DE19913756A1

DE19913756A1 - Arrangement for teaching program-controlled robot has optical detector integrated into teaching tool and directed towards working or path points to acquire positions for robot control

Info

Publication number: DE19913756A1
Application number: DE1999113756
Authority: DE
Inventors: Karl Krautter
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-09-28

Abstract

The arrangement has using an optical detector (16,17) and a teaching tool (10), whereby the working or path points are sought and their positions acquired by the optical detector so that they can be passed over into control of the robot (2). The optical detector is integrated into the teaching tool and directed towards the working or path points.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Teachen eines pro grammgesteuerten und mit einem Werkzeug auszustattenden Roboters be züglich der Arbeits- oder Bahnpunkte an einem Werkstück mittels einer opti schen Erfassungseinrichtung und mittels eines Teach-Werkzeuges, wobei mit diesem die Arbeits- oder Bahnpunkte aufgesucht werden und dabei deren Position von der optischen Erfassungseinrichtung aufgenommen wird, so daß sie in die Steuerung des Roboters übergeben werden kann.The invention relates to a device for teaching a pro be program controlled and equipped with a tool regarding the work or path points on a workpiece using an opti rule detection device and by means of a teach tool, wherein with this, the work or train points can be found and at the same time whose position is recorded by the optical detection device, so that it can be transferred to the control of the robot.

Eine solche Vorrichtung zum Teachen eines programmgesteuerten Roboters ist durch die DE 196 26 459 A1 bekannt geworden. Dabei werden die Arbeits- oder Bahnpunkte mit einem Handgerät aufgesucht, das ein oder mehrere Positionsmelder besitzt. Deren Lage wird von einer externen Ver messungskamera aufgenommen und gespeichert. Aus der Lage der Positi onsmelder wird die Position der Arbeits- oder Bahnpunkte berechnet und in die Steuerung des Roboters übergeben. Das Handgerät wird in einer der Werkzeugorientierung entsprechenden Stellung an das Werkstück gehalten und ist dazu vorzugsweise zangenförmig ausgebildet. Die Zangen können dabei x- oder c-förmig sein, so daß mit dieser Gestaltung die Werkzeuge (z. B. Punktschweißzangen) des Roboters simuliert werden können.Such a device for teaching a program-controlled robot is known from DE 196 26 459 A1. The Working or path points sought with a handheld device, the one or has several position sensors. An external ver measurement camera recorded and saved. From the location of the positi onsmelder the position of the work or path points is calculated and in control of the robot. The handheld device is in one of the Tool orientation held appropriate position on the workpiece and is preferably formed like a pincer. The pliers can be x-shaped or c-shaped, so that with this design the tools (e.g. Spot welding guns) of the robot can be simulated.

Der Aufwand hinsichtlich Hardware und Software zur Realisierung eines solchen Teachvorganges ist enorm. U. a. muß eine Vermessungskamera aus drei linearen Kameraeinheiten bestehen, die einen festen Bezug zueinander haben. Die Vermessungskamera muß in der Lage sein, die Position des Handgerätes nach sechs Achsen aufzunehmen und optisch zu vermessen. Das Handgerät selbst sollte bevorzugt über mindestens drei Positionsmelder verfügen.The effort in terms of hardware and software to implement a such a teaching process is enormous. Among other things must have a survey camera consist of three linear camera units that have a fixed reference to each other. The survey camera must be able to Position of the handheld device according to six axes and optically closed measured. The handheld device itself should preferably have at least three Position detectors.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Teachen eines programmgesteuerten und mit einem Werkzeug auszustat tenden Roboters nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 in der Weise weiterzubilden, daß ein Teachen mit minimalem Hard- und Software einsatz realisiert werden kann.Therefore, the invention has for its object a device for Teach a program-controlled and equipped with a tool tenden robot according to the preamble of claim 1 in the Way to train that teaching with minimal hardware and software use can be realized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Vorrichtung gelöst, die nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 ausgestaltet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind mit den Unteransprüchen beansprucht.This object is achieved by means of a device that designed according to the characterizing features of claim 1 is. Advantageous refinements and developments of the invention are included claimed the subclaims.

Zwar ist aus der DE 197 27 957 A1 eine Lasermarkiervorrichtung bekannt, die eine Werkstückoberfläche mit einem Muster aus Zeichen, Figuren und/oder Symbolen durch eine Laserstrahlabtastung markiert. Um die Mar kierungspositionierung zu erleichtern wird ein virtueller Markierungstest durchgeführt. In einem Ausführungsbeispiel tastet vor der tatsächlichen Mar kierung ein sichtbarer Führungsstrahl kontinuierlich und wiederholt die Werk stückoberfläche ab, um ein projiziertes Bild des Musters oder des Bereichs hiervon zu bilden. In einem anderen Ausführungsbeispiel werden vor der tat sächlichen Markierung durch eine visuelle Anzeige ein Bild des Musters und/oder des Bereichs und ein überwachtes Bild des Werkstücks von einer Monitorkamera überlagert.A laser marking device is known from DE 197 27 957 A1, a workpiece surface with a pattern of characters, figures and / or symbols marked by laser beam scanning. To the Mar A virtual marking test will facilitate positioning carried out. In one embodiment, the actual Mar a visible guide beam continuously and repeats the work piece surface to produce a projected image of the pattern or area to form from this. In another embodiment, before the deed neuter marking by a visual display of an image of the pattern and / or the area and a monitored image of the workpiece from one Monitor camera overlaid.

Weiterhin sind optische Erfassungseinrichtungen zum Beobachten und ggf. zum Steuern und Regeln eines Schweißprozesses bekannt (vgl. DE 42 10 555 A1, DE 39 30 208 A1, CA 2090528 A, DE 30 50 620 C2).Furthermore, optical detection devices for observation and possibly for controlling and regulating a welding process (cf. DE 42 10 555 A1, DE 39 30 208 A1, CA 2090528 A, DE 30 50 620 C2).

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on one shown in the drawing Embodiment explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Bearbeitungsstation mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Teachen eines Roboters und Fig. 1 shows a processing station with the device according to the invention for teaching a robot and

Fig. 2 eine ausschnittsweise Darstellung eines Teach-Werkzeuges in ver größertem Maßstab. Fig. 2 is a partial view of a teach tool on a larger scale.

Fig. 1 zeigt eine Bearbeitungsstation 1, in der ein Gelenkarmroboter 2 dazu vorgesehen ist, auf einem Bearbeitungstisch 3 liegende Bleche 4, 5 über eine Schweißnaht 6 miteinander zu verbinden. Entsprechend dem gewählten Schweißverfahren kann dann an einen endseitigen Flansch 7 eines letzten Gelenkarmes 8 des Gelenkarmroboters 2 ein geeignetes Werkzeug an geflanscht werden. Fig. 1 shows a processing station 1 in which an articulated robot 2 is provided for resting on a working table 3 sheets 4, 5 to be connected by a weld 6 with each other. According to the selected welding method, a suitable tool can then be flanged to an end flange 7 of a last articulated arm 8 of the articulated arm robot 2 .

Vor der eigentlichen Bearbeitung muß der Verlauf der Schweißnaht 6 ge teacht und einer Steuerung 9 des Gelenkarmroboters 2 mitgeteilt werden.Before the actual processing, the course of the weld 6 must be taught and communicated to a controller 9 of the articulated arm robot 2 .

Der Teachvorgang wird mittels eines Teachwerkzeuges 10 durchgeführt, welches anstelle des eigentlichen bzw. später einzusetzenden Werkzeuges an den endseitigen Flansch 7 des Gelenkarmroboters 2 angesetzt ist. Das Teach-Werkzeug 10 kann im wesentlichen dieselbe Formgebung aufweisen, wie das die eigentliche Werkstückbearbeitung vornehmende Werkzeug. So besteht, wie beispielsweise auch aus der vergrößerten Darstellung nach Fig. 2 ersichtlich, beim Einsatz eines MIG-MAG-Schweißverfahrens das Teach- Werkzeug 10 aus einem leicht abgewinkelten Brennerhals 12, an den endsei tig eine Gasdüse 13 angesetzt ist. Ein Düsenkanal 14 setzt sich in den Bren nerhals 12 fort und mündet in eine umfangseitige Öffnung 15. Von dort ausgehend ist in den Düsenkanal 14 eine optische Erfassungseinrichtung in Gestalt eines Glasfaserkabels 16 eingesetzt, welches im vorderen Endabschnitt der Gasdüse 13 mit einer Kamera 17 bestückt ist. Das Glasfa serkabel 16 ist an einen Monitor 19 angeschlossen.The teaching process is carried out by means of a teaching tool 10 , which is attached to the end flange 7 of the articulated arm robot 2 instead of the actual or later to be used tool. The teach tool 10 can have essentially the same shape as the tool that actually carries out the workpiece machining. Thus, as can also be seen, for example, from the enlarged representation according to FIG. 2, when using a MIG-MAG welding method, the teach tool 10 consists of a slightly angled torch neck 12 to which a gas nozzle 13 is attached at the end. A nozzle channel 14 continues in the Bren nerhals 12 and opens into a peripheral opening 15th From there, an optical detection device in the form of a glass fiber cable 16 is inserted into the nozzle channel 14 , which is equipped with a camera 17 in the front end section of the gas nozzle 13 . The Glasfa serkabel 16 is connected to a monitor 19 .

Da das Glasfaserkabel 16 in der Gasdüse 13 koaxial angeordnet ist, ent spricht die "Blickrichtung" (Pfeil 20) der Kamera 17 der Strahlrichtung des später für den Schweißvorgang einzusetzenden Werkzeuges. Über den Mo nitor 19 kann dadurch der den Teachvorgang vornehmende Programmierer 21 durch eine Ansteuerung des Gelenkarmroboters 2 (Zugriff auf Steuerung 9 über Leitung 18) diesen und damit das Teach-Werkzeug 10 so positionie ren, daß es exakt über der Schweißnaht 6 zu liegen kommt. Auf diese Weise kann der Programmierer 21 dem weiteren Schweißnahtverlauf visuell folgen, indem er den Gelenkarmroboter 2 so ansteuert, daß dieser die gewünschte Bahnkurve ausführt. Diese Bahnkurve kann dann gespeichert bzw. in die Steuerung des Gelenkarmroboters 2 übergeben werden.Since the glass fiber cable 16 is arranged coaxially in the gas nozzle 13 , the “viewing direction” (arrow 20 ) of the camera 17 corresponds to the beam direction of the tool to be used later for the welding process. Via the monitor 19 , the programmer 21 carrying out the teaching process can thereby position the ren and thus the teach tool 10 by controlling the articulated arm robot 2 (access to control 9 via line 18 ) such that it comes to lie exactly over the weld 6 . In this way, the programmer 21 can visually follow the further weld seam course by controlling the articulated arm robot 2 in such a way that it executes the desired trajectory. This trajectory can then be saved or transferred to the control of the articulated arm robot 2 .

Somit ist der Programmierer 21 in der Lage, den Schweißnahtverlauf exakt zu verfolgen und diesen optimal zu programmieren. Korrekturen, wie bisher üblich, sind nicht mehr vonnöten.The programmer 21 is thus able to track the weld seam exactly and to program it optimally. Corrections, as usual, are no longer necessary.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die Anwendung beim beschrie benen Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Bei entsprechender Anpassung des Teach-Werkzeuges könnte beispielsweise auch für Punktschweißungen ein Teachvorgang vorgeschaltet werden. Auch sind Teachvorgänge denkbar, bei denen das Werkzeug später Schneidvorgänge, Klebstoffaufträge, Sprühaufträge oder dergleichen in verschiedenen Arbeits- oder Bahnpunkten vorzunehmen hat.It is understood that the invention is not described for use in ben embodiment is limited. With appropriate adjustment the teach tool could also be used for spot welding, for example a teaching process can be preceded. Teaching processes are also conceivable where the tool will later cut, apply glue, Spray jobs or the like in different work or path points has to make.

Claims

1. Device for teaching a program-controlled and equipped with a tool robot with respect to the work or path points on a workpiece by means of an optical detection device and by means of a teach tool, with which the work or path points are sought and thereby their position from the optical detection device is added so that it can be transferred to the control of the robot, characterized in that the optical detection device ( 16 , 17 ) is integrated into the teaching tool ( 10 ) and on the work or path points ( 6 ) is directed.

2. Device according to claim 1, characterized in that the alignment device (arrow 20 ) of the optical detection device ( 16 , 17 ) corresponds to the effective direction of the tool to be attached later to the robot ( 2 ).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the teach tool ( 10 ) has a torch neck ( 12 ) with a gas nozzle ( 13 ) arranged at the end, in which a glass fiber cable ( 16 ) with a camera ( 17 ) is inserted coaxially which is connected to a monitor ( 19 ).