WO2023041302A1 - Verfahren zum bereitstellen von informationen für eine robotereinrichtung sowie elektronische recheneinrichtung - Google Patents

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WO2023041302A1
WO2023041302A1 PCT/EP2022/073682 EP2022073682W WO2023041302A1 WO 2023041302 A1 WO2023041302 A1 WO 2023041302A1 EP 2022073682 W EP2022073682 W EP 2022073682W WO 2023041302 A1 WO2023041302 A1 WO 2023041302A1
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45065—Sealing, painting robot

Definitions

  • the invention relates to a method for providing information for a robot device and an electronic computing device.
  • the method provides for a construction space model to be created for a motor vehicle comprising the motor vehicle component.
  • the installation space model is in particular a three-dimensional model which represents the motor vehicle component in interaction with further components of a motor vehicle having the motor vehicle component, in particular the entire motor vehicle.
  • the installation space model shows how the respective motor vehicle components of the motor vehicle are arranged relative to one another.
  • a robot program for the at least one robot device is automatically created on the basis of the installation space model with the respective seam primary keys of the seams.
  • the robot device is set up to be controlled using the robot program.
  • the three-dimensional installation space model, in which the primary seam keys are stored makes it possible to create the robot program in a simple, automatic manner.
  • the automated creation of the robot program means that this robot program can be made available particularly quickly for the respective robot devices. The respective robot devices can thus be controlled with particularly little effort using the installation space model via the robot program that is created automatically. A manual creation of the robot program can thus advantageously be omitted.
  • the robot program specifies respective positions for an end effector of the robot device for the attachment of the respective seam.
  • the end effector is a so-called tool Center point of the robot setup.
  • the respective robot device can thus be controlled particularly precisely via the respective positions of the end effector via the robot program. This enables the respective seams to be attached to the motor vehicle component with particular precision.
  • controlling the respective robot device using the robot program via the specified positions of the end effector allows at least essentially the same seams to be attached to respective motor vehicle components using a number of different robot devices and thus the seam attachment is reproducible.
  • a further possible embodiment of the invention provides that a movement of the robot device specified by the robot program is secured by simulating the movement of the robot device and the robot program is adapted depending on a result of the simulation.
  • the robot program is checked by the at least one simulation before the robot device is controlled using the robot program.
  • the robot program is adjusted or remains unchanged and is made available for controlling the robot device.
  • Checking the robot program using the simulation makes it possible to avoid a collision of the robot device with an element in the surroundings of the robot device, for example with the motor vehicle component. As a result, the risk of damage to the robot device when controlling the robot device using the robot program can be kept particularly low.
  • Pre-pressure of a medium to be attached to the motor vehicle component for the seam and/or a feed of the robot device relative to the motor vehicle component and/or an end of the respective seam can be specified as application parameters of the robot device.
  • a seam quality of the seam, in particular at its beginning and/or at its end, can be specified as an end parameter for the respective seam, whereby, for example, a gentle or an abrupt ending of the respective seam at the beginning or the end can be defined.
  • a pre-running parameter and/or a post-running parameter of the respective seam can thus be specified for specifying the end parameter of the respective seam.
  • Shading or predetermined priorities of respective seams relative to one another or a permitted or possible grinding over or tearing open for the respective seams can be specified as premises to be observed for the respective seam.
  • a sequence of seams to be attached to the motor vehicle component can be specified via the premise to be observed.
  • certain seam crossings can be specified as permissible.
  • These specifications described can be encoded in the form of the seam primary key in a fixed order.
  • the respective properties of the seam to be attached to the motor vehicle component are thus specified particularly precisely via the seam primary key, as a result of which the seam is described particularly extensively by the associated seam primary key. This enables particularly good reproducibility of the seam applied to the motor vehicle component using the seam primary key.
  • the installation space model is a three-dimensional installation space model. Due to the design of the three-dimensional installation space model, collisions between the respective components of the motor vehicle can easily be determined. Furthermore, courses of respective seams to be attached to motor vehicle components of the motor vehicle can be stored particularly precisely in a three-dimensional installation space and can be recognized particularly easily in the three-dimensional installation space.
  • the three-dimensional space model thus enables a particularly simple representation of the motor vehicle.
  • the invention also relates to an electronic computing device that is set up to automatically create a robot program for the at least one robot device using a construction space model created in the method according to the invention or one of its possible embodiments with the respective seam primary keys of the seams.
  • the electronic computing device receives the construction space model with the respective seam primary keys of the seams and, depending on the construction space model, automatically creates the robot program for the at least one robot device and makes it available for this robot device.
  • the electronic computing device enables the robot program, which can be used to control the at least one robot device, to be created particularly easily and quickly from the installation space model with the respective primary seam keys.
  • FIG. 1 shows a method diagram for a method for providing information for a robot device.
  • the robot device is set up to attach a seam to a motor vehicle component.
  • a polyvinyl chloride seam can be applied to the motor vehicle component by means of the robotic device.
  • the motor vehicle component can be sealed against another component of the motor vehicle by means of the polyvinyl chloride seam.
  • a robot program can be created, which is used to control the robot device for attaching the seam to the motor vehicle component.
  • the method provides that, in a first method step V1, an installation space model, in particular a three-dimensional installation space model, is created for a motor vehicle comprising the motor vehicle component.
  • a second method step V2 it is provided that respective seams to be attached to the motor vehicle are included in the installation space model.
  • a third method step V3 of the method it is provided that a primary seam key is created for each seam and is stored with the installation space model.
  • the seam primary key is a unique identifier for the respective associated seam, with the seam primary key characterizing at least one property of the associated seam.
  • the robot device is controlled as a function of the construction space model with the respective seam primary keys of the seams.
  • the robot program for the at least one robot device can be created automatically by means of an electronic computing device based on the construction space model with the respective seam primary keys of the seams.
  • this robot program can be created automatically for a reference robot device and adapted to the robot device via a transfer table.
  • a conversion relationship between the reference robot device and the robot device for which the robot program is to be provided is stored in this transfer table.
  • a sixth step S6 new scopes can be programmed offline or for a new motor vehicle and the robot program can thus be adapted.
  • the robot program can be automatically adapted to a measured real cell, in particular by mirroring.
  • live data from a production plant for the motor vehicle component or for the motor vehicle can be evaluated. For this purpose, up-to-date data from several plants can be used. This enables cost-efficient start-ups of new plants and creates a particularly high degree of transparency in robot utilization.
  • a data transfer 10 to production 14 takes place from the DOP.
  • the robot program can be optimized in a plant 12 and thus in production via continuous offline programming on a line during ongoing production.
  • the data can be transferred back 16 from production to the DOP.
  • the robot program can be fed back 18 into a plan from the factory 12 .
  • the process enables automated robot programming based on installation space models for various robot applications such as welding, PVC application, wax application or painting.
  • an application result can be virtually described as an installation space model, in particular in the installation space model and provided with a unique numbering, in this case the seam primary key, which contains information on the application type and on the basis of which robot paths can be automatically generated.
  • a seam center line can be generated from a three-dimensional geometry of the installation space model.
  • the robot paths can in turn be optimally assigned to the available robot devices with the aid of algorithms, so that the task, in particular the attachment of the at least one seam, can be carried out with a minimum expenditure of time.
  • the challenges of collision-free robot path planning and an intelligent distribution of application scopes to robot devices available in production can be created via a frame work using algorithms, with the frame work containing 3D data for the vehicle body, robot device, housing, conveyor technology et cetera may contain.
  • a calculation can consist of creating a movement graph including smoothing of a robot movement and creating a distance matrix with an automated division of application scopes using in particular heuristic methods such as genetic algorithms.
  • the distance matrix can describe the order in which respective seams are to be applied to the motor vehicle component.
  • the respective primary seam key contains in particular a definition of an application type, an application direction, specifications for the end effector of the robot device, a traversing speed of the robot device without application, application parameters, pre-/post-processing parameters and premises to be observed with regard to shadowing, priority, smoothing and tearing.
  • These defaults can be encoded in the form of the seam primary key in a fixed order.
  • these can be transferred to a real system on the basis of transfer tables.
  • the system can be measured in advance, whereby a deviation between the ideal robot programming, in particular the robot program for the reference robot device, and the real robot device is determined.
  • the respective positions of the end effector of the created robot program can be converted from the virtual world into the real world.
  • These transfer tables may contain vector information for an entire workspace of the robotic device based on survey data.
  • the at least one robot program from production can then also be fed back into production planning.
  • This consistent offline programming can be used for every offline programming of new robot programs up to the commissioning of the robot programs in production.
  • An extension to applications in body construction and assembly is also possible.
  • the invention shows how consistent automated offline robot programming can be made possible from product planning through to production based on a virtual installation space model.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Numerical Control (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Informationen für eine Robotereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, eine Naht an einem Kraftfahrzeugbauteil anzubringen, bei welchem ein Bauraummodell für ein das Kraftfahrzeugbauteil umfassendes Kraftfahrzeug erstellt wird (V1), jeweilige an dem Kraftfahrzeug anzubringende Nähte in dem Bauraummodell aufgenommen werden (V2), für jede Naht ein Nahtprimärschlüssel erstellt und in dem Bauraummodell hinterlegt wird, wobei der Nahtprimärschlüssel wenigstens eine Eigenschaft der zugeordneten Naht charakterisiert (V3), und die Robotereinrichtung in Abhängigkeit von dem Bauraummodell mit den jeweiligen Nahtprimärschlüsseln der Nähte gesteuert wird (V4).

Description

Verfahren zum Bereitstellen von Informationen für eine Robotereinrichtung sowie elektronische Recheneinrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Informationen für eine Robotereinrichtung sowie eine elektronische Recheneinrichtung.
Die WO 2018/099980 A1 offenbart eine Düsenvorrichtung zur Abgabe eines viskosen Auftragsmediums in Form mindestens eines Strahls auf ein Bauteil. Bei dem viskosen Auftragsmedium handelt es sich insbesondere um Polyvinylchlorid. Die Düsenvorrichtung kann insbesondere mittels eines Roboters geführt werden.
Beim Bearbeiten von Bauteilen kann sich das Problem ergeben, dass Roboterprogramme für jeweilige Robotereinrichtungen manuell zu programmieren oder bestehende Roboterprogramme an jeweilige Robotereinrichtungen manuell anzupassen sind. Dies kann mit großem Arbeitsaufwand verbunden sein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lösung zu schaffen, welche eine besonders einfache Programmierung einer Robotereinrichtung für ein Anbringen einer Naht an einem Kraftfahrzeugbauteil ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Informationen für eine Robotereinrichtung, wobei die Robotereinrichtung wiederum dazu eingerichtet ist, eine Naht an einem Kraftfahrzeugbauteil anzubringen. Über diese Naht kann das Kraftfahrzeugbauteil beispielsweise mit einer weiteren Komponente verbunden und/oder gegen die weitere Komponente abgedichtet werden.
Beispielsweise wäre es denkbar, eine Roboterprogrammierung im Lackierereiumfeld manuell auf Basis von Vorgaben in Form eines PDF-Dokuments für die jeweilige Applikation durchzuführen, insbesondere anhand von PVC-Bauraummodellen oder Lackierflächenkatalogen.
Stattdessen ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass ein Bauraummodell für ein das Kraftfahrzeugbauteil umfassendes Kraftfahrzeug erstellt wird. Bei dem Bauraummodell handelt es sich insbesondere um ein dreidimensionales Modell, welches das Kraftfahrzeugbauteil im Zusammenspiel mit weiteren Komponenten eines das Kraftfahrzeugbauteil aufweisenden Kraftfahrzeugs, insbesondere das gesamte Kraftfahrzeug, repräsentiert. Insbesondere ist in dem Bauraummodell abgebildet, wie jeweilige Kraftfahrzeugbauteile des Kraftfahrzeugs relativ zueinander angeordnet sind.
Bei dem Verfahren ist es weiterhin vorgesehen, dass jeweilige an dem Kraftfahrzeug anzubringende Nähte in dem Bauraummodell aufgenommen werden. Mit anderen Worten, werden die an dem Kraftfahrzeugbauteil anzubringenden Nähte in dem Bauraummodell hinterlegt. Bei dem Verfahren ist es weiterhin vorgesehen, dass für jede Naht ein Nahtprimärschlüssel erstellt und in dem Bauraummodell hinterlegt wird, wobei der Nahtprimärschlüssel wenigstens eine Eigenschaft der zugeordneten Naht charakterisiert. Bei dem Nahtprimärschlüssel handelt es sich insbesondere um eine Kennung, welche beispielsweise aus Zahlen und/oder Buchstaben gebildet sein kann. Diese Kennung charakterisiert die wenigstens eine Eigenschaft der Naht. Über diesen Nahtprimärschlüssel kann somit die jeweilige dem Nahtprimärschlüssel zugeordnete Naht eindeutig identifiziert und charakterisiert sein. Bei dem Verfahren ist es weiterhin vorgesehen, dass die Robotereinrichtung in Abhängigkeit von dem Bauraummodell mit den jeweiligen Nahtprimärschlüsseln der Nähte gesteuert wird. Die Robotereinrichtung kann somit in Abhängigkeit von dem dreidimensionalen Modell des Kraftfahrzeugbauteils beziehungsweise des Kraftfahrzeugs gesteuert werden, wobei die jeweiligen an das Kraftfahrzeugbauteil anzubringenden Nähte durch die zugeordneten Nahtprimärschlüssel eindeutig identifiziert und vorgegeben sind. Durch das Bauraummodell, in welchem die Nahtprimärschlüssel der jeweiligen Nähte hinterlegt sind, wird ermöglicht, dass unterschiedliche Robotereinrichtungen anhand des Bauraummodells besonders präzise gesteuert werden können, wodurch an jeweiligen Kraftfahrzeugbauteile reproduzierbar jeweilige Nähte angebracht werden können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass anhand des Bauraummodells mit den jeweiligen Nahtprimärschlüsseln der Nähte automatisiert ein Roboterprogramm für die wenigstens eine Robotereinrichtung erstellt wird. Hierbei ist die Robotereinrichtung dazu eingerichtet, anhand des Roboterprogramms gesteuert zu werden. Zum einen wird durch das dreidimensionale Bauraummodell, in welchem die Nahtprimärschlüssel hinterlegt sind, überhaupt erst eine einfache automatische Erstellung des Roboterprogramms ermöglicht. Zum anderen kann durch das automatisierte Erstellen des Roboterprogramms dieses Roboterprogramm besonders schnell für jeweilige Robotereinrichtungen bereitgestellt werden. Die jeweiligen Robotereinrichtungen können somit mit besonders wenig Aufwand anhand des Bauraummodells über das automatisiert erstellte Roboterprogramm gesteuert werden. Ein händisches Erstellen des Roboterprogramms kann somit vorteilhafterweise entfallen.
In diesem Zusammenhang kann es insbesondere vorgesehen sein, dass das Roboterprogramm automatisiert für eine Referenzrobotereinrichtung erstellt wird und über eine Transfertabelle an die Robotereinrichtung angepasst wird. Die Transfertabelle beschreibt eine Beziehung zwischen der Referenzrobotereinrichtung und der Robotereinrichtung. Die Referenzrobotereinrichtung kann somit als Blaupause für jeweilige unterschiedliche Robotereinrichtungen beim Erstellen des Roboterprogramms, insbesondere beim automatisierten Erstellen des Roboterprogramms, herangezogen werden. Über die jeweiligen in der Transfertabelle hinterlegten Beziehungen zwischen der Referenzrobotereinrichtung und den jeweiligen Robotereinrichtungen, für welche das automatisiert erstellte Roboterprogramm anzupassen ist, kann das Roboterprogramm besonders einfach und schnell an die jeweilige Robotereinrichtung, in welcher das Roboterprogramm einzusetzen ist, angepasst werden. Hierdurch kann das Roboterprogramm besonders universal für unterschiedlichste Robotereinrichtungen herangezogen werden, indem über die Transfertabelle das Roboterprogramm an die jeweilige entsprechend dem Roboterprogramm zu steuernde Robotereinrichtung angepasst wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass für das Anbringen der jeweiligen Naht das Roboterprogramm jeweilige Positionen für einen Endeffektor der Robotereinrichtung vorgibt. Bei dem Endeffektor handelt es sich um einen sogenannten Tool Center Point der Robotereinrichtung. Über das Roboterprogramm kann somit die jeweilige Robotereinrichtung besonders präzise über jeweilige Positionen des Endeffektors gesteuert werden. Dies ermöglicht ein besonders präzises Anbringen jeweiliger Nähte an das Kraftfahrzeugbauteil. Darüber hinaus ermöglicht das Steuern der jeweiligen Robotereinrichtung anhand des Roboterprogramms über die vorgegebenen Positionen des Endeffektors, dass mittels mehrerer unterschiedlicher Robotereinrichtungen zumindest im Wesentlichen gleiche Nähte an jeweilige Kraftfahrzeugbauteile angebracht werden können und somit die Nahtanbringung reproduzierbar ist.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine durch das Roboterprogramm vorgegebene Bewegung der Robotereinrichtung durch eine Simulation der Bewegung der Robotereinrichtung abgesichert wird und in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Simulation das Roboterprogramm angepasst wird. Das bedeutet, dass durch die wenigstens eine Simulation das Roboterprogramm überprüft wird, bevor die Robotereinrichtung anhand des Roboterprogramms gesteuert wird. Je nach Ergebnis der Überprüfung wird das Roboterprogramm angepasst oder bleibt unverändert und wird für das Steuern der Robotereinrichtung zur Verfügung gestellt. Das Überprüfen des Roboterprogramms anhand der Simulation ermöglicht, dass eine Kollision der Robotereinrichtung mit einem Element in einer Umgebung der Robotereinrichtung, beispielsweise mit dem Kraftfahrzeugbauteil, vermieden werden kann. Hierdurch kann eine Beschädigungsgefahr der Robotereinrichtung beim Steuern der Robotereinrichtung anhand des Roboterprogramms besonders gering gehalten werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der jeweilige Nahtprimärschlüssel einen Applikationstyp der jeweiligen Naht und/oder eine Applikationsrichtung der jeweiligen Naht und/oder eine vorzunehmende Ausrichtung des Endeffektors der Robotereinrichtung relativ zu dem Kraftfahrzeugbauteil und/oder eine Verfahrgeschwindigkeit der Robotereinrichtung ohne Applikation und/oder einen Applikationsparameter der Robotereinrichtung und/oder einen Endparameter für die jeweilige Naht und/oder einzuhaltende Prämissen für die jeweilige Naht vorgibt. Als Applikationstyp der jeweiligen Naht kann der Nahtprimärschlüssel vorgeben, dass eine Flachnaht oder eine Rundnaht oder eine feine Naht oder eine flächige Applikation der Naht vorzunehmen ist. Als Applikationsrichtung der jeweiligen Naht kann beispielsweise vorgegeben werden, dass die Naht in Konstruktionsrichtung oder entgegengesetzt der Konstruktionsrichtung an das Kraftfahrzeugbauteil anzubringen ist. Hierbei kann die Konstruktionsrichtung für jede Naht separat vorgegeben werden. Als vorzunehmende Ausrichtung des Endeffektors der Robotereinrichtung relativ zu dem Kraftfahrzeugbauteil kann ein Applikationsabstand des Endeffektors zu dem Kraftfahrzeugbauteil und/oder ein herzustellender Winkel und/oder eine einzunehmende Geschwindigkeit des Endeffektors relativ zu dem Kraftfahrzeugbauteil für während der Applikation der Naht vorgegeben werden. Die Verfahrgeschwindigkeit der Robotereinrichtung ohne Applikation beschreibt, wie lange die Robotereinrichtung benötigt, um von einer ersten an das Kraftfahrzeugbauteil anzubringenden Naht zu einer zweiten an dem Kraftfahrzeugbauteil anzubringenden Naht bewegt zu werden. Über diese Verfahrgeschwindigkeit der Robotereinrichtung ist eine Standzeit der Robotereinrichtung vorgegeben. Als Applikationsparameter der Robotereinrichtung kann beispielsweise ein Vordruck eines für die Naht an dem Kraftfahrzeugbauteil anzubringenden Mediums und/oder ein Vorschub der Robotereinrichtung relativ zu dem Kraftfahrzeugbauteil und/oder ein Ende der jeweiligen Naht vorgegeben sein. Als Endparameter für die jeweilige Naht kann eine Nahtqualität der Naht, insbesondere an deren Anfang und/oder an deren Ende, vorgegeben werden, wodurch beispielsweise ein sanftes oder ein abruptes Auslaufen der jeweiligen Naht an dem Anfang beziehungsweise dem Ende definiert sein kann. Für das Vorgeben des Endparameters der jeweiligen Naht können somit ein Vorlaufparameter und/oder ein Nachlaufparameter der jeweiligen Naht vorgegeben sein. Als einzuhaltende Prämissen für die jeweilige Naht können Abschattungen beziehungsweise vorgegebene Vorränge jeweiliger Nahten relativ zueinander beziehungsweise ein erlaubtes beziehungsweise mögliches Überschleifen oder Aufreißen für die jeweiligen Nähte vorgegeben sein. Beispielsweise kann über die einzuhaltende Prämisse eine Reihenfolge von an dem Kraftfahrzeugbauteil anzubringenden Nähten vorgegeben sein. Insbesondere können gewisse Nahtkreuzungen als zulässig vorgegeben sein. Diese beschriebenen Vorgaben können in Form des Nahtprimärschlüssels in einer festgelegten Reihenfolge codiert werden. Über den Nahtprimärschlüssel sind somit jeweilige Eigenschaften der an dem Kraftfahrzeugbauteil anzubringenden Naht besonders präzise vorgegeben, wodurch die Naht besonders umfangreich durch den zugeordneten Nahtprimärschlüssel beschrieben wird. Hierdurch wird eine besonders gute Reproduzierbarkeit der anhand des Nahtprimärschlüssels an dem Kraftfahrzeugbauteil angebrachten Naht ermöglicht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Bauraummodell ein dreidimensionales Bauraummodell ist. Durch die Ausgestaltung des dreidimensionalen Bauraummodells können Kollisionen jeweiliger Komponenten des Kraftfahrzeugs beson- ders einfach ermittelt werden. Weiterhin können Verläufe jeweiliger an Kraftfahrzeugbauteilen des Kraftfahrzeugs anzubringender Nähte in einem dreidimensionalen Bauraum besonders präzise hinterlegt und in dem dreidimensionalen Bauraum besonders einfach erkannt werden. Das dreidimensionale Bauraummodell ermöglicht somit eine besonders einfache Darstellung des Kraftfahrzeugs.
Es kann in weiterer möglicher Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass als Naht an dem Kraftfahrzeugbauteil eine Polyvinylchlorid-Naht und/oder eine Wachsnaht und/oder eine Schweißnaht und/oder eine Lacknaht angebracht werden. Mit anderen Worten kann das Kraftfahrzeugbauteil mit der Schweißnaht als Naht versehen werden, um das Kraftfahrzeugbauteil beispielsweise mit einer weiteren Komponente des Kraftfahrzeugs stoffschlüssig zu verbinden. Alternativ oder zusätzlich kann für das Anbringen der Naht Polyvinylchlorid und/oder Wachs und/oder Lack auf das Kraftfahrzeugbauteil aufgebracht werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in dem Bauraummodell eine Reihenfolge für jeweilige anzubringende Nähte hinterlegt ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass jeweilige Nähte des Kraftfahrzeugbauteils lediglich zulässige Nahtkreuzungen aufweisen. Hierdurch kann eine besonders hohe Stabilität des Kraftfahrzeugbauteils sowie eine besonders hohe Lebensdauer jeweiliger an dem Kraftfahrzeugbauteil angebrachter Nähte gewährleistet werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine elektronische Recheneinrichtung, die dazu eingerichtet ist, anhand eines in dem erfindungsgemäßen Verfahren oder einer seiner möglichen Ausführungsformen erstellten Bauraummodells mit den jeweiligen Nahtprimärschlüsseln der Nähte automatisiert ein Roboterprogramm für die wenigstens eine Robotereinrichtung zu erstellen. Das bedeutet, dass die elektronische Recheneinrichtung das Bauraummodell mit den jeweiligen Nahtprimärschlüsseln der Nähte empfängt und in Abhängigkeit von dem Bauraummodell automatisch das Roboterprogramm für die wenigstens eine Robotereinrichtung erstellt und für diese Robotereinrichtung bereitstellt. Die elektronische Recheneinrichtung ermöglicht ein besonders einfaches und schnelles Erstellen des Roboterprogramms, anhand welchem die wenigstens eine Robotereinrichtung gesteuert werden kann, aus dem Bauraummodell mit den jeweiligen Nahtprimärschlüsseln. Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der elektronischen Recheneinrichtung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 ein Verfahrensschema für ein Verfahren zum Bereitstellen von Informationen für eine Robotereinrichtung sowie in
Fig. 2 einen Verfahrensablauf für ein Bearbeiten eines Kraftfahrzeugbauteils mittels der Robotereinrichtung in Abhängigkeit von den bereitgestellten Informationen.
In Fig. 1 ist ein Verfahrensschema für ein Verfahren zum Bereitstellen von Informationen für eine Robotereinrichtung dargestellt. Die Robotereinrichtung ist dazu eingerichtet, eine Naht an einem Kraftfahrzeugbauteil anzubringen. Insbesondere kann mittels der Robotereinrichtung eine Polyvinylchlorid-Naht auf das Kraftfahrzeugbauteil aufgebracht werden. Mittels der Polyvinylchlorid-Naht kann das Kraftfahrzeugbauteil gegen eine weitere Komponente des Kraftfahrzeugs abgedichtet werden. Im Rahmen des Verfahrens zum Bereitstellen von Informationen für die Robotereinrichtung kann ein Roboterprogramm erstellt werden, anhand welchem die Robotereinrichtung für das Anbringen der Naht an dem Kraftfahrzeugbauteil gesteuert wird.
Bei dem Verfahren ist es vorgesehen, dass in einem ersten Verfahrensschritt V1 ein Bauraummodell, insbesondere ein dreidimensionales Bauraummodell, für ein das Kraftfahrzeugbauteil umfassendes Kraftfahrzeug erstellt wird. In einem zweiten Verfahrensschritt V2 ist es vorgesehen, dass jeweilige an dem Kraftfahrzeug anzubringende Nähte in dem Bauraummodell aufgenommen werden. In einem dritten Verfahrensschritt V3 des Verfahrens ist es vorgesehen, dass für jede Naht ein Nahtprimärschlüssel erstellt wird und in dem Bauraummodell hinterlegt wird. Bei dem Nahtprimärschlüssel handelt es sich um eine eindeutige Kennung der jeweiligen zugeordneten Naht, wobei der Nahtprimärschlüssel wenigstens eine Eigenschaft der zugeordneten Naht charakterisiert. Der jeweilige Nahtprimärschlüssel kann einen Applikationstyp der jeweiligen Naht und/oder eine Applikationsrichtung der jeweiligen Naht und/oder eine vorzunehmende Ausrichtung des Endeffektors der Robotereinrichtung relativ zu dem Kraftfahrzeugbauteil beim Applizieren der Naht und/oder eine Verfahrgeschwindigkeit der Robotereinrichtung ohne Applikation und/oder einen Applikationsparameter der Robotereinrichtung und/oder einen Endparameter für die jeweilige Naht und/oder einzuhaltende Prämissen für die jeweilige Naht vorgeben. Weiterhin kann in dem Bauraummodell eine Reihenfolge für jeweilige an dem Kraftfahrzeugbauteil anzubringende Nähte hinterlegt sein. Diese Reihenfolge kann somit vorgeben, in welcher Reihenfolge mehrere Nähte an dem Kraftfahrzeugbauteil anzubringen sind.
In einem Verfahrensschritt V4 des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Robotereinrichtung in Abhängigkeit von dem Bauraummodell mit den jeweiligen Nahtprimärschlüsseln der Nähte gesteuert wird. Hierfür kann mittels einer elektronischen Recheneinrichtung anhand des Bauraummodells mit den jeweiligen Nahtprimärschlüsseln der Nähte automatisiert das Roboterprogramm für die wenigstens eine Robotereinrichtung erstellt werden. Dieses Roboterprogramm kann insbesondere automatisiert für eine Referenzrobotereinrichtung erstellt werden und über eine Transfertabelle an die Robotereinrichtung angepasst werden. In dieser Transfertabelle ist insbesondere eine Umrechnungsbeziehung zwischen der Referenzrobotereinrichtung und der Robotereinrichtung, für welche das Roboterprogramm bereitgestellt werden soll, hinterlegt.
Für ein besonders präzises und gleichzeitig reproduzierbares Steuern der Robotereinrichtung anhand des Roboterprogramms können durch das Roboterprogramm für das Anbringen der jeweiligen Naht jeweilige Positionen für einen Endeffektor der Robotereinrichtung vorgegeben werden. Bei diesem Endeffektor handelt es sich um den sogenannten Tool Center Point der Robotereinrichtung. Um eine Kollision der Robotereinrichtung mit dem Kraftfahrzeugbauteil oder weiteren Komponenten des Kraftfahrzeugs beim Anbringen der Naht an dem Kraftfahrzeugbauteil zu vermeiden, kann es vorgesehen sein, dass eine durch das Roboterprogramm vorgegebene Bewegung der Robotereinrichtung durch eine Simulation der Bewegung der Robotereinrichtung abgesichert wird. In Abhängigkeit von einem Ergebnis der Simulation wird das Roboterprogramm angepasst oder unverändert gelassen.
In Fig. 2 ist ein Verfahrensablauf für eine durchgängige Offlineprogrammierung (DOP) gezeigt. Bei diesem Verfahrensablauf wird in einem ersten Schritt S1 das Bauraummodell mit den jeweiligen an dem Kraftfahrzeug anzubringenden Nähten erstellt. Anschließend erfolgt die durchgängige Offlineprogrammierung als zweiter Schritt S2, in welchem dreidimensionale Zellendaten aus dem Bauraummodell auf einem DOP-Server zentral abgelegt und aktualisiert werden. In einem dritten Schritt S3 erfolgt die automatisierte Erstprogrammierung beziehungsweise eine Optimierung des Roboterprogramms. In einem vierten Schritt S4 erfolgt eine virtuelle Absicherung hinsichtlich einer einzuhaltenden Taktzeit, wodurch eine besonders effiziente Roboterauslastung erreicht werden kann. In einem fünften Schritt S5 erfolgt eine Zugänglichkeitsuntersuchung. Die virtuelle Absicherung sowie die Zugänglichkeitsuntersuchung können jeweils im Rahmen der Simulation durchgeführt werden. In einem sechsten Schritt S6 kann eine Offlineprogrammierung neuer Umfänge beziehungsweise für ein neues Kraftfahrzeug und somit ein Anpassen des Roboterprogramms vorgenommen werden. In einem siebten Schritt S7 kann das Roboterprogramm an eine vermessene Realzelle automatisch angepasst werden, insbesondere durch Spiegeln. In einem achten Schritt S8 kann eine Auswertung von Livedaten eines Produktionswerks für das Kraftfahrzeugbauteil beziehungsweise für das Kraftfahrzeug erfolgen. Hierfür können tagesaktuelle Daten aus mehreren Werken herangezogen werden. Hierdurch werden kosteneffiziente Anläufe jeweiliger neuer Werke ermöglicht sowie eine besonders große Transparenz einer Roboterauslastung geschaffen. Aus der DOP erfolgt eine Datenübertragung 10 an die Produktion 14. Das Roboterprogramm kann in einem Werk 12 und somit in der Produktion über die durchgängige Offlineprogrammierung an einer Linie während laufender Produktion optimiert werden. Ein Rücktransfer 16 der Daten aus der Produktion in die DOP kann vorgenommen werden. Eine Rückführung 18 des Roboterprogramms in eine Planung kann aus dem Werk 12 erfolgen.
Das beschriebene Verfahren zum Bereitstellen von Informationen für die Robotereinrichtung ermöglicht, dass die von dem Bauraummodell vorgegebenen Vorgaben in digitaler Form mit Informationen über eine Dreidimensionalität des Kraftfahrzeugs beziehungsweise des Kraftfahrzeugbauteils über spezielle Datenformate direkt mittels künstlicher Intelligenz zur automatischen Roboterprogrammierung herangezogen werden können. Diese Roboterprogramme können anschließend in die Produktion übertragen und auch aus der Produktion in die Planung zurückgeführt werden. Dieser Ansatz wird als durchgängige Offlineprogrammierung von Robotikanwendungen bezeichnet. Das Verfahren ermöglicht, dass ein Zeitaufwand sowie ein Kostenaufwand reduziert und ein Prozess bezüglich einer Offlineprogrammierung vereinfacht werden können. Das Verfahren ermöglicht eine Nutzung von 3D-lnformationen für Applikationsvorgaben als Basis für eine automatisierte Roboterprogrammierung. Weiterhin kann eine automatisierte Roboterprogrammierung auf Basis heuristischer Algorithmen für Lackierereianwendungen verwendet werden.
Automatisierte Roboterprogrammierung auf Basis von Bauraummodellen für verschiedene Roboteranwendungen wie Schweißen, PVC-Applikation, Wachsapplikation oder Lackieren wird durch das Verfahren ermöglicht. Hierbei kann ein Applikationsergebnis als Bauraummodell virtuell beschrieben werden, insbesondere in dem Bauraummodell und mit einer eindeutigen Nummerierung, vorliegend dem Nahtprimärschlüssel, versehen werden, welcher Informationen zum Applikationstyp enthält, und auf dessen Basis Roboterpfade automatisiert generiert werden können. Hierfür kann eine Nahtmittellinie aus einer dreidimensionalen Geometrie des Bauraummodells erzeugt werden. Die Roboterpfade können wiederum mit Hilfe von Algorithmen in optimaler Weise den zur Verfügung stehenden Robotereinrichtungen zugewiesen werden, sodass die Aufgabe, insbesondere das Anbringen der wenigstens einen Naht, mit minimalem Zeitaufwand durchgeführt werden kann.
Durch Einführen der eindeutigen Nahtkennzeichnung in Form des Nahtprimärschlüssels können wesentliche Informationen für die Applikation auf die Fahrzeugkarosserie zusammengefasst und als Basis für die automatisierte Roboterprogrammierung verwendet werden. Für die automatisierte Roboterprogrammierung können Herausforderungen einer kollisionsfreien Roboterbahnplanung und eine intelligente Aufteilung von Applikationsumfängen auf in einer Produktion zur Verfügung stehende Robotereinrichtungen über ein Frame Work über die Anwendung von Algorithmen erstellt werden, wobei das Frame Work 3D-Daten für Fahrzeugkarosserie, Robotereinrichtung, Einhausung, Fördertechnik et cetera enthalten kann. Hierbei kann eine Berechnung aus einer Erstellung eines Bewegungsgraphen inklusive Glättung einer Roboterbewegung und der Erstellung einer Distanzmatrix mit einer automatisierten Aufteilung von Applikationsumfängen anhand von insbesondere heuristischen Methoden wie genetischen Algorithmen bestehen. Die Distanzmatrix kann insbesondere beschreiben, in welcher Reihenfolge jeweilige Nähte an dem Kraftfahrzeugbauteil zu applizieren sind. Der jeweilige Nahtprimärschlüssel enthält für eine automatisierte Roboterprogrammierung insbesondere eine Festlegung eines Applikationstyps, eine Applikationsrichtung, Vorgaben zum Endeffektor der Robotereinrichtung, eine Verfahrgeschwindigkeit der Robotereinrichtung ohne Applikation, Applikationsparameter, Vor-/Nachlaufparameter sowie einzuhaltende Prämissen hinsichtlich Abschattung, Vorrang, Überschleifen und Ausreißen. Diese Vorgaben können in Form des Nahtprimärschlüssels in einer festgelegten Reihenfolge codiert werden.
Im Anschluss an die automatisierte Erstellung von Roboterprogrammen können diese auf Basis von Transfertabellen in eine reale Anlage übertragen werden. Hierfür kann die Anlage im Vorfeld vermessen werden, wodurch eine Abweichung zwischen der idealen Roboterprogrammierung, insbesondere dem Roboterprogramm für die Referenzrobotereinrichtung, und der realen Robotereinrichtung ermittelt wird. Hierdurch können jeweilige Positionen des Endeffektors des erstellten Roboterprogramms aus der virtuellen Welt in die reale Welt umgerechnet werden. Diese Transfertabellen können Vektorinformationen für einen gesamten Arbeitsraum der Robotereinrichtung auf Basis von Vermessungsdaten enthalten. Anschließend kann das wenigstens eine Roboterprogramm aus der Produktion auch wieder in eine Produktionsplanung zurückgeführt werden.
Diese durchgängige Offlineprogrammierung kann bei jeder Offlineprogrammierung neuer Roboterprogramme eingesetzt werden bis hin zur Inbetriebnahme der Roboterprogramme in der Produktion. Auch eine Ausweitung auf Anwendungen im Karosseriebau und Montage ist möglich.
Insgesamt zeigt die Erfindung, wie eine durchgängige automatisierte Offlineroboterprogrammierung von einer Produktplanung bis zur Produktion basierend auf einem virtuellen Bauraummodell ermöglicht werden kann. Bezugszeichenliste 10 Datenübertragung
12 Werk
14 Optimierung
16 Rücktransfer
18 Rückführung V1 bis V4 jeweilige Verfahrensschritte
S1 bis S8 jeweilige Schritte eines Vorgangs

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bereitstellen von Informationen für eine Robotereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, eine Naht an einem Kraftfahrzeugbauteil anzubringen, bei welchem ein Bauraummodell für ein das Kraftfahrzeugbauteil umfassendes Kraftfahrzeug erstellt wird (V1),
- jeweilige an dem Kraftfahrzeug anzubringende Nähte in dem Bauraummodell aufgenommen werden (V2), für jede Naht ein Nahtprimärschlüssel erstellt und in dem Bauraummodell hinterlegt wird, wobei der Nahtprimärschlüssel wenigstens eine Eigenschaft der zugeordneten Naht charakterisiert (V3), und die Robotereinrichtung in Abhängigkeit von dem Bauraummodell mit den jeweiligen Nahtprimärschlüsseln der Nähte gesteuert wird (V4).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Bauraummodells mit den jeweiligen Nahtprimärschlüsseln der Nähte automatisiert ein Roboterprogramm für die wenigstens eine Robotereinrichtung erstellt wird (S3), wobei die Robotereinrichtung dazu eingerichtet ist, anhand des Roboterprogramms gesteuert zu werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Roboterprogramm automatisiert für eine Referenz-Robotereinrichtung erstellt wird und über eine Transfertabelle an die Robotereinrichtung angepasst wird (S7), wobei die Transfertabelle eine Beziehung zwischen der Referenz- Robotereinrichtung und der Robotereinrichtung beschreibt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das Anbringen der jeweiligen Naht das Roboterprogramm jeweilige Positionen für einen Endeffektor der Robotereinrichtung vorgibt. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch das Roboterprogramm vorgegebene Bewegung der Robotereinrichtung durch eine Simulation der Bewegung der Robotereinrichtung abgesichert wird (S5) und in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Simulation das Roboterprogramm angepasst wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Nahprimärschlüssel einen Applikationstyp der jeweiligen Naht und/oder eine Applikationsrichtung der jeweiligen Naht und/oder eine vorzunehmende Ausrichtung des Endeffektors der Robotereinrichtung relativ zu dem Kraftfahrzeugbauteil und/oder eine Verfahrgeschwindigkeit der Robotereinrichtung ohne Applikation und/oder einen Applikationsparameter der Robotereinrichtung und/oder einen Endparameter für die jeweilige Naht und/oder einzuhaltende Prämissen für die jeweilige Naht vorgibt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauraummodell ein dreidimensionales Bauraummodell ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Naht an dem Kraftfahrzeugbauteil eine Polyvinylchlorid-Naht und/oder eine Wachsnaht und/oder eine Schweißnaht und/oder eine Lacknaht angebracht wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bauraummodell eine Reihenfolge für jeweilige anzubringende Nähte hinterlegt ist. Elektronische Recheneinrichtung, die dazu eingerichtet ist, anhand eines im Rahmen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche erstellten Bau- 15 raummodells mit den jeweiligen Nahtprimärschlüsseln der Nähte automatisiert ein Roboterprogramm für die wenigstens eine Robotereinrichtung zu erstellen.
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