposition 22 zurückbewegt. Nun kann die bearbeitete Karosserie 1 aus dem Arbeitsraum 23 des Roboters 11 entfernt und eine neue Karosserie 1 zur Bearbeitung zugeführt werden.After completion of the processing phase III, the tool/sensor assembly 16 is moved back into the retraction position 22 in a controlled manner. The processed body 1 can now be removed from the work area 23 of the robot 11 and a new body 1 can be fed in for processing.

Zur Kommunikation zwischen der Auswerteeinheit 2 0 des Sensor-0 Systems 13 und der Steuereinheit 12 des Roboters 11 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorteilhafterweise eine TCP/IP-Schnittstelle eingesetzt, die eine hohe Datenrate ermöglicht. Eine solche hohe Datenrate ist notwendig, um eine Regelung des Gesamtsystems (Sensorsystem/Roboter) in sechs Freiheitsgraden mit acht Einzelsensoren 14' im Interpolationstakt des Roboters 11 (typischerweise 12 Millisekunden) bewältigen zu können. Für Regelungsprobleme geringerer Komple-For communication between the evaluation unit 20 of the sensor system 13 and the control unit 12 of the robot 11, a TCP/IP interface is advantageously used in the present embodiment, which enables a high data rate. Such a high data rate is necessary in order to be able to control the entire system (sensor system/robot) in six degrees of freedom with eight individual sensors 14' in the interpolation cycle of the robot 11 (typically 12 milliseconds). For control problems of lower complexity,

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xität - d.h. bei niedrigeren Anforderungen an die Genauigkeit und längeren Regel zeiten - kann die Regelung auch über eine konventionelle serielle Schnittstelle realisiert werden.xity - i.e. with lower requirements for accuracy and longer control times - the control can also be implemented via a conventional serial interface.

Das Ausführungsbeispiel der Figur 1, bei dem acht auf unterschiedliche Bereiche 8 der Karosserie 1 gerichtete optische Abstandssensoren (Triangulationssensoren) 14' zur Positionierung des Werkzeug/Sensor-Verbunds 16 verwendet werden, ist so ausgelegt, daß die zulässigen Maximalwerte für die Positionskorrektur (und somit die maximal zulässige räumliche Differenz zwischen der gesteuert angefahrenen Näherungsposition und der geregelt angefahrenen Vorhalteposition) translatorisch in X, Y, und Z jeweils 5 mm und in jedem der drei Raumwinkel 1° betragen. Dies bedeutet, daß die Karosserie 1 mit einer höheren Genauigkeit als diese Maximalabweichungen in den Arbeitsraum 23 des Roboters 11 zugeführt werden muß. Als ein geeignetes Abbruchkriterium für den Regelvorgang bei der Positionierphase haben sich dabei Schwellwerte von 0,1 mm bis 0,2 mm für die translatorische (X-, Y-, Z-) Abweichung und von 0,03° für die rotatorischen Abweichung herausgestellt.The embodiment of Figure 1, in which eight optical distance sensors (triangulation sensors) 14' directed at different areas 8 of the body 1 are used to position the tool/sensor combination 16, is designed so that the permissible maximum values for the position correction (and thus the maximum permissible spatial difference between the controlled approach position and the controlled advance position) are 5 mm in translation in X, Y and Z and 1° in each of the three solid angles. This means that the body 1 must be fed into the work area 23 of the robot 11 with a higher accuracy than these maximum deviations. Threshold values of 0.1 mm to 0.2 mm for the translational (X, Y, Z) deviation and 0.03° for the rotational deviation have proven to be a suitable termination criterion for the control process in the positioning phase.

In der bisherigen Beschreibung wurde der Spezialfall der Bearbeitung des Heckleuchtenausschnitts 2 auf einer Karosserie 1 beschrieben, wobei der robotergeführte Werkzeug/Sensor-Verbund 16 hochgenau gegenüber dem benachbarten Seitenwandbereich 7 und dem Heckleuchtenbereich 3 als Referenzbereichen 8 ausgerichtet wird. Selbstverständlich können als Referenzbereiche zur Ausrichtung des Werkzeug/Sensor-Verbunds 16 am Heckausschnitt 2 auch andere Karosseriebereiche (z.B. benachbarter Kofferraumausschnitt, Stoßfängeraufnahme etc.) verwendet werden. Weiterhin ist das Verfahren auf die Bearbeitung beliebiger anderer Karosseriebereiche (Befestigungsbereich für Stoßstange, Frontmodul, ...) übertragbar, welche lagegenau relativ zu einem Referenzbereich 8 bearbeitet werden müssen. Schließlich beschränkt sich das Verfahren nicht auf die Bearbeitung von Karosserien 1, sondern ist grundsätzlich auf beliebige Fertigungsprobleme anwendbar, bei denen ein robo-In the previous description, the special case of machining the rear light cutout 2 on a body 1 was described, whereby the robot-guided tool/sensor combination 16 is aligned with high precision relative to the adjacent side wall area 7 and the rear light area 3 as reference areas 8. Of course, other body areas (e.g. adjacent trunk cutout, bumper mount, etc.) can also be used as reference areas for aligning the tool/sensor combination 16 on the rear cutout 2. Furthermore, the method can be transferred to the machining of any other body areas (fastening area for bumper, front module, ...) which must be machined in a precise position relative to a reference area 8. Finally, the method is not limited to the machining of bodies 1, but can basically be applied to any manufacturing problems in which a robot-guided tool/sensor combination 16 is used.

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tergeführtes Bearbeitungswerkzeug 9 ortsrichtig gegenüber einem Referenzbereich 8 eines Werkstücks positioniert werden soll.guided machining tool 9 is to be positioned correctly relative to a reference area 8 of a workpiece.

Weiterhin ist es möglich, mit Hilfe eines und desselben robotergeführten Bearbeitungswerkzeugs 9 die Heckleuchtenbereiche 3 unterschiedlicher Karosserietypen zu bearbeiten, die bezüglich ihrer geometrischen Gestaltung (Form und Lage der Referenzbereiche 8, Anzahl und Lage der Verbindungsbereiche 4 etc.) sehr unterschiedlich sein können. In diesem Fall umfaßt das Sensorsystem 13 neben den Sensoren 14 (welche für die Positionierung des Werkzeug/Sensor-Verbunds 16 gegenüber dem ersten Karosserietyp 1 verwendet werden) weitere Sensoren 14" vorgesehen, mit Hilfe derer der Werkzeug/Sensor-Verbund 16 gegenüber den Referenzbereichen des zweiten Karosserietyps positioniert wird; dieser zweite Satz von Sensoren 14" ist in der schematischen Darstellung der Figuren 4a bis 4d gestrichelt angedeutet. Die für die Positionierung des Werkzeug/Sensor-Verbunds 16 gegenüber dem zweiten Karosserietyp 0 verwendeten Sensoren 14" können sich bezüglich ihrer Zahl, ihrer räumlichen Ausrichtung, ihres Meßprinzips etc. stark gegenüber den Sensoren 14 unterscheiden. Wird dem Arbeitsraum 23 eine Karosserie 1 des ersten Typs zugeführt, so wird der Werkzeug/Sensor-Verbund 16 aus der Rückzugsposition 22 in die oben beschriebene Näherungsposition 24 verfahren, in der (wie in Figur 4b gezeigt) die Sensoren 14 auf die Referenzbereiche 8 gerichtet sind; der anschließende Positioniervorgang verwendet die Meßwerte der Sensoren 14, um den Werkzeug/Sensor-Verbunds 16 in die Vorhalteposition 18 zu bringen (siehe Fi-0 gur 4c), woraufhin die dem ersten Karosserietyp entsprechende Bearbeitungsphase durchlaufen wird. Wird hingegen dem Arbeitsraum 2 3 eine Karosserie des zweiten Typs zugeführt, so wird der Werkzeug/Sensor-Verbund 16 aus der Rückzugsposition 22 in eine (in Figur 4b nicht gezeigte) Näherungsposition verfahren, in der die Sensoren 14" auf die relevanten Referenzbereiche des zweiten Karosserietyps gerichtet sind; im anschließenden Positioniervorgang werden die Meßwerte derFurthermore, it is possible to use one and the same robot-guided processing tool 9 to process the rear light areas 3 of different body types, which can be very different in terms of their geometric design (shape and position of the reference areas 8, number and position of the connecting areas 4, etc.). In this case, the sensor system 13 comprises, in addition to the sensors 14 (which are used for positioning the tool/sensor combination 16 relative to the first body type 1), further sensors 14" with the aid of which the tool/sensor combination 16 is positioned relative to the reference areas of the second body type; this second set of sensors 14" is indicated by dashed lines in the schematic representation of Figures 4a to 4d. The sensors 14" used for positioning the tool/sensor combination 16 relative to the second body type 0 can differ greatly from the sensors 14 in terms of their number, spatial orientation, measuring principle, etc. If a body 1 of the first type is fed into the work area 23, the tool/sensor combination 16 is moved from the retraction position 22 into the approach position 24 described above, in which (as shown in Figure 4b) the sensors 14 are directed towards the reference areas 8; the subsequent positioning process uses the measured values of the sensors 14 to bring the tool/sensor combination 16 into the holding position 18 (see Figure 4c), whereupon the processing phase corresponding to the first body type is carried out. If, on the other hand, a body of the second type is fed into the work area 23, the tool/sensor combination 16 is moved from the retraction position 22 into a position (not shown in Figure 4b). shown) approach position in which the sensors 14" are directed to the relevant reference areas of the second body type; in the subsequent positioning process, the measured values of the

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Sensoren 14" verwendet, um den Werkzeug/Sensor-Verbunds 16 in die diesem Karosserietyp entsprechende Vorhalteposition zu bringen, und dann wird die dem zweiten Karosserietyp entsprechende Bearbeitungsphase durchlaufen. Die Sensorgruppen 14 und 14" brauchen dabei nicht disjunkt zu sein, sondern es ist durchaus möglich, einige der Sensoren 14,14" zur Positionierung sowohl gegenüber dem ersten Karosserietyp als auch gegenüber dem zweiten Karosserietyp zu verwenden.Sensors 14" are used to bring the tool/sensor combination 16 into the holding position corresponding to this body type, and then the processing phase corresponding to the second body type is carried out. The sensor groups 14 and 14" do not have to be disjoint, but it is quite possible to use some of the sensors 14, 14" for positioning both in relation to the first body type and in relation to the second body type.

Neben der Bearbeitung unterschiedlicher Karosserietypen mit einem gemeinsamen Werkzeug/Sensor-Verbund 16 mit Sensorgruppen 14 und 14" ist es auch möglich, unterschiedliche Bereiche (z.B. Heckleuchtenbereich 3 und Befestigungsbereich der Stoßstange) ein und desselben Karosserietyps mit einem gemeinsamen Werkzeug/Sensor-Verbund 16 zu bearbeiten. Dann wird die Gruppe der Sensoren 14 zur Positionierung des Werkzeug/Sensor-Verbunds 16 gegenüber dem Referenzbereich 8 des Heckleuchtenbereichs 3 verwendet, während die Gruppe der Sensoren 14" zur Positionierung des Werkzeug/Sensor-Verbunds 16 0 gegenüber dem Referenzbereich der Stoßstange verwendet wird, und in den jeweiligen Bearbeitungsphasen werden die zu den unterschiedlichen Bereichen gehörigen Bearbeitungsphasen durchlaufen.In addition to machining different body types with a common tool/sensor assembly 16 with sensor groups 14 and 14", it is also possible to machine different areas (e.g. rear light area 3 and bumper attachment area) of one and the same body type with a common tool/sensor assembly 16. The group of sensors 14 is then used to position the tool/sensor assembly 16 relative to the reference area 8 of the rear light area 3, while the group of sensors 14" is used to position the tool/sensor assembly 16 0 relative to the reference area of the bumper, and in the respective machining phases the machining phases associated with the different areas are carried out.

Bisher wurde ein Anwendungsfall betrachtet, bei dem die Karosserie 1 dem Arbeitsraum 23 des Roboters 11 mit Hilfe einer geeigneten Fördertechnik (beispielsweise auf einem Transportschlitten auf einer Rollenbahn) zugeführt wird, dann jedoch aus der Fördertechnik ausgekoppelt wird und sich daher wäh-0 rend der Werkzeugpositionierung und Bearbeitung in einer stationären Lage gegenüber dem Arbeitsraum 23 befindet. Eine solche stationäre Lagerung der Karosserie 1 gegenüber dem Arbeitsraum 23 ist allerdings nicht notwendig: Die oben beschriebene schnelle Regelung der Werkzeugposition kann auf eine solche Weise modifiziert werden, daß die Sensoren 14 Lageänderungen der Karosserie 1 on-line kompensieren, so daß der Werkzeug/Sensor-Verbund der Karosserie 1 folgt. In diesemSo far, an application has been considered in which the body 1 is fed to the work area 23 of the robot 11 with the aid of a suitable conveyor system (for example on a transport carriage on a roller conveyor), but is then decoupled from the conveyor system and is therefore in a stationary position relative to the work area 23 during tool positioning and processing. Such a stationary mounting of the body 1 relative to the work area 23 is not necessary, however: The rapid control of the tool position described above can be modified in such a way that the sensors 14 compensate for changes in the position of the body 1 online, so that the tool/sensor combination follows the body 1. In this

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Fall wird die Präge-/Stanzzange 9' des Präge/Stanzwerkzeugs 9 verschieblich und/oder schwenkbar gegenüber der Roboterhand 10 gelagert, so daß die Präge-/Stanzzange 9' gegenüber dem Sensorsystem 13 gesteuert verschoben und/oder geschwenkt werden kann. Eine solche bewegliche Lagerung der Präge-/Stanzzange 9' gestattet es, die Bearbeitungsphase (Abschnitt III) in einer solchen Lage des Werkzeug/Sensor-Verbunds 16 durchzuführen, daß das Sensorsystem 13 - unabhängig von dem Fortschritt des Bearbeitungsvorgangs - auf den Referenzbereich 8 der Karosserie 1 ausgerichtet ist. Da das Sensorsystem 13 während der gesamten Bearbeitungsphase auf den Referenzbereich 8 der Karosserie 1 ausgerichtet ist, können Lage- und Ausrichtungsänderungen der Karosserie 1 prozeßbegleitend erkannt werden; die Lage und Ausrichtung des Werkzeug/Sensor-Verbunds kann dann durch Anwendung des obengenannten Regel-Verfahrens prozeßbegleitend in einer Vorhalteposition 18 gegenüber der (bewegten) Karosserie 1 gehalten werden, so daß der Werkzeug/Sensor-Verbund den Bewegungen des Karosserie 1 folgt. Somit braucht die Karosserie 1 während des Positio-0 nier- und Bearbeitungsvorgangs nicht stationär aufgespannt sein, sondern kann sich (beispielsweise durch Weitertransport auf dem Montageband) gegenüber dem (eventuell mitbewegten) Roboter 11 bewegen. Dies setzt lediglich voraus, daß Änderungen in der Relativlage zwischen Karosserie 1 und Roboter 11 5 langsamer erfolgen als die Messung und Positionsregelung des Werkzeug/Sensor-Verbunds gegenüber der Karosserie 1.In this case, the embossing/punching pliers 9' of the embossing/punching tool 9 are mounted so that they can be moved and/or pivoted relative to the robot hand 10, so that the embossing/punching pliers 9' can be moved and/or pivoted relative to the sensor system 13 in a controlled manner. Such a movable mounting of the embossing/punching pliers 9' allows the machining phase (section III) to be carried out in such a position of the tool/sensor combination 16 that the sensor system 13 - regardless of the progress of the machining process - is aligned with the reference area 8 of the body 1. Since the sensor system 13 is aligned with the reference area 8 of the body 1 during the entire machining phase, changes in the position and alignment of the body 1 can be detected during the process; The position and alignment of the tool/sensor combination can then be held in a holding position 18 relative to the (moving) body 1 by applying the above-mentioned control method, so that the tool/sensor combination follows the movements of the body 1. The body 1 therefore does not need to be clamped in a stationary position during the positioning and processing process, but can move relative to the (possibly moving) robot 11 (for example by further transport on the assembly line). This only requires that changes in the relative position between the body 1 and the robot 11 5 take place more slowly than the measurement and position control of the tool/sensor combination relative to the body 1.

Als Sensoren 14 zur Erfassung der Ist-Lage des Werkzeugs 9 gegenüber dem Referenzbereich 8 können - neben den oben kon-0 kret beschriebenen (Laser-) Triangulationssensoren 14' - auch andere optische Sensoren zum Einsatz kommen. Beispielsweise können flächenhaft messende CCD-Kameras als Sensoren eingesetzt werden, mit Hilfe derer (in Kombination mit geeigneten Bildauswertungsalgorithmen) die Raumlagen von Kanten, Löchern 5 etc. als Meßgrößen generiert werden kann. Prinzipiell können beliebige taktile und/oder berührungsfreie Meßsysteme verwen-In addition to the (laser) triangulation sensors 14' specifically described above, other optical sensors can also be used as sensors 14 for detecting the actual position of the tool 9 in relation to the reference area 8. For example, area-measuring CCD cameras can be used as sensors, with the help of which (in combination with suitable image evaluation algorithms) the spatial positions of edges, holes 5, etc. can be generated as measurement variables. In principle, any tactile and/or non-contact measuring systems can be used.

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det werden, wobei die Auswahl der geeigneten Sensoren stark vom jeweiligen Einsatzfall abhängt.The selection of suitable sensors depends heavily on the specific application.

Die Erfindung ist - neben dem in den Anwendungsbeispielen beschriebenen robotergeführten Präge/Stanzwerkzeug - auf ein weites Spektrum von robotergeführten Bearbeitungswerkzeugen anwendbar. Unter &ldquor;robotergeführten" Werkzeugen sind im Zusammenhang der vorliegenden Anmeldung ganz allgemein Werkzeuge zu verstehen, die auf einem mehrachsigen Manipulator, insbesondere einem sechsachsigen Industrieroboter 11, montiert sind.In addition to the robot-guided embossing/punching tool described in the application examples, the invention can be applied to a wide range of robot-guided processing tools. In the context of the present application, "robot-guided" tools are generally understood to mean tools that are mounted on a multi-axis manipulator, in particular a six-axis industrial robot 11.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Herstellen eines Verbindungsbereichs (4) auf einem Werkstück (1), insbesondere einem Karosserieteil, - mit einem mit Hilfe eines Roboters (11) geführten Bearbeitungswerkzeug (9), - mit einem Sensorsystem (13), welches fest mit dem Bearbeitungswerkzeug (9) verbunden ist und mindestens einen Sensor (14, 14',14") umfaßt, - mit einer Steuervorrichtung zur Steuerung des Roboters (11) und des Bearbeitungswerkzeugs (9), - und mit einer Auswerteeinheit (20) zur Auswertung der Meßwerte des Sensorsystems (13) dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens einer der Sensoren (14, 14',14") ein metrisch unkalibrierter Sensor ist.
1. Device for producing a connection area ( 4 ) on a workpiece ( 1 ), in particular a body part, - with a machining tool ( 9 ) guided by a robot ( 11 ), - with a sensor system ( 13 ) which is firmly connected to the processing tool ( 9 ) and comprises at least one sensor ( 14 , 14 ', 14 "), - with a control device for controlling the robot ( 11 ) and the processing tool ( 9 ), - and with an evaluation unit ( 20 ) for evaluating the measured values of the sensor system ( 13 ) characterized ,
that at least one of the sensors ( 14 , 14 ', 14 ") is a metrically uncalibrated sensor.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bearbeitungswerkzeug (9) ein Präge-/Stanzwerkzeug verwendet wird. 2. Device according to claim 1, characterized in that an embossing/punching tool is used as the processing tool ( 9 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Sensor (14, 14',14") ein punktförmig messender Triangulationssensor ist. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one sensor ( 14 , 14 ', 14 ") is a point-measuring triangulation sensor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101869941A (en) * 2009-04-21 2010-10-27 本特勒尔机械制造有限公司 Be used for apparatus and method to the member punching
CN111319028A (en) * 2020-03-18 2020-06-23 中国科学技术大学 Rope traction parallel robot with variable structure and kinematics multi-solution solving method thereof

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