CN110650815B - 用于控制接合站的方法和控制单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于具有至少一个接合站(110、120)的接合***(100)的控制单元(101)，该接合站构造用于将至少一个第一接合元件(103)与工件(102)接合。所述控制单元(101)构造用于确定有关通过接合站(110、120)与当前工件(102)接合的第一接合元件(103)的实际数据(104)。此外，控制单元(101)构造用于根据实际数据(104)确定用于将第一接合元件(103)与后续工件(102)接合的接合站(110、120)的后续控制指令(112、122)。

Description

用于控制接合站的方法和控制单元
技术领域
本发明涉及一种用于控制接合站尤其是以便将接合元件与工件接合的方法和控制单元。
背景技术
在制造制成品(如机动车)的范围内通常将一个或多个接合元件、尤其是栓永久地与工件连接。例如在制造机动车时通常将大量栓固定(如焊接)在机动车的底部组件上。在此通常同时使用多个接合站、尤其是接合机器人，以便分别将一部分接合元件与工件连接。
基于接合元件的不同定位和/或定向，可能会导致一个或多个接合元件在工件上的错误放置。本文涉及能有效地实现接合元件在工件上的精确放置的技术任务。
发明内容
所述任务通过用于具有至少一个接合站的接合***的控制单元解决，该接合站构造用于将至少一个第一接合元件与工件接合；所述控制单元构造用于：
确定有关第一接合元件的实际数据，该第一接合元件通过接合站与当前的工件接合；并且
根据实际数据来确定用于接合站的后续的控制指令，以用于将第一接合元件与后续的工件接合；
其中，接合***包括多个接合站，所述多个接合站分别将一个或多个接合元件与当前的工件接合；
控制单元构造用于确定第一接合元件已通过所述多个接合站中的哪个接合站与当前的工件接合；并且
根据实际数据来确定用于所确定的接合站的后续的控制指令。
所述任务通过用于利用本发明的控制单元控制接合站的方法，所述接合站构造用于将至少一个第一接合元件与工件接合；该方法包括：
确定有关第一接合元件的实际数据，该第一接合元件通过接合站与当前的工件接合；并且
根据实际数据来确定用于接合站的后续的控制指令，以用于将第一接合元件与后续的工件接合。
根据一方面，描述了一种用于接合***的控制单元。该接合***可包括至少一个接合站，所述至少一个接合站构造用于将至少一个第一接合元件与工件接合。尤其是接合站可构造用于以特定的方式重复地将第一接合元件类型的结构相同的第一接合元件与多个结构相同的工件接合。
可预先定义有关第一接合元件和工件的连接的理论数据。理论数据可指示第一接合元件在工件上的理论位置和/或第一接合元件相对于工件的理论定向。然后可由接合***制造多个结构相同的工件，所述多个结构相同的工件中的每一个在特定位置上和/或以特定定向具有第一接合元件。在此，特定位置和/或特定定向在所有多个结构相同的工件中应相应于理论位置和/或理论定向。
第一接合元件可包括栓，其与工件固定。工件例如可以是平面工件。工件可以是机动车、尤其是道路机动车、如轿车、卡车、巴士和/或摩托车的部件。接合站可包括接合工具、尤其是焊接工具，其构造用于将第一接合元件与工件接合。此外，接合站可具有可动臂，借助该可动臂可将接合工具送到不同的位置上和/或不同的定向中(例如为了将不同的接合元件在不同的位置上和/或以不同的定向放置在工件上)。
因此，借助接合***可以以相同的方式以一个或多个接合元件依次装配结构相同的(装配)工件。结构相同的(装配)工件因此在相应位置上具有结构相同的接合元件。
接合***可具有多个结构相同和/或不同的接合站。通过使用多个接合站可增加每单位时间完成(装配)工件的数量。尤其是可通过使用多个接合站，将多个接合站并行和/或顺序地用于一个共同的工件(例如为了将相同接合元件类型的多个接合元件分别固定在该工件上)。不同的接合站例如可分配给不同的接合元件类型。
控制单元构造用于确定有关通过接合站与当前工件接合的第一接合元件的实际数据。控制单元例如可基于一个或多个传感器的传感器数据来获取实际数据，所述一个或多个传感器构造用于检测与当前工件接合的第一接合元件。示例性传感器是图像照相机、雷达扫描仪和/或激光扫描仪。
实际数据可指示第一接合元件在当前工件上的实际位置。替代或补充地，实际数据可指示第一接合元件相对于当前工件的实际定向。因此可(例如基于传感器数据)确定第一接合元件在何处和/或如何被接合站固定在当前工件上。在此为控制接合站而通常至少使用一个当前控制指令。尤其是为接合第一接合元件与当前工件而通常已使用至少一个当前控制指令。接合站所使用的当前控制指令可存储在控制单元的存储单元上。
控制单元还构造用于根据实际数据来确定用于接合站的后续控制指令，其用于将第一接合元件(即结构相同的第一接合元件)与后续的(结构相同的)工件接合。尤其是控制单元可构造用于根据实际数据调整用于将第一接合元件与当前工件接合的当前控制指令，以确定后续的控制指令。
控制单元因此构造用于调整控制指令，该控制指令在制造当前和后续(结构相同的)工件时用于接合特定接合元件(即接合特定接合元件类型的接合元件)。尤其是可(必要时连续地)调整控制指令。从而可以以有效的方式提高装备有一个或多个接合元件的工件的质量。
控制单元通常构造用于确定有关第一接合元件在当前工件上的理论数据。尤其是可确定接合元件的理论位置和/或理论定向。在此，理论数据可通过待制造工件的结构预定。例如理论数据可由计算机辅助设计(CAD)***和/或虚拟车辆获得。理论数据可存储在存储单元上。理论数据的确定因此可包括存储单元的访问。于是也可根据(预定的)理论数据、尤其是根据实际数据与理论数据的偏差来确定后续的控制指令。
尤其是可根据实际数据和理论数据之间的偏差这样调整当前控制指令，使得在第一接合元件与后续工件接合时偏差减小、尤其是最小化。必要时可基于(重复)确定的偏差来(重复)调节和/或调整控制指令。因此可以以自动的方式实现接合元件的精确放置。
后续控制指令可影响第一接合元件通过接合站在后续工件上定位所在的位置。替代或补充地，后续控制指令可影响第一接合元件通过接合站在后续工件上固定所利用的定向。因此，后续控制指令可使接合站这样运动，使得第一接合元件在特定位置上和/或以特定定向固定在后续工件上。
如上所述，接合***可包括多个接合站，它们分别将一个或多个结合元件与当前工件接合。控制单元可构造用于确定所述多个接合站中的哪个接合站已将第一接合元件与当前工件接合。然后可确定用于所确定的接合站的后续控制指令。控制单元尤其是可构造用于将待接合在工件上的不同接合元件唯一地分配给不同的接合站。因此通过具有多个接合站的接合***可将接合元件有效且精确地放置在复杂工件上。
接合***可包括第一站类型的Q个第一接合站(例如Q＝2或更多)和第二站类型的R个第二接合站(例如R＝2或更多)。相应地第一连接站可将第一部分接合元件并且第二连接站可将第二部分接合元件固定在一个工件上，第一部分和第二部分共同构成待固定在工件上的接合元件的总数量。Q和R可以不同。Q和R尤其是可取决于相应接合站用于固定相应部分接合元件的处理时间。Q和R可使得Q个第一接合站的处理能力基本上等于R个第二接合站的处理能力。
为了装配，可将待加工的工件根据可用性提供给Q个(结构相同的)第一接合站的一个任意第一接合站并且随后提供给R个(结构相同的)第二接合站的一个任意第二接合站。控制单元可构造用于确定Q个第一接合站中的哪个以及R个第二接合站中的哪个制造当前工件。然后可确定用于所识别的第一接合站和/或用于所识别的第二接合站的一个或多个后续控制指令，以便制造后续工件。
根据另一方面，描述了一种用于控制接合站的方法。该接合站构造用于将至少一个第一接合元件与工件接合。该方法包括确定有关通过接合站与当前工件接合的第一接合元件的实际数据。此外，该方法包括根据实际数据确定用于接合站的后续控制指令，以用于将第一接合元件(即结构相同的接合元件)与后续的(结构相同的)工件接合。
根据另一方面，描述了一种软件(SW)程序。该SW程序可构造用于在处理器上运行，以便由此执行本文中描述的方法。
根据另一方面，描述了一种存储介质。该存储介质可包括SW程序，该SW程序构造用于在处理器上运行，以便由此执行本文中描述的方法。
根据另一方面，描述了一种存储介质。该存储介质可包括SW程序，该SW程序构造用于在处理器上运行并且由此执行本文中描述的方法。
应指出，本文中所描述的方法、装置和***不仅可单独，而且也可结合其它本文中所描述的方法、装置和***来使用。另外，本文中所描述的方法、装置和***的任何方面可以多种方式相互组合。
附图说明
下面参考实施例详细阐述本发明。附图如下：
图1示出具有多个接合站的示例性接合***；和
图2示出在接合过程的范围内用于控制接合***的示例性方法的流程图。
具体实施方式
如上所述，本文涉及接合元件(尤其是栓)在工件上的有效且精确的放置。在此情况下，图1示出具有多个(尤其是具有两个)接合站110、120(也称为接合设备)的示例性接合***100。这些接合站110、120具有可动臂111、121(也称为接合机器人)，借助所述可动臂，接合工具113、123(如焊接机)可移动到工件102上的不同位置处，以便将接合元件103与工件102接合(尤其是焊接)。必要时一个接合站110、120可具有多个可动臂111、121，它们具有相应多个接合工具113、123。
接合站110、120可通过***100的控制单元101来控制。对于每个待固定接合元件103，控制单元101可：
-访问存储器，以确定待固定接合元件103的类型；
-访问存储器，以确定理论数据105，所述理论数据是有关接合元件103在工件102上应放置所在的理论位置和/或有关接合元件103相对于工件102应具有的理论定向的理论数据；和/或
-确定应将接合元件103固定在工件102上所使用的接合站110、120。
上述接合元件数据可存储在控制单元101的存储单元中(如对于特定工件类型)。控制单元101可基于接合元件数据而向***100的所述一个或多个接合站110、120生成一个或多个控制指令112、122，以便将不同的接合元件103固定在一个特定工件102上。因此可分别以多个接合元件103顺序制造结构相同的工件102。例如可将数百个接合元件103(尤其是栓)固定在道路机动车的底部组件上。
***100可包括至少一个传感器107(尤其是图像传感器和/或雷达传感器)，其构造用于检测有关接合元件103固定在工件102上的传感器数据。传感器数据例如可包括指示接合元件103在工件102上的位置和/或定向的图像数据。控制单元101可构造用于基于传感器数据确定有关接合元件103在当前工件102上的实际位置和/或实际定向的实际数据104。控制单元101还可构造用于尤其是通过访问数据存储器来确定用于该接合元件103的理论数据105。另外，可通过计算来确定理论数据105和实际数据104之间的偏差106。
所确定的偏差106可用于在后续(结构相同的)工件102的生产中调整所述一个或多个接合站110、120的控制。如果在当前工件102的生产中检测到示例性第一接合元件103的实际数据104与理论数据105之间的实质偏差106，则可由控制单元101确定哪个接合站110、120已将第一接合元件103固定在当前工件102上。此外，可在后续工件102的生产中调整用于所识别的接合站110、120的控制指令112、122，以便将(结构相同的)第一接合元件103正确地放置(即定位/或定向)在(结构相同的)后续工件102上。
例如可将数百个栓103在不同的位置上和/或以不同的定向焊接到特定车辆类型的车辆的底部组件102上。在此，底部组件通常运动经过特定组合的栓站110、120。在将栓103固定之后，可在测量单元或传感器107(如在激光雷达)处扫描栓103。在此，可抽样选择工件102并且必要时可对其进行100％测量。
在确定栓103的实际数据104时，首先可确定工件102表面的位置。此外，可确定栓103的圆柱几何形状的位置。然后可将工件102表面与栓103圆柱轴线之间的交点确定为栓103的实际位置。实际位置和理论位置之间的差异为偏差106。然后可从表面偏差的去除或逆算中确定在后续工件102的生产中用于控制站110、120的校正值。
可基于所确定的偏差或基于所确定的校正值来校正用于接合第一接合元件103的接合站110、120的一个或多个控制指令112、122。然后可对于后续工件102使用所述一个或多个经校正的控制指令112、122来接合第一接合元件103。从而可以有效的方式实现接合元件103的精确放置。
图2示出用于控制接合站110、120的示例性(计算机实现的)方法200的流程图。接合站110、120构造用于将至少一个第一接合元件103或第一接合元件类型的接合元件103与工件102接合。方法200包括确定201有关通过接合站110与当前工件102接合的第一接合元件103的实际数据104。尤其是可确定实际位置和/或实际定向(例如基于一个或多个传感器107的传感器数据)。
方法200还包括根据实际数据104确定202用于接合站110、120的后续控制指令112、122，以用于将第一接合元件103(即第一接合元件类型的接合元件103)与后续工件102接合。尤其是可根据实际数据104(必要时也可理论数据105)调整用于将第一接合元件103(即第一接合元件类型的接合元件103)与当前工件102接合的控制指令112、122。
通过本文中描述的措施可以可靠、快速且精确的方式来制造具有多个接合元件103的结构相同的工件102。此外，通过所描述的措施也可自动校准接合***100。
本发明不限于所示的实施例。尤其是应注意，说明书和附图仅旨在说明所提出的方法、装置和***的原理。

Claims (12)

1.用于具有至少一个接合站(110、120)的接合***(100)的控制单元(101)，该接合站构造用于将至少一个第一接合元件(103)与工件(102)接合；所述控制单元(101)构造用于：
确定有关第一接合元件(103)的实际数据(104)，该第一接合元件通过接合站(110、120)与当前的工件(102)接合，所述实际数据(104)指示第一接合元件(103)在当前的工件(102)上的实际位置和/或第一接合元件(103)相对于当前的工件(102)的实际定向；并且
根据实际数据(104)来确定用于接合站(110、120)的后续的控制指令(112、122)，以用于将第一接合元件(103)与后续的工件(102)接合；
其中，接合***(100)包括多个接合站(110、120)，所述多个接合站分别将一个或多个接合元件与当前的工件(102)接合；
控制单元(101)构造用于确定第一接合元件(103)已通过所述多个接合站(110、120)中的哪个接合站(110、120)与当前的工件(102)接合；并且
根据实际数据(104)来确定用于所确定的接合站(110、120)的后续的控制指令(112、122)。
2.根据权利要求1所述的控制单元(101)，其中，所述控制单元(101)构造用于：
确定存储器中存储并且可调用的有关第一接合元件(103)在当前的工件(102)上的理论数据(105)；并且
根据理论数据(105)来确定后续的控制指令(112、122)。
3.根据权利要求1所述的控制单元(101)，其中，所述控制单元(101)构造用于：
确定存储器中存储并且可调用的有关第一接合元件(103)在当前的工件(102)上的理论数据(105)；并且
根据实际数据(104)与理论数据(105)的偏差(106)来确定后续的控制指令(112、122)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制单元(101)，其中，所述控制单元(101)构造用于：
确定用于接合站(110、120)的当前的控制指令(112、122)，该当前的控制指令已用于将第一接合元件(103)与当前的工件(102)接合；并且
根据实际数据(104)来调整当前的控制指令(112、122)，以确定后续的控制指令(112、122)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的控制单元(101)，其中，
所述控制单元(101)构造用于基于一个或多个传感器(107)的传感器数据来检测实际数据(104)，所述传感器构造用于检测与当前的工件(102)接合的第一接合元件(103)。
6.根据权利要求5所述的控制单元(101)，其中，
所述一个或多个传感器(107)包括至少一个图像照相机、至少一个雷达扫描仪和/或至少一个激光扫描仪。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的控制单元(101)，其中，所述后续的控制指令(112、122)影响：
第一接合元件(103)通过接合站(110、120)在后续的工件(102)上定位所在的位置；和/或
第一接合元件(103)通过接合站(110、120)在后续的工件(102)上固定所利用的定向。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的控制单元(101)，其中，
第一接合元件(103)包括栓；和/或
接合站(110、120)包括接合工具(113、123)，所述接合工具构造用于将第一接合元件(103)与工件(102)接合。
9.根据权利要求8所述的控制单元(101)，其中，
所述接合工具(113、123)是焊接工具。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的控制单元(101)，其中，
当前的和后续的工件(102)是结构相同的。
11.根据权利要求10所述的控制单元(101)，其中，
当前的和后续的工件(102)是道路机动车的部件。
12.用于利用根据权利要求1至11中任一项所述的控制单元(101)控制接合站(110、120)的方法(200)，所述接合站构造用于将至少一个第一接合元件(103)与工件(102)接合；该方法(200)包括：
确定(201)有关第一接合元件(103)的实际数据(104)，该第一接合元件通过接合站(110、120)与当前的工件(102)接合；并且
根据实际数据(104)来确定(202)用于接合站(110、120)的后续的控制指令(112、122)，以用于将第一接合元件(103)与后续的工件(102)接合。
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