DE3046634C2 - Verfahren zum Programmieren eines Industrie-Roboters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Program- J5 mieren eines Industrie-Roboter' durch den ein Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstückes längs einer Bahn bewegt wird, die zunächst durch Punkte, die in einem, den Roboter steuernden Rechner in Form eines entsprechenden Programms gespeichert sind, vorgegeben und durch interpolierte Geraden- und Kreisbogenstücke zwischen den Punkten ergänzt ist.

Ein Programmiervei fahren dieser Art ist durch die Zeitschrift ZwF 68 (1973) Heft 8. Seiten 381 bis 387 bekannt. Mit einem solchen Verfahren kann die *5 Bewegungsbahn eines Roboters hinsichtlich Ort und Geschwindigkeit sehr genau festgelegt werden, jedoch ist. besonders wenn es sich um komplizierte Bahnen handelt, die von Kreis und Gerade abweichen, ein sehr hoher Programmieraufwand erforderlich.

Durch die DE-OS 26 22 906 ist weiterhin ein Verfahren zur Steuerung eines Roboters bekannt, bei welchem die Eingabe bzw. Programmierung durch ein manuelles Führen einer Abtastspitze des Roboterarms entlang einem gewünschten Weg erfolgt. Ein Programmieren durch manuelles Führen ist jedoch bei vielen Automaten, insbesondere bei schweren Industrie-Robotern, nicht ohne weiteres oder nur mit entsprechend großem apparativem Aufwand möglich. Auch wird hierdurch oft nicht eine gewünschte hohe Genauigkeit, mit der eine Sollbahn abgefahren werden muß, erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die hohe Genauigkeit des eingangs erwähnten Programmierverfahrens mit wesentlich geringerem Programmieraufwand zu erreichen.

Gemäß der Erfindung wird die Lösung dieser Aufgabe dadurch erreicht, daß im Roboter zunächst als Programm ein nur grob annäherndes Vorprogramm mit einem Meßfühler an der Stelle seines Werkzeuges abgearbeitet wird, der an einem die exakte Sollbahn aufweisenden Muster entlangbewegt wird, wobei diese durch den Meßfühler abgetastet wird, daß die Abweichungen ermittelt werden, die sich aus den von dem Fühler aufgenommenen Meßwerten gegenüber den entsprechenden Werten des grob annähernden Vorprogramms ergeben, und daß das Programm entsprechend den Abweichungen korrigiert wird, worauf der Roboter dann, wieder mit seitiem Werkzeug versehen, gemäß dem korrigierten Programm betrieben wird.

Durch diese Verfahrensweise braucht lediglich geringer Programmieraufwand für das erste, die Bewegungsbahnen nur grob annähernde Vorprogramm getrieben zu werden, das dann durch das automatische Abfahren der realen Sollbewegungsbahn in kürzester Zeit an jeder Stelle der Bahn auf die genauen Bahnwerte korrigiert werden kann. Natürlich muß hierbei die maximal vorkommende Abweichung zwischen vorprogrammierter Bahn und Sollbahn noch im Meßbereich des Fühlers liegen. Soweit während der Bahnbewegung auch eine sich ändernde Orientierung und/oder Lage des Werkzeuges vorgeschrieben ist, kann dieses im Rahmen der Erfindung bei der Programmierung mitberücksichtigt werden, derart, daß sich das Werkzeug in seiner Orientierung, — und damit auch der Fühler — kontinuierlich von einer Orientierung zu einer anderen Orients-rung während der Bewegung von einem Bahnpunkt zum anderen ändert.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, von einer bereits einprogrammierten ersten Sollbewegungsbahn auf eine weitere, von der ersten entsprechend abweichenden neuen Sollbewegungsbahn überzugehen, wobei die erste die Rolle der vorerwähnten vorprogrammierten Bahn übernimmt, gem. welcher der Roboter bewegt wird, während mit dem Fühler die neue Bahn abgetastet wird und ihre Abweichungen registriert werden. Die Verbindung der einzelnen Linien zu einer geschlossenen Fläche ist durch eine mathematische Interpolation denkbar.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeig:

Fig. I einen Industrie-Roboter beim Abtasten einer Musterbahn mit einem Meßfühler.

F i g. 2 den Verlauf einer Bahnkurve zwischen zwei Punkten und

F i g. 3 eine Werkstückoberfläche mit einem darauf aufgebrachten Punktraster.

Bei dem dargestellten Beispiel ist. wie aus Fig. 3 ersichtlich, auf der Oberfläche eines Werkstücks 1 ein Punktraster aus zahlreichen Punkten 2 aufgebracht. Die Bewegungsbahn eines Industrie-Roboters 3 ist hier durch gerade Strichpunktlinien 4 zwischen den Rasterpunkten a. b. c, d und e grob angenähert dargestellt. Diese Bahn wird als Programm in den Speicher eines den Roboter in bekannter Weise steuernden Rechners eingeschrieben.

Der Roboter 3 in F i g. 1 ist anstelle seines Werkzeugs mit einem einen Meßfühler 5 aufweisenden Meßkopf 6 ausgerüstet. Mit 7 sind Meßkabel bezeichnet, die von dem Meßkopf zur Steuerungseinrichtung des Roboters 3 verlaufen. Der Roboter wird nun gemäß dem eingeschriebenen Programm mit dem Fühler 5 auf der Bahn 4 an einem Musterwerkstück 1' entlangbewegt, welches die Kontur der tatsächlichen, von der Bahn 4 an vielen Stellen abweichenden, in den Programmspeicher aufzunehmenden Bewegungsbahn 8 aufweist. Bei dem

dargestellten BeispW in Fig. I wird die Bahn 8 durch eine entsprechend geformte, abzutastende Fläche 8' dargestellt Der Fühler 5 registriert während des Abfahrens längs dieser Bahn 8 die Abweichungen dieser Bahn gegenüber der Bahn 4 und gibt sie an den steuernden Rechner durch, durch welchen das eingeschriebene erste Programm der Bahn 4 entsprechend diesen Abweichungen korrigiert wird. Es entsteht hierdurch ein neues, korrigiertes Programm für die Bewegungssteuerung des Roboters, das exakt der Sollbewegung entspricht, die der Roboter anschließend mit seinem Werkzeug zur Bearbeitung von Werkstükken ausführen soll. Es versteht sich, daß bei der Festlegung der angenäherten Bahn 4 für das erste Programm der Abstand zwischen den einzelnen, in F i g. 3 dargestellten Rasterpunkten, z. B. t/und e hierbei so zu wählen ist, daß die maximale Abweichung der tatsächlichen Bewegungsbahn 8 des Roboters von der vorprogrammierten, angenäherten Bahn 4 noch im Meßbereich 9 des Meßfühlers 5 liegt (Fig.2), wenn dieser auf der vorprogrammierten Bahn 4 sn dem Muster, hier dem Musterwerkstück t', entlanggeführt wird und dabei die tatsächliche Bewegungsbahn 8 mit ihren Abweichungen abtastet

Anstelle eines Musterstücks 1' gemäß F i g. t, welches ein Muster der gewünschten Bahn bildet wäre es auch denkbar, daB als Muster für die Bewegungsbahn diese selbst in Form einer Linie mit einer Farbe auf das Werkstück aufgetragen ist die einen Stoff enthält auf den der Fühler 5 reagiert Die Abtastung der Sollbewegungsbahn kann im übrigen auf verschiedenste Art, nicht nur mechanisch, sondern auch induktiv, kapazitiv oder fotoelektrisch erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist für Robotertätigkeiten der

's verschiedensten Art, wie z. B. Fräsen, Schleifen, Schweißen oder Abtasten von Schweißnähten, Nachführen über Flächen (Sprühen) anwendbar. Die Erfindung ist daher nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Programmieren eines Industrie-Roboters, durch den ein Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks längs einer Bahn bewegt wird, die zunächst durch Punkte, die in einem den Roboter steuernden Rechner in Form eines entsprechenden Programms gespeichert sind, vorgegeben und durch interpolierte Geraden- und Kreisbogenstücke zwischen den Punkten ergänzt ist, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß im Roboter zunächst als Programm ein nur grob annäherndes Vorprogramm mit einem Meßfühler an der Stelle seines Werkzeuges abgearbeitet wird, der an einem die exakte Sollbahn aufweisenden Muster entlangbewegt wird, wobei diese durch den Meßfühler abgetastet wird, daß die Abweichungen ermittelt werden, die sich aus den von dem Fühler aufgenommenen Meßwerten gegenüber den entsprechenden Werten des grob annähernden Vorprogramms ergeben und daß das Programm entsprechend den Abweichungen korrigiert wsrd, worauf der Roboter dann, wieder mit seinem Werkzeug versehen, gemäß dem korrigierten Programm betrieben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboter gemäß dem korrigierten Programm mit dem Meßfühler längs einer weiteren, von der ersten abweichenden Bahn geführt und das Programm entsprechend den weiteren Abweichungen korrigiert wird. $o