DE3730396A1

DE3730396A1 - Method and device for contactless determination of the jaw position on the gripper of an automatic manipulator

Info

Publication number: DE3730396A1
Application number: DE19873730396
Authority: DE
Inventors: Theo J Doll
Original assignee: IPR Intelligente Peripherien fuer Roboter GmbH
Current assignee: IPR Intelligente Peripherien fuer Roboter GmbH
Priority date: 1987-09-10
Filing date: 1987-09-10
Publication date: 1989-03-23

Abstract

The invention relates to a method and a device for contactless determination of the jaw position on the gripper of an automatic manipulator in which the gripper jaws are illuminated from the inside of the jaws and their position is detected using an optical recording system which is located in the hand root of the gripper. Connected to the foot of each gripper jaw is an exposed measuring edge or measuring tongue which is illuminated from the other side, which is averted from the gripper jaws, and is detected by the optical recording system. The latter is arranged at the bottom of a shaft inside the hand root. The gripper jaws are driven by the tooth wheel of a rack which leaves room for the shaft in its interior.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung der Backenposition am Greifer eines Handhabungsautomaten, bei welchem beide Greiferbacken von der Innenseite her beleuchtet werden und die Stellung beider Greiferbacken mit einem optischen Aufnahmesystem erfaßt wird, die sich zwischen den Greifer backen im Bereich der Handwurzel des Greifers befindet.The invention relates to a method and a device for the contactless determination of the jaw position on Gripper of a handling machine, in which both Gripper jaws are illuminated from the inside and the position of both gripper jaws with an optical Recording system is detected, which is between the grippers bake located in the area of the wrist of the gripper.

Bei bekannten Verfahren und Einrichtungen zur Bestimmung der Greifposition von Objekten und der Backenposition des Greifers werden mindestens zwei Sensorsysteme eingesetzt. Beispielsweise zur Messung der Backenposition wird eine elektrische Größe wie Widerstand oder Induktivität durch eine mechanische Koppelung mit den Greiferbacken ver ändert und dann elektronisch ausgewertet. Bekannte optische Verfahren zählen Striche einer Meßskala oder bestimmen die Lage einer ausgezeichneten Position an einem Greifer backen mittels einer Lichtquelle und einem lichtempfind lichen Detektor. Alle diese Verfahren haben den Nachteil, daß zur Bestimmung des tatsächlichen Abstandes der beiden Greiferbacken für jeden Greiferbacken ein besonderes Meß system notwendig ist, da durch die mechanische Koppelung der beiden Backen aufgrund Spiel, Verschmutzung etc. nicht von der Position eines Greiferbacken mit hinreichender Genauigkeit auf die Position des zweiten Backens ge schlossen werden kann. Zwei Meßsysteme verursachen einen erhöhten Raumbedarf und einen erhöhten mechanischen und elektrischen Aufwand.In known methods and devices for determination the gripping position of objects and the jaw position of the At least two sensor systems are used in the gripper. For example, to measure the jaw position, a electrical quantity such as resistance or inductance through a mechanical coupling with the gripper jaws changes and then evaluated electronically. Known optical Methods count or determine strokes of a measuring scale the location of an excellent position on a gripper bake using a light source and light sensor detector. All of these methods have the disadvantage that to determine the actual distance between the two Gripper jaws a special measurement for every gripper jaw system is necessary because of the mechanical coupling of the two jaws due to play, dirt etc. from the position of a gripper jaw with sufficient Accuracy to the position of the second jaw can be closed. Two measuring systems cause one increased space requirements and increased mechanical and electrical effort.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Bestimmung der Greiferposition des Handhabungsautomaten und insbesondere zur Lageerkennung und Zentrierung der zu greifenden Objekte ein optisches Aufnahmesystem mit zugehöriger Beleuchtungs einrichtung in die Handwurzel des Greifers einzubauen. Dieses Aufnahmesystem kann das Objekt auch während der Greifphase beobachten und den Greifvorgang steuern, während bei allen anderen davor bekannten extern angeordneten optischen Aufnahmesystemen das Objekt in der Schlußphase beim Greifen des Objektes durch die Greiferbacken abgedeckt war und der Greifvorgang blind ausgeführt werden mußte (DE-OS 36 12 144.4). In die Handwurzel dieses bekannten Greifers war außerdem ein schräg gestellter Laser zur optischen Bestimmung des Greiferabstandes eingebaut. Der Greifer war zusätzlich mit einer Auswerteelektronik be stehend aus einem Kantendetektor und einer Digitalisie rungseinrichtung und einem Auswerterechner versehen, die schon innerhalb des Greifers aus dem Bild des optischen Aufnahmesystems die Lage, den Abstand, die Position, die beschreibende Werkstückinformation und den Positionierungs fehler errechneten und nur noch diese Daten zum Steuer rechner des Handhabungsautomaten weiterleiteten. Für diese niedrigen Datenraten genügte eine relativ einfache und störungssichere Kommunikationsverbindung zum Steuerrechner. Im Zusammenhang mit diesem Greifer wurde auch schon vorge schlagen, daß das Bild des Aufnahmesystems auch zur Be stimmung der Backenstellung des Greifers verwendet wird. Dieser theoretische Vorschlag war jedoch mit den Lösungs mitteln der DE-OS 36 12 144.4 und der dort beschriebenen Greiferkonstruktion nicht zu realisieren. Als Bezugslinie für die Bestimmung der Backenposition könnte dort allein die äußere Kante der Backeninnenseite dienen. Diese be findet sich aber über weite Bereiche nicht im Öffnungs winkel des optischen Aufnahmesystems. Soweit bei engen Backenstellungen die Backeninnenseite und ihre äußere Kante vom optischen Aufnahmesystem erfaßt werden, ist die Ab bildungsqualität der äußeren Kante wegen des spitzen Blick winkels auf die Backeninnenfläche schlecht und die äußere Kante aus diesem Grunde zur exakten Positionsbestimmung nicht geeignet. Schließlich in der Greifphase können der äußere Bereich der Backeninnenfläche und die Kante wiederum von Greifobjekt abgedeckt werden und eine exakte Zustellung der Backen in dieser wichtigen Phase unmöglich machen.It has already been proposed to determine the Gripper position of the handling machine and in particular for position detection and centering of the objects to be gripped an optical recording system with associated lighting the device in the wrist of the gripper. This recording system can also be used during the Observe the gripping phase and control the gripping process while in all other previously known externally arranged optical recording systems the object in the final phase covered by the gripper jaws when gripping the object was and the gripping process had to be carried out blind (DE-OS 36 12 144.4). In the wrist of this familiar Greifers was also an inclined laser optical determination of the gripper distance. The The gripper was also equipped with evaluation electronics consisting of an edge detector and a digitizer tion device and an evaluation computer provided already within the gripper from the image of the optical Recording system the location, the distance, the position, the Descriptive workpiece information and the positioning errors calculated and only this data on the tax forwarding computer of the handling machine. For this a relatively simple and low data rates sufficed Fail-safe communication link to the control computer. In connection with this gripper has already been featured suggest that the image of the recording system is also used for loading the jaw position of the gripper is used. However, this theoretical suggestion was with the solutions means of DE-OS 36 12 144.4 and those described there Gripper construction not possible. As a reference line for determining the jaw position alone could be there serve the outer edge of the inside of the jaw. These be but is not found in the opening over large areas angle of the optical recording system. So much for narrow Cheek positions the inside of the cheek and its outer edge from the optical recording system is the Ab Educational quality of the outer edge due to the pointed look bad on the inside of the cheek and the outside For this reason, edge for exact position determination not suitable. Finally, in the gripping phase, the outer area of the inner cheek and the edge in turn be covered by the gripping object and an exact delivery make baking impossible at this important stage.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die exakte und gleichzeitige Bestimmung der Position beider Greiferbacken bei allen möglichen Backenpositionen und in allen Phasen des Greif vorganges zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird dadurch ge löst, daß eine mit dem Fuß der Greiferbacken verbundene exponierte Kante oder Meßzunge von der Seite jenseits der Greiferbacken beleuchtet und von der Seite jenseits der Greiferbacken mit dem optischen Aufnahmesystem erfaßt wird. Diese Kanten oder Meßzungen befinden sich bei allen Backen positionen im Öffnungswinkel des optischen Aufnahmesystems und werden während der Greifphase nicht vom Objekt abge deckt. Die dem optischen Aufnahmesystem zugekehrten be leuchteten Flächen, deren Begrenzung als Bezugslinie für die Backenposition dient, können weitgehend senkrecht zur Blickrichtung des optischen Aufnahmesystems ausgerichtet und deshalb in diesem gut abgebildet werden, so daß die Backenposition mit der hinreichenden Exaktheit bei allen möglichen Backenpositionen und in allen Phasen des Greif vorganges bestimmt werden kann.The invention has the task of being exact and simultaneous Determination of the position of both gripper jaws on all possible jaw positions and in all phases of the gripping to enable the process. This task is ge triggers that one connected to the foot of the gripper jaws exposed edge or measuring tongue from the side beyond the Illuminated gripper jaws and from the side beyond Gripper jaws is detected with the optical recording system. These edges or measuring tongues are found on all jaws positions in the opening angle of the optical recording system and are not detached from the object during the gripping phase covers. The be facing the optical recording system illuminated areas, the boundary of which serves as a reference line for the jaw position can be used largely perpendicular to the Direction of view of the optical recording system aligned and therefore be well represented in this so that the Jaw position with sufficient accuracy for everyone possible jaw positions and in all phases of the gripping process can be determined.

Zur Ausführung dieses Verfahrens befindet sich in der Hand wurzel des Greifers zwischen den Greiferbacken ein Schacht, auf dessen Boden das optische Aufnahmesystem zentrisch zu den Greiferbacken angeordnet ist. Mit dem Fuß der Greiferbacken sind Meßkanten oder Meßzungen verbunden, die in das Blickfeld des optischen Aufnahmesystems oberhalb der Schachtöffnung hineinragen. Die Beleuchtungseinrichtung befindet sich zwischen dem optischen Aufnahmesystem und den Meßkanten oder Meßzungen, so daß sie deren dem optischen Aufnahmesystem zugekehrten Flächen beleuchten, gleichzeitig aber in Richtung auf das optische Aufnahme system abgeschirmt sind.To carry out this procedure is in your hand root of the gripper between the gripper jaws a shaft, on the bottom of which the optical recording system is centered is arranged to the gripper jaws. With the foot of the Gripper jaws are connected to measuring edges or measuring tongues, which are in the field of view of the optical recording system above protrude into the shaft opening. The lighting device is located between the optical recording system and the measuring edges or measuring tongues, so that they the illuminate facing surfaces with the optical recording system, but at the same time towards the optical recording system are shielded.

Der Boden des Schachtes öffnet sich zweckmäßigerweise zu einem darunter befindlichen Hohlraum, der zur Aufnahme der Auswerteelektronik (Kantendetektor, Digitalisierungs einrichtung und Auswerterechner) bestimmt ist; dann kann die lichtempfindliche Fläche der Halbleiterkamera unmittel bar auf der Platine der Auswerteelektronik aufgebracht werden. Das spart Bauraum ein und vereinfacht den elektr ischen Aufbau.The bottom of the shaft expediently opens a cavity underneath that is for receiving the evaluation electronics (edge detector, digitization device and evaluation computer) is determined; then can the photosensitive surface of the semiconductor camera immediately bar applied to the electronic circuit board will. This saves installation space and simplifies the electr structure.

Mit der Halbleiterkamera am Boden des Schachtes und der angeschlossenen Auswerteelektronik können gleichzeitig weitere ansich bekannte Meß- und Regelaufgaben ausgeführt werden, nämlich die Lagebestimmung und Zentrierung des Greifobjektes zwischen den Greiferbacken und die Indentifi kation des Objektes durch Mustererkennung oder durch Messung der Stellung der Greiferbacken nach dem Greifvor gang.With the semiconductor camera at the bottom of the shaft and the connected evaluation electronics can simultaneously further known measuring and control tasks performed be, namely the orientation and centering of the Gripping object between the gripper jaws and the indentifi cation of the object by pattern recognition or by Measurement of the position of the gripper jaws after the gripper corridor.

Ferner kann die Entfernung des Greifobjektes mit Hilfe eines zusätzlich in der Handwurzel angebrachten Lasers nach dem Lasertriangulationsprinzip bestimmt werden. Wenn die Abmessungen des Greifobjektes bekannt sind, läßt sich die Entfernung auch ohne Laser aus den Maßen seiner Ab bildung geometrisch berechnen. Schließlich läßt sich mit der Halbleiterkamera eine Qualitätskontrolle von Teilen wie z.B. die Durchmesserbestimmung von zylindrischen Teilen und eine Sortierung der Teile durchführen. Mit dem am Boden des Schachtes angeordneten optischen Aufnahmesystem und der nachgeordneten Auswerteelektronik lassen sich demnach gleichzeitig alle für einen Greifvorgang relevanten Über wachungsaufgaben und Meßaufgaben lösen -Messung der Backen position, der Entfernung, Lage und Zentrierung des Geif objektes, Mustererkennung, Qualitätskontrolle und Sortierung nach Qualitätsmerkmalen-.Furthermore, the removal of the gripping object can be done with the help of an additional laser attached in the wrist can be determined according to the laser triangulation principle. If the dimensions of the gripping object are known, can the removal even without a laser from the dimensions of its ab compute education geometrically. Finally, with the semiconductor camera a quality control of parts such as. the diameter determination of cylindrical parts and sort the parts. With the one on the ground of the shaft arranged optical recording system and the subordinate evaluation electronics can accordingly at the same time, all of the overs relevant for a gripping process Solve watch tasks and measurement tasks -Measurement of the jaws position, distance, location and centering of the Geif property, pattern recognition, quality control and Sorting according to quality characteristics.

Da sich die lichtempfindliche Fläche des optischen Auf nahmesystems direkt auf der Rechnerplatine für die Signalverarbeitung und Auswerteelektronik befindet, können störungsanfällige Verbindungsleitungen entfallen. Die hohen Datenraten aus dem optischen Aufnahmesystem werden schon in der Auswerteelektronik innerhalb des Greifers ver arbeitet. Die Kommunikation mit dem Steuerrechner des Roboters erfolgt mit niedrigen Datenraten, da der Auswerte rechner des Greifers nur die komprimierte Information -Ent fernung und Lage des Objekte, Backenposition etc.- an den Steuerrechner des Roboters übermittelt.Since the photosensitive surface of the optical up systems directly on the computer board for the Signal processing and evaluation electronics can Interference-prone connecting lines are eliminated. The high Data rates from the optical recording system will be fine ver in the evaluation electronics within the gripper is working. Communication with the control computer of the Robot takes place with low data rates because of the evaluation the gripper's computer only the compressed information Distance and position of the objects, jaw position etc.- to the Control computer of the robot transmitted.

Die Elektronikkomponenten für die Datenverarbeitung sind so angeordnet, daß sie die Baugröße des Greifers nur geringfügig vergrößern und gegen Kollision geschützt sind. In modularer Weise lassen sich verschiedene Sensorsysteme in die Grundversion des Greifers einbauen wie z.B. Halb leiterkameras mit verschiedenen Pixelzahlen, Ultraschall sensoren, induktive Sensoren oder kapazitive Sensoren zur Entfernungsmessung oder positionssensitive Fotozellen.The electronic components for data processing are arranged so that they only the size of the gripper enlarge slightly and are protected against collision. Various sensor systems can be built in a modular manner install in the basic version of the gripper, e.g. Half conductor cameras with different numbers of pixels, ultrasound sensors, inductive sensors or capacitive sensors for Distance measurement or position sensitive photocells.

An der Stelle, wo nach dieser Erfindung in der Handwurzel zwischen den Greiferbacken der vertikale Schacht für das optische Aufnahmesystem vorgesehen ist, befindet sich bei herkömmlichen Greifern für Handhabungsautomaten das Getriebe für den Antrieb der Greiferbacken. Um Platz für den Schacht und den darunter befindlichen Raum für die Auswerteelektronik zu schaffen, wird als Antrieb für die Greiferbacken ein lineares -hydraulisches, pneumatisches oder elektronmagnetisches-Antriebssystems verwendet, dessen Antriebsrichtung parallel zur Bewegungsrichtung der Greiferbacken verläuft. Das Antriebssystem kann einen Greiferbacken unmittelbar bewegen. Über eine außermittig angeordnete Zahnstange wirkt das Antriebssystem ferner auf ein erstes Zahnrad, welches sich auf der gegenüber liegenden Seite des Greifers befindet und über eine gemein same Welle ein zweites Zahnrad antreibt, das über eine zweite außermittige Zahnstange den zweiten Greiferbacken gegenläufig bewegt. Zwischen den beiden außermittigen Zahn stangen befindet sich genügend Platz für den vertikalen Schacht. Anstatt den einen Greiferbacken direkt durch den Antriebsmechanismus zu bewegen, können stattdessen beide Greiferbacken von Zahnstangen angetrieben werden, die einander gegenüberliegend in das zweite Zahnrad eingreifen und von diesem gegenläufig angetrieben werden.At the point where according to this invention in the wrist between the gripper jaws the vertical shaft for the optical recording system is provided at conventional grippers for handling machines Gear for driving the gripper jaws. To make room for the shaft and the space below for it Creating evaluation electronics is driving the Gripper jaws a linear-hydraulic, pneumatic or used electromagnetic drive system, the Drive direction parallel to the direction of movement of the Gripper jaws run. The drive system can Move the gripper jaws immediately. Over an off-center arranged rack also acts the drive system on a first gear, which is on the opposite lying side of the gripper and a common same shaft drives a second gear, which over a second off-center rack the second gripper jaw moved in opposite directions. Between the two off-center teeth There is enough space for the vertical bars Shaft. Instead of one gripper jaw directly through the Instead, both can move the drive mechanism Gripper jaws are driven by racks that engage with each other in the second gear and are driven in opposite directions by this.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen für ein Ausführungsbeispiel näher erläutert.In the following the invention with reference to the attached Drawings explained for an embodiment.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Greifer mit Ein richtung zur Bestimmung der Backenposition. Fig. 1 shows a cross section through a gripper with a direction for determining the jaw position.

Fig. 2a in Form eines Diagramms das von der Halbleiter kamera aufgenommene idialisierte Bild der beiden Meßzungen bei vollständig geöffneten Backen. Fig. 2a in the form of a diagram, the initialized image taken by the semiconductor camera of the two measuring tongues with the jaws fully open.

Fig. 2b dasselbe wie Fig. 2a bei teilweise geschlossen en Backen. Fig. 2b the same as Fig. 2a with partially closed en cheeks.

Fig. 2c in Form eines Diagramms das Bild des Greif objektes. Fig. 2c in the form of a diagram, the image of the gripping object.

Fig. 2d in Form eines Diagramms das von der Halbleiter kamera aufgenommene überlagerte Bild der beiden Meßzungen, des Greifobjektes und des Laser-Lichtpunktes. Fig. 2d in the form of a diagram, the overlaid image of the two measuring tongues, the gripping object and the laser light spot recorded by the semiconductor camera.

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Greifer mit Getriebe für den Antrieb der Greiferbacken. Fig. 3 shows a section through a gripper with a gear for driving the gripper jaws.

Fig. 4 einen Schnitt AB durch Fig. 3. Fig. 4 is a section AB of FIG. 3.

Fig. 5 einen Schnitt CD durch Fig. 3. Fig. 5 is a section CD by FIG. 3.

Fig. 1 zeigt im Schnitt den Greifer 1 mit den beiden Greiferbacken 2 und 3, die konzentrisch gegeneinander be wegt werden können. In der Handwurzel des Greifers zwischen den beiden Greiferbacken 2 und 3 befindet sich der vertikale Schacht 4 mit der Halbleiterkamera 5, 8. Der Boden des Schachtes 4 öffnet sich zum Hohlraum 6, in dem die Auswerteelektronik (Kantendetektor, Digitalisierungs einrichtung und Auswerterechner) untergebracht ist. Un mittelbar auf der Platine 7 der Auswerteelektronik befindet sich in der Öffnung des Schachtes 4 die lichtempfindliche Fläche 8 der Halbleiterkamera, hier ein einfacher optischer Zeilensensor, beispielsweise eine CCD-Zeile, dessen Längs achse parallel zur Bewegungsrichtung der Greiferbacken ausgerichtet ist. Fig. 1 shows in section the gripper 1 with the two gripper jaws 2 and 3 , which can be moved concentrically against each other. The vertical shaft 4 with the semiconductor camera 5 , 8 is located in the wrist of the gripper between the two gripper jaws 2 and 3 . The bottom of the shaft 4 opens to the cavity 6 , in which the evaluation electronics (edge detector, digitizing device and evaluation computer) is housed. Un indirectly on the circuit board 7 of the evaluation electronics is in the opening of the shaft 4, the light-sensitive surface 8 of the semiconductor camera, here a simple optical line sensor, for example a CCD line, the longitudinal axis of which is aligned parallel to the direction of movement of the gripper jaws.

Der Öffnungswinkel des optischen Aufnahmesystems ist durch gestrichelte Linien angedeutet. Die beiden Greiferbacken 2 und 3 werden vom optischen Aufnahmesystem nicht mehr er faßt. Am Fuß der beiden Greiferbacken 2 und 3 befinden sich die beiden Meßzungen 9 und 10, die von dem optischen Aufnahmesystem bei vollständig geöffneten Greiferbacken gerade noch detektiert werden können. Die Fig. 2a und 2b zeigen in Form von Diagrammen das vom Zeilensensor 8 des optischen Aufnahmesystems aufgenommene idealisierte Bild der Meßzungen 9 und 10, Fig. 2a bei vollständig ge öffneter Backenstellung und Fig. 2b bei einer teilweise geschlossenen Backenstellung. Hierbei gibt die Y-Achse die Spannungen U der auf der X-Achse angeordneten einzelnen Empfangszellen an. Im Ausführungsbeispiele ist die CCD-Zeile mit 1024 Empfangszellen besetzt.The opening angle of the optical recording system is indicated by dashed lines. The two gripper jaws 2 and 3 are no longer captured by the optical recording system. At the foot of the two gripper jaws 2 and 3 are the two measuring tongues 9 and 10 , which can still just be detected by the optical recording system when the gripper jaws are fully open. FIGS. 2a and 2b illustrate in form of diagrams the captured by the line sensor 8 of the optical system idealized image of the Meßzungen 9 and 10, Fig. 2a at complete charge preopened jaw position and Fig. 2b closed at a partial jaw position. Here, the Y axis indicates the voltages U of the individual receiving cells arranged on the X axis. In the exemplary embodiment, the CCD line is occupied by 1024 receive cells.

Zur Konstrasterhöhung werden die beiden Meßzungen 9 und 10 durch zwei Lichtquellen 11 und 12 angestrahlt, die sich zwischen dem optischen Aufnahmesystem und den Meßzungen befinden und gegen das optische Aufnahmesystem hin abge schirmt sind. Beim Schliessen der Greiferbacken über streicht jede Meßzunge 9, 10 den halben Bildwinkel des optischen Aufnahmesystems bis zur Greifermitte. Die Kanten der Meßzungen werden im Diagramm Fig. 2b auf die Empfangszellen an den Stellen i und j abgebildet. Diese Bildinformation wird über die Auswerteelektronik auf bereitet, die aus einem Kantendetektor, einer Digitalisie rungseinheit und einem Auswerterechner besteht. Damit wird die Stellung der Backen 2 und 3 berechnet.To increase the contrast, the two measuring tongues 9 and 10 are illuminated by two light sources 11 and 12 , which are located between the optical recording system and the measuring tongues and are shielded against the optical recording system. When the gripper jaws are closed, each measuring tongue 9 , 10 sweeps half the angle of the optical recording system to the center of the gripper. The edges of the measuring tongues are shown in the diagram in FIG. 2b on the receiving cells at positions i and j . This image information is prepared by the evaluation electronics, which consists of an edge detector, a digitization unit and an evaluation computer. This calculates the position of jaws 2 and 3 .

Außerhalb des Greifers befindet sich das Greifobjekt 13 im Blickwinkel des optischen Aufnahmesystems. Es wird eben falls von den Lichtquellen 11 und 12 beleuchtet und auf den Zeilensensor 8 abgebildet. Das Diagramm Fig. 2c zeigt das idealisierte Bild des Objektes 13 auf dem Zeilensensor mit den Kanten k und 1. Die Auswerteelektronik bestimmt in bekannter Weise die Positionen der Kanten k und 1 und errechnet hieraus die relative Position des Objektes 13. Mit geeigneter Auslegung der lichtempfindlichen Fläche 8 und der Auswerteelektronik 7 kann die Abbildung des Objektes 13 im optischen Aufnahmesystem auch zur Identifikation des Objektes durch Mustererkennung sowie zur Qualitätskontrolle und Sortierung der Objekte verwendet werden. Sofern die geometrischen Abmessungen des Greif objektes 13 bekannt sind, läßt sich sein Abstand vom Greifer mit Hilfe der Auswerteelektronik aus dem Abstand der Bildpunkte k und 1 berechnen. Outside of the gripper, the gripping object 13 is in the viewing angle of the optical recording system. It is just illuminated by the light sources 11 and 12 and imaged on the line sensor 8 . The diagram in FIG. 2 c shows the idealized image of the object 13 on the line sensor with the edges k and 1 . The evaluation electronics determine the positions of the edges k and 1 in a known manner and use these to calculate the relative position of the object 13 . With a suitable design of the light-sensitive surface 8 and the evaluation electronics 7 , the image of the object 13 in the optical recording system can also be used to identify the object by pattern recognition and for quality control and sorting of the objects. If the geometric dimensions of the gripping object 13 are known, its distance from the gripper can be calculated with the aid of the evaluation electronics from the distance between the pixels k and 1 .

Zur Abstandsbestimmung kann stattdessen auch der in die Handwurzel des Greifers eingebaute Laser 14 verwendet werden. Sein schräg von der Seite auf das Objekt 13 ge richteter Strahl erzeugt dort den Lichtpunkt 15, der vom optischen Aufnahmesystem erfaßt und auf dem Zeilensensor abgebildet wird. Der Lichtpunkt 15 verschiebt sich auf dem Objekt 13 je nach dessen Entfernung vom Greifer, so daß nach bekannten Verfahren der Laserentfernungsmessung aus der Lage des Lichtpunktes 15 mit Hilfe der Auswerte elektronik der Abstand zwischen Objekt und Greifer berechnet werden kann.Instead, the laser 14 built into the wrist of the gripper can also be used to determine the distance. His obliquely from the side on the object 13 ge directed beam there generates the light point 15 , which is detected by the optical recording system and is imaged on the line sensor. The light point 15 moves on the object 13 depending on its distance from the gripper, so that the distance between the object and the gripper can be calculated using known electronics methods from the position of the light point 15 with the aid of the evaluation electronics.

Das Diagramm Fig. 2d zeigt die überlagerten Abbildungen der Meßzungen 9, 10 mit den Kanten i und j, des Greif objektes 13 mit den Kanten k und 1 und des Lichtpunktes 15 mit dem Bildpunkt m auf dem Zeilensensor 8. Durch die elektronische Auswertung dieses Bildes werden alle für die Führung des Greifers erforderlichen Meßdaten ununter brochen während des ganzen Greifvorganges gewonnen und über die Kommunikationsverbindung 23 an den Steuerrechner des Roboters weitergeleitet.The diagram Fig. 2d shows the superimposed images of the measuring tongues 9 , 10 with the edges i and j , the gripping object 13 with the edges k and 1 and the light point 15 with the pixel m on the line sensor 8th By electronically evaluating this image, all measurement data required for guiding the gripper are continuously obtained during the entire gripping process and forwarded to the control computer of the robot via the communication link 23 .

Ergänzend sei darauf hingewiesen, daß zur Bestimmung des Objektabstandes vom Greifer anstelle des Laserent fernungsmessers auch ein Ultraschallsensor oder ein induktiver oder ein kapazitativer Sensor in die Handwurzel des Greifers eingebaut werden kann.In addition, it should be noted that to determine the Object distance from the gripper instead of the laser ent or an ultrasonic sensor inductive or a capacitive sensor in the wrist of the gripper can be installed.

Fig. 3 zeigt einen teilweise aufgeschnittenen Greifer mit dem schematisch dargestellten Getriebe für den An trieb der Greiferbacken 2 und 3. Der außermittig ange ordnete Pneumatikzylinder 16 bewegt die ebenfalls außer mittig angeordnete Zahnstange 17 parallel zur Bewegungs richtung der Greiferbacken. Die Zahnstange 17 greift in ein erstes Zahnrad 18 auf der anderen Seite des Greifers ein und treibt über die gemeinsame Welle 19 das zweite Zahnrad 20 an. In das zweite Zahnrad 20 greift auf der einen Seite die mit dem Backen 2 verbundende außermittig angeordnete zweite Zahnstange 21 ein. Auf der gegenüberliegende Seite befindet sich die mit dem Backen 3 verbundene, in Fig. 3 nicht dargestellte dritte Zahnstange 22. Fig. 3 shows a partially cut gripper with the schematically illustrated gear for the drive to the gripper jaws 2 and 3rd The off-center arranged pneumatic cylinder 16 moves the rack 17 , which is also arranged off-center, parallel to the direction of movement of the gripper jaws. The rack 17 engages in a first gear 18 on the other side of the gripper and drives the second gear 20 via the common shaft 19 . On the one hand, the second toothed wheel 21, which is connected to the jaws 2 , engages in the second toothed wheel 20 . On the opposite side is the third toothed rack 22 , which is connected to the jaw 3 and is not shown in FIG. 3.

Fig. 4 zeigt im Schnitt A-B durch den Greifer den Antrieb des ersten Zahnrades 18 durch den Pneumatikzylinder 16 und Fig. 5 zeigt im Schnitt C-D den gegenläufigen Antrieb der beiden Zahnstangen 21 und 22 durch das zweite Zahn rad 20. Aus beiden Figuren erkennt man, daß die Getriebe teile am Hand des Greifers angeordnet sind und zwischen sich genügend Raum für den vertikalen Schacht 4 frei lassen. Fig. 4 shows in section AB through the gripper the drive of the first gear 18 by the pneumatic cylinder 16 and Fig. 5 shows in section CD the opposite drive of the two racks 21 and 22 by the second gear wheel 20th From both figures you can see that the gear parts are arranged on the hand of the gripper and leave enough space between them for the vertical shaft 4 .

Der Greiferbacken 2 kann anstatt über die Zahnstange 21 auch direkt vom Pneumatikzylinder 16 angetrieben werden.The gripper jaw 2 can also be driven directly by the pneumatic cylinder 16 instead of via the toothed rack 21 .

Ferner kann die Welle 19 um 90° verdreht werden, so daß sich dann die beiden Zahnräder 18 und 20 zu beiden Seiten des vertikalen Schachtes bewegen. Auch dann läßt das Getriebe mit der außermittigen Anordnung der drei Zahn stangen in seinem Inneren genügend Raum für den vertiaklen Schacht 4.Furthermore, the shaft 19 can be rotated by 90 °, so that the two gears 18 and 20 then move on both sides of the vertical shaft. Even then, the gear with the eccentric arrangement of the three racks leaves enough space inside for the vertical shaft 4 .

Claims

1. Method for the contactless determination of the jaw positions on the gripper of a handling machine in which

a) both gripper jaws 2, 3 are illuminated from the inside of the gripper and
b) the position of both gripper jaws 2, 3 is detected with an optical recording system 5, 8
c) which is located between the gripper jaws in the area of the wrist of the gripper, characterized in that
d) one with the foot of each gripper jaw 2, 3 connected connected edge or measuring tongue 9, 10 illuminated from the side facing away from the gripper jaws 2, 3 and
e) is detected from the side facing away from the gripper jaws with the optical recording system.

2. Gripper of a handling machine with

a) mutually displaceable gripper jaws 2, 3
b) an optical recording system 5, 8 for determining the jaw position
c) and a lighting device
d) the two are arranged between the gripper jaws 2, 3 in the area of the wrist characterized by
e) a vertical shaft 4 in the wrist of the gripper 1 between the gripper jaws 2 and 3
f) the optical recording system 5, 8 is arranged on the bottom of the shaft 4
g) a measuring edge or tongue 9, 10 is connected to each foot of a gripper jaw 2, 3
h) the measuring edges or measuring tongues 9, 10 sweep the field of view of the optical recording system above the shaft opening during the movement of the gripper jaws.

3. Gripper according to claim 2, characterized in that the lighting device 11, 12 is located between the optical recording system 5, 8 and the measuring edges or measuring tongues 9, 10 .

4. Gripper according to claim 3, characterized in that the lighting device 11 , 12 is shielded against the optical recording system 5, 8 .

5. Gripper according to claims 2 to 4 marked characterized by an open to the shaft 4 cavity 5 below the shaft to take on the board 7 with the evaluation electronics.

6. Gripper according to claims 2 to 5, characterized in that the photosensitive surface 8 of the optical recording system is un indirectly on the circuit board 7 of the evaluation electronics.

7. Gripper according to claims 2 to 6 characterized by a root arranged within the hand system for determining the position from between the gripper 1 and the gripping object 13th

8. gripper according to claim 7 characterized thereby records that for distance determination Ultrasonic sensor or an inductive sensor or a capacitive sensor is used.

9. Gripper according to claim 7, characterized in that a laser 14 with an obliquely falling beam on the gripping object 13 generates a light point 15 , which is detected by the optical recording system 5, 8 and from its position the evaluation electronics the distance between the gripping object 13 and the gripper 1 determined.

10. Gripper according to claims 1 to 9, characterized in that the optical recording system 5, 8 also detects the gripping object 13 and the evaluation electronics determines its relative position between the gripper jaws 2 and 3 .

11. Gripper according to claim 10, characterized in that the optical recording system 5, 8 and the downstream evaluation electronics for identifying the gripping object by pattern recognition are set up.

12. Gripper according to claims 10 and 11, characterized in that the optical recording system 5, 8 and the downstream evaluation electronics from the dimensions of the gripping object 13 whose distance to the gripper is determined.

13. Gear for the counter-rotating concentric drive of the jaws 2, 3 of a gripper according to claims 2 to 12.

a) characterized by a linear hydraulic, pneumatic or electromagnetic drive mechanism 16
b) the direction of movement of the drive mechanism 16 runs parallel to the direction of movement of the jaws 2, 3 .
c) the drive mechanism 16 is arranged off-center.
d) the drive mechanism 16 drives a gripper bake 2 directly.
e) the drive mechanism 16 drives a first toothed wheel 18 via a first toothed rack 17 arranged outside the center.
f) the first gear 18 drives a common shaft 19, the spaced second toothed wheel 20 of the same size.
g) the second toothed wheel 20 engages on the side opposite the first toothed rack 17 , the second toothed rack 21 , which is arranged off-center and is connected to the gripping jaw 3 .

14. The transmission of claim 13, wherein the drive is not ver with the gripper jaws 3 connected mechanism 16 is characterized net gekennzeich that an eccentrically disposed third rack 22 on the second rack 22 engages the opposite side of the gear 20 and with the Baking 2 is connected.

15. Transmission according to claims 13 and 14, characterized in that the common shaft 19 of the first and second gear is arranged parallel to the gripper axis.

16. Transmission according to claims 13 and 24 thereby characterized that the common wave of the first and second gear perpendicular to Gripper axis is arranged.