DE102005048812B4

DE102005048812B4 - Control of workpiece-processing machines

Info

Publication number: DE102005048812B4
Application number: DE200510048812
Authority: DE
Inventors: Jörg SIEGERT; Bernhard Gottwald
Original assignee: Universitaet Stuttgart
Current assignee: Universitaet Stuttgart
Priority date: 2005-10-10
Filing date: 2005-10-10
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2025-10-11
Also published as: DE102005048812A1; WO2007041993A1

Abstract

Maschinensteuerungsverfahren zur Steuerung einer werkstückbearbeitenden Maschine, wobei die Maschine
gemäß
einem vorab bestimmten Programm zur Maschinensteuerung und
an diesem Programm in laufender Fertigung vorgenommenen geringfügigen Änderungen
gesteuert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
zu bestimmten virtuellen Positionen wahrscheinlichste Bearbeitungsschritte gemäß der Programmierung festgelegt werden,
einem Benutzer ein Zeiger zum Zeigen auf eine bestimmte reale Position zur Verfügung gestellt wird, eine mit dem Zeiger angezeigte reale Position erfasst wird und auf Grund der Nähe des erfassten Realpunktes zu einem virtuellen Punkt die virtuelle Sollposition bestimmt wird,
und für diese virtuelle Position
eine Liste
der wahrscheinlichsten Bearbeitungsschritte unter Berücksichtigung der diesem Benutzer lediglich erlaubten Änderungen
automatisch generiert und
für die Auswahl zur Verfügung gestellt wird,
um nach einer vorgenommenen Auswahl
eine Bearbeitung eines Werkstücks
mit entsprechend der Auswahl geändertem Programm vorzunehmen.Machine control method for controlling a workpiece processing machine, wherein the machine
according to
a pre-determined program for machine control and
minor changes made to this program in progress
is controlled
characterized in that
for certain virtual positions most likely processing steps are defined according to the programming,
a pointer is provided to a user for pointing to a certain real position, a real position indicated by the pointer is detected, and the virtual target position is determined due to the proximity of the detected real point to a virtual point,
and for this virtual position
a list
the most likely processing steps taking into account the changes allowed to this user only
automatically generated and
is provided for the selection,
after a selection made
a machining of a workpiece
with the program changed according to the selection.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das oberbegrifflich Beanspruchte und befasst sich somit mit einem Maschinensteuerungsverfahren.The The present invention relates to the term claimed above and thus deals with a machine control method.

Numerisch gesteuerte Maschinen nehmen heute in der industriellen Fertigung eine immer größere Rolle ein. Sie werden sowohl für die Fertigung einzelner Teile als auch in der Serienproduktion, etwa als Schweißroboter im Automobilkarrosseriebau, eingesetzt. In vielen, jedoch nicht allen Fällen existiert zwar ein Datensatz, der das zu bearbeitende Werkstück detailliert beschreibt, etwa in Form von CAD-Daten. Selbst mit solchen Daten ist aber die Programmierung der numerisch gesteuerten Bearbeitungsmaschine oftmals noch mit erheblichem Aufwand verbunden. Es kann überdies, gerade in der Serienfertigung, vorkommen, dass ad hoc Änderungen an einzelnen bei einer Reihe von Bauteilen vorgenommen werden müssen, etwa dann, wenn Qualitäts- oder Toleranzprobleme beobachtet werden und zum Beispiel im Karosseriebau die optimale Lage von Schweißnähten nicht mehr gewährleistet ist.numeric Controlled machines are used today in industrial production an increasingly important role one. They are both for the production of individual parts as well as in series production, as a welding robot in automobile body construction, used. In many, but not all cases Although there is a data set that details the workpiece to be machined describes, for example in the form of CAD data. Even with such data but is the programming of the numerically controlled machine tool often still associated with considerable effort. It can also just in mass production, that happen ad hoc changes to be made to individual in a number of components, such as then if quality or tolerance problems are observed and, for example, in the body shop the optimal position of welds not more guaranteed is.

Es gibt eine Vielzahl von Ansätzen zur Programmierung werkstückbearbeitender Maschinen, zu denen, sofern nichts Anderes erwähnt wird, für Zwecke der vorliegenden Erfindung auch und gerade Roboter mit in mehreren Freiheitsgraden beweglichen Roboterarmen gerechnet werden. So kann, ausgehend alleine von CAD-Daten, ein Maschinensteuerungsprogramm festgelegt werden. Während dies bei einfachen Problemen wie dem Bohren von Löchern in gegebener geometrischer Ausrichtung zueinander in flache Bleche noch problemfrei möglich ist, treten erhebliche Probleme bei komplexen Strukturen auf, insbesondere dann, wenn die Bearbeitung sukzessive an unterschiedlichen Fertigungsstationen vorzunehmen ist, wie dies im Automobilbau der Fall ist, wo etwa an einer ersten Station geschweißt, an einer zweiten Station gebohrt und an einer dritten Station zusammengefügt oder lackiert werden soll, weil sich hier Ungenauigkeiten an einer Station später nachteilig auswirken können.It There are a variety of approaches for programming workpiece processing Machines, to the exclusion of which, unless otherwise stated, for purposes of the present invention also and especially robots with multiple degrees of freedom Robot arms are expected. So, starting from CAD data alone, a machine control program. While this with simple problems like drilling holes in given geometric Alignment with each other in flat sheets is still possible without problems, There are significant problems with complex structures, in particular then, if the processing is successively made at different manufacturing stations is, as is the case in the automotive industry, where, for example, at a first Station welded, drilled at a second station and joined together at a third station or should be painted because here inaccuracies at a station later detrimental effect.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, an der Maschine selbst entweder einen Roboterarm, z. B. mit Steuerknüppel joystickgesteuert oder dergleichen, von Position zu Position an einem realen Werkstück zu bewegen, um dort die jeweils von der Maschine auszuführenden Bearbeitungsschritte wie Bohren eines Loches mit bestimmter Tiefe und gegebenem Durchmesser, Schweißen einer Naht in bestimmter Form usw., vorzugeben. Dieser Prozess wird als Einlernen bezeichnet. Es ist dabei auch möglich, den Roboterarm zunächst nur von Position zu Position zu bewegen, die jeweiligen angesteuerten Positionen und gegebenenfalls Bewegungsbahnen zu erfassen und später die an einer jeden angesteuerten Position erforderlichen Bewegungen zur Bearbeitung zu bestimmen.It has already been suggested on the machine itself either a robotic arm, z. B. joystick control with joystick or like to move from position to position on a real workpiece, around there the processing steps to be carried out by the machine such as drilling a hole with a certain depth and diameter, welding a seam in a certain shape, etc., to pretend. This process will referred to as learning. It is also possible, the robot arm initially only move from position to position, the respective controlled positions and if necessary to detect movement paths and later the movements required at each controlled position for processing.

Weiter ist vorgeschlagen worden, an Stelle der Bewegung des Roboterarms einen Zeiger über ein Werkstück zu bewegen und dessen Position zu bestimmen, um dann für diese Position wie zuvor beschrieben eine Bearbeitung auswählen zu können.Further has been proposed instead of the movement of the robot arm a pointer over one workpiece to move and determine its position, then for this Position as described above to select a machining can.

Verwiesen wird in diesem Zusammenhang insbesondere auf die folgenden Veröffentlichungen: Patent abstract 63052203 A, JP patent abstract 63245359 A , JP patent abstract 2002172575 , JP patent abstract 56140414 A , JP patent abstract 03255910 A , JP patent abstract 10138182 A , JP patent abstract 60256802 A , JP patent abstract 61182106 A , JP patent abstract 04322305 A , JP patent abstract 62165213 , US 6,352,354 B1 und Lehrbücher wie „HANDBOOK OF INDUSTRIAL ROBOTICS”, ISBN 0-471-17783-0 von S. Y. Nof, oder „INDUSTRIEROBOTERHANDBUCH FÜR INDUSTRIE UND WISSENSCHAFT”, herausgegeben von H.-J. Warnecke und R. D. Schraft.Reference is made in this connection, in particular to the following publications: Patent abstract 63052203 A, JP patent abstract 63245359 A . JP patent abstract 2002172575 . JP patent abstract 56140414 A . JP patent abstract 03255910 A . JP patent abstract 10138182 A . JP patent abstract 60256802 A . JP patent abstract 61182106 A . JP patent abstract 04322305 A . JP patent abstract 62165213 . US 6,352,354 B1 and textbooks such as "HANDBOOK OF INDUSTRIAL ROBOTICS", ISBN 0-471-17783-0 by SY Nof, or "INDUSTRIAL BOOK OF INDUSTRY AND SCIENCE" edited by H.-J. Warnecke and RD Schraft.

Weiter wird verwiesen auf

Stefan Münch, Stefan M, Michael Sassin, Siegfried Bocionek: The Application Of PbD Methods To Real-World Domains: Two Case Studies. 1994;
S. MÜNCH, J. KREUZIGER, M. KAISER, R. DILLMANN: Robot Programming by Demonstration (RPD) – Using Machine Learning and User Interaction Methods for the Development of Easy and Comfortable Robot Programming Systems, veröffentlicht in Proceedings of the 24th International Symposium an Industrial Robots (ISIR '94);
H. FRIEDRICH, S. MÜNCH AND R. DILLMANN: Robot Programming by Demonstration (RPD): Supporting the Induction by Human Interaction. Kluwer Academic Publishers, 1996. Seiten 163–189; sowie
Fachhochschule Osnabrück: KUKA KR-30, Grundlagen. Version 1.0 vom 26.09.2005. Seiten 33–56;
DE 100 23 668 A1 ;
DE 102 15 167 C1 ;
US 2004/0143362 A1 ;
DE 102 46 783 A1 ;
DE 695 13 416 T2 .

Next is referred to

Stefan Munch, Stefan M, Michael Sassin, Siegfried Bocionek: The Application Of PbD Methods To Real-World Domains: Two Case Studies. 1994;
S. MÜNCH, J. KREUZIGER, M. KAISER, R. DILLMANN: Robot Programming by Demonstration (RPD) - Using Machine Learning and User Interaction Methods for the Development of Easy and Comfortable Robot Programming Systems, published in Proceedings of the 24th International Symposium on Industrial Robots (ISIR '94);
H. FRIEDRICH, S. MUNCH AND R. DILLMANN: Robot Programming by Demonstration (RPD): Supporting the Induction by Human Interaction. Kluwer Academic Publishers, 1996. pages 163-189; such as
University of Applied Sciences Osnabrück: KUKA KR-30, basics. Version 1.0 of 26.09.2005. Pages 33-56;
DE 100 23 668 A1 ;
DE 102 15 167 C1 ;
US 2004/0143362 A1 ;
DE 102 46 783 A1 ;
DE 695 13 416 T2 ,

Die bekannten Methoden sind jedoch immer noch umständlich und insbesondere dann ungeeignet, wenn eine Maschinensteuerung sehr schnell und dennoch sicher programmiert oder umprogrammiert werden soll.The However, known methods are still cumbersome and especially then unsuitable if a machine control very fast and yet be safely programmed or reprogrammed.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.The Object of the present invention is new to the commercial To provide application.

Die Lösung dieser Aufgabe wird in unabhängiger Form beansprucht. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.The solution of this task is in inde pendent claimed giger form. Preferred embodiments can be found in the subclaims.

Die vorliegende Erfindung schlägt somit in einem ersten Grundgedanken ein Maschinensteuerungsverfahren zur Steuerung einer werkstückbearbeitenden Maschine vor, bei welchem unter Verwendung eines berührungsfrei erfassten Zeigers eine Position bestimmt und für diese eine gewünschte Bearbeitung bestimmt wird, und bei welchem vorgesehen ist, dass im Ansprechen auf die erfassten Zeigerkoordinaten eine Liste von möglichen Bearbeitungsschritten automatisch generiert und/oder für die Auswahl verfügbar gemacht wird.The present invention proposes thus, in a first basic idea, a machine control method for controlling a workpiece machining Machine in which using a non-contact detected pointer determines a position and for this a desired processing is determined, and in which it is provided that in response on the acquired pointer coordinates a list of possible Processing steps automatically generated and / or made available for selection becomes.

Die erste Erkenntnis mit Bedeutung für die vorliegende Erfindung ist somit darin zu sehen, dass die Programmierung einer Maschinensteuerung signifikant dadurch verbessert wird, dass zu einer jeweils erfassten Zeigerkoordinate nicht gewartet wird, bis ein Benutzer eine gewünschte Bearbeitung bestimmt, sondern vielmehr auf eine Datenbank zugegriffen wird, in der wahrscheinlichste Bearbeitungen für bestimmte Positionen abgelegt sind, oder durch Erfahrungswerte mögliche Bearbeitungsschritte vorhergesagt werden, um aus dieser eine Liste von möglichen Bearbeitungsschritten an der erfassten Zeigerkoordinate zu generieren und für die Auswahl verfügbar zu machen. Durch die Vorgabe einer Liste möglicher Bearbeitungsschritte, aus denen ein Benutzer auswählen kann, wird dann eine auf sehr einfache Weise durchführbare eigentliche Programmierung möglich, so dass die Programmierung der Maschinensteuerung nicht mehr ausschließlich nur von höchst spezialisierten Fachleuten vorgenommen werden kann, sondern bereits auch beispielsweise von qualifizierten Facharbeitern, die in einer Fertigungslinie ein Problem beobachten, welches sich ohne weiteres durch geringfügige Änderung eines Bearbeitungsprogrammes beheben lässt. Beispiele hierfür sind etwa geringfügige Verschiebungen einer Schweißnaht, Änderungen eines Schweißlinienmmusters in der laufenden Fertigung, Änderungen von Sprührichtungen und -bahnen usw., die von einem Arbeiter am Fließband erkannt werden. Die Generierung von Listen möglicher Bearbeitungsschritte erlaubt es, auch ohne Programmiersprachenkenntnisse derartige Änderungen vorzunehmen, ist schnell und erlaubt somit eine nahezu instantane Verbesserung und Reaktion auf Fehljustierungen und dergleichen. Die Gesamtanlaufzeiten einer Fertigungsstraße mit einer Vielzahl von gesteuerten, Werkstücke bearbeitenden Maschinen bis zum reibungslosen Ablauf kann damit ohne weiteres erheblich verkürzt werden.The first insight with meaning for The present invention is therefore to be seen in that the programming a machine control is significantly improved by that is not waited for a respective detected pointer coordinate until a user a desired Editing determined but rather accessed a database is filed in the most likely edits for specific positions are, or by empirical values possible processing steps be predicted to get out of this a list of possible ones To generate processing steps on the acquired pointer coordinate and for the selection available close. By specifying a list of possible processing steps, from which to select a user can, then becomes a feasible in a very simple way actual Programming possible, so the programming of the machine control is no longer exclusively only from the highest specialized professionals can be made, but already Also, for example, by qualified skilled workers who work in one Production line observe a problem which easily by slight change of a machining program. Examples of this are about minor Shifts of a weld, changes a weld line pattern in the current production, changes of spray directions and tracks, etc. recognized by a worker on the assembly line. The generation of lists possible Processing steps allow it, even without programming language skills such changes is fast, allowing an almost instantaneous Improvement and response to misalignments and the like. The overall start-up times of a production line with a variety of controlled, Machining workpieces Machines to the smooth running can thus easily considerably shortened become.

In einer bevorzugten Variante wird es sich bei der werkstückbearbeitenden Maschine um eine CNC-, Montage-, Handhabe-, Meß-, Füge-, Bohr-, Dreh-, Fräs- und/oder Schweißvorrichtung handeln. Als Werkstückbearbeitung im Sinne der Erfindung wird dabei nicht nur eine formändernde, oberflächenverändernde, trennende, montierende und/oder fügende, sondern gegebenenfalls auch durch Vermessung oder Analyse bearbeitende bzw. handhabende Behandlung verstanden. Es ist auch möglich, mit dem Verfahren nicht nur die Serienfertigung in größeren Stückzahlen einer Vielzahl von Einheiten, wie Automobilkarosserien oder dergleichen zu verbessern, sondern es können auch Einzelstücke nach der Erfindung hergestellt werden. So kann beispielsweise für ein Werkstück die Anzahl der unterschiedlich großen Bohrungen und/oder Fräsungen und deren Ausführungen wie Durchmesser und Bohrtiefe sowie z. b. Absenkungen festgelegt werden, was auch von Handskizzen oder dergleichen leicht abgenommen werden kann. Ohne dass dann im Betrieb noch jede Position, an der ein Loch gewünscht wird, einzeln angefahren werden muss, kann ein Bediener, nach Fixieren des Werkstückes auf einem Maschinentisch, zunächst für jede Position, die er etwa von Hand eingemessen hat, durch einfaches Zeigen auf eine Position einen jeweiligen Bearbeitungsschritt aus der Liste der noch abzuarbeitenden oder während der voranschreitenden Programmierung noch auszuwählenden Bearbeitungsschritte auswählen, wobei die Maschine nach Abschluss der Steuerung ohne kompliziertes Einmessen der Lage des fixierten Werkstückes sofort mit der Bearbeitung beginnen kann, was gegebenenfalls hinter einer Schalldämmhaube geschehen kann. Im Extremfall könnte die Liste im übrigen auch durch als vor Zeigen auf eine gewünschte Bearbeitungsposition fest vorgegebener Bearbeitungsschritt definiert sein. Dann wäre bevorzugt noch auszuwählen zwischen der Wahl dieses festen Schrittes oder dem Verwerfen der Position als falsch gewählt.In a preferred variant, it is in the workpiece machining Machine to a CNC, assembly, handle, measuring, joining, drilling, turning, milling and / or welder act. As workpiece machining In the sense of the invention, not only is a shape changing, surface-changing, separating, assembling and / or mating, but optionally also by measurement or analysis handling or handling treatment Understood. It is also possible, with the procedure not only the mass production in larger quantities a variety of units, such as automobile bodies or the like but it can also unique pieces produced according to the invention. For example, for a workpiece, the number the different sized holes and / or millings and their designs such as diameter and depth and z. b. Set reductions be, which are easily removed by hand sketches or the like can. Without then in the operation any position at which a hole required If an operator needs to be started individually, after fixing of the workpiece on a machine table, first for every Position, which he measured by hand, by simple Show on a position a respective processing step the list of items still to be processed or progressing Programming still to be selected Select processing steps, the machine after completion of the control without complicated Measuring the position of the fixed workpiece immediately with the machining can start what is possibly behind a soundproof hood can happen. In extreme cases could the rest of the list also by before pointing to a desired machining position be defined fixed machining step. Then would be preferred still to select between the choice of that firm step or the rejection of Position selected as wrong.

In einer bevorzugten Variante wird die Maschine zumindest einen werkzeugtragenden Roboterarm für die Bearbeitung des Werkstückes aufweisen. Das Werkzeug kann dabei bevorzugt gewechselt werden. Die zu generierende Liste wird dabei bevorzugt eine Makroliste für vollständige Roboterarm-Teilbewegungen, z. B. „fahre mit Geschwindigkeit v nach xyz und bohre dort”, sein.In In a preferred variant, the machine is at least one tool-carrying Robotic arm for the machining of the workpiece exhibit. The tool can be changed preferably. The list to be generated is preferably a macro list for complete robot arm part movements, z. B. "drive with speed v to xyz and drill there ", his.

Während es ohne weiteres möglich ist, in der Einzelfertigung von Bauteilen durch die vorliegende Erfindung nach einfacher Vorgabe z. B. der einzelnen Löcher, Bohrungen, Fräsungen usw. ohne Bezug auf die exakte Bemaßung eines Werkstückes eine Auswahlliste der jeweils an einem erfassten Zeigerort durchzuführenden Bearbeitungsschritte zu generieren, wird für kompliziertere Anlagen ein erheblicher Vorteil erhalten, wenn ein für eine jeweilige Maschine bereits abgelegtes Steuerungsprogramm herangezogen wird, um die Auswahlliste der an einem Ort durchzuführenden gewünschten Bearbeitung zu generieren. Dies ist hilfreich, wenn kleine Änderungen eines Steuerungsprogrammes erforderlich sind, etwa die Verschiebung oder Verlängerung einer Schweißnaht, die Veränderung der Anzahl von Schweißpunkten längs einer Linie usw. Wird etwa festgestellt, dass mit den für die Herstellung einer Karosserie verwendeten Schweißrobotern eine höhere Anzahl von Schweißpunkten längs einer Schweißlinie, an der nur punktuell geschweißt werden soll, erforderlich ist, kann aufgrund der Feststellung, dass eine Zeigerposition an oder nahe der Schweißlinie liegt, eine Liste generiert werden, die eine oder mehrere Schweißschrittvarianten umfasst, und es kann nach Auswahl einer weiteren angebotenen Schweißung längs der Linie das komplette Bearbeitungsprogramm automatisch geändert werden. Diese Änderung der Steuerung kann einmalig erfolgen, d. h. für eine einzelne Ausführung, oder aber mehrfach in einer Serie, um eine dauerhafte Änderung des Bearbeitungsprogramms herbeizuführen.While it is readily possible in the manufacture of components by the present invention for simple specification z. As the individual holes, holes, millings, etc. without reference to the exact dimensioning of a workpiece to generate a selection list of each performed at a detected pointer site processing steps, a more significant advantage for more complex systems, if an already stored for a particular machine control program is used to generate the selection list of the desired processing to be performed at a location. This is helpful when making small changes a control program is required, such as the displacement or extension of a weld, the change in the number of welds along a line, etc. It is found, for example, that with the welding robots used for the manufacture of a body, a higher number of welding points along a welding line at which only may be selectively welded, may be generated based on the finding that a pointer position is at or near the weld line, a list comprising one or more welding step variants, and it may, after selecting another offered weld along the line, the complete machining program be changed automatically. This change in the control can be done once, ie for a single execution, or several times in a series, to bring about a permanent change of the machining program.

Das vorbeschriebene Beispiel der Nähe eines erfassten Punktes, an der eine weitere Schweißung vorgenommen werden soll, zu einer Bahn, auf der bereits Schweißpunkte vorgesehen sind, zeigt, dass es sinnvoll und bevorzugt ist, die Nähe eines erfassten Realpunktes zu einem virtuellen Punkt zu bestimmen. Dies gilt für eine Vielzahl von Anwendungen und ist somit nicht nur auf das beispielhaft erwähnte Bearbeitungsverfahren des Schweißens längs einer Bahn beschränkt.The above example of proximity a detected point at which another weld is made to be, to a railway, on which already welds are provided, it shows that it makes sense and is preferable to Near one detected real point to a virtual point to determine. This applies to a variety of applications and is therefore not only on the example mentioned Processing method of welding along a path limited.

In einer bevorzugten Variante wird nicht nur die Zeigerposition, sondern zugleich auch die Zeigerausrichtung bestimmt. Es ist demgemäß bevorzugt, wenn nicht nur der Endpunkt des Zeigers erfasst wird, sondern statt dessen auch auf die Lage des Zeigers im Raum Bezug genommen wird. Es kann also auch seine Orientierung, Drehung usw. berücksichtigt werden, wobei entweder nur zwei Orientierungskoordinaten erfasst werden, etwa weil der Zeiger allgemein stiftförmig ist und seine Ausrichtung um die Stiftachse ignoriert wird, oder aber es können durch geeignete Sensormittel alle drei Rotationsfreiheitsgrade miterfasst werden.In a preferred variant is not only the pointer position, but at the same time the pointer orientation determined. It is accordingly preferred if not only the end point of the pointer is detected, but instead also reference is made to the location of the pointer in the room. It can So also its orientation, rotation, etc. are taken into account, either only two orientation coordinates are recorded, for example because of Pointer generally pen-shaped and its alignment around the pen axis is ignored, or but it can through suitable sensor means all three rotational degrees of freedom also included become.

Die Positionsbestimmung des Zeigers erfolgt in einer besonders bevorzugten Variante unter Verwendung von Ultraschallsignalen, wobei durch Phasenmessung mit einer Vielzahl von Sendern und/oder Empfängern, die jeweils am Zeiger und fest referenziert zur Bearbeitungszelle und/oder -maschine vorgesehen sind, die erforderlichen Messungen durchführbar sind. Es sei darauf hingewiesen, dass bei Verwendung von mehreren Sendern wahlweise ein alternierendes Ein- und Ausschalten eines jeweiligen Senders erfolgen kann, oder es können Sender mit unterschiedlichen Frequenzen verwendet werden, um die einzelnen Sender voneinander zu unterscheiden. Das Zeitmultiplexverfahren hat dabei gegenüber dem Frequenzmultiplexverfahren den Vorteil, relativ einfach zu sein und es kann gezeigt werden, dass bei geeigneten Messfrequenzen, Senderwechseln usw. die Ungenauigkeit einer einzelnen Messung nicht, jedenfalls nicht signifikant, erhöht wird.The Position determination of the pointer takes place in a particularly preferred Variant using ultrasound signals, wherein by phase measurement with a variety of transmitters and / or receivers, each at the pointer and firmly referenced to the processing cell and / or machine provided are the necessary measurements are feasible. It should be noted that when using multiple transmitters optionally an alternating Switching on and off of a respective transmitter can be done, or it can Transmitters with different frequencies are used to to distinguish each transmitter from each other. The time multiplex method has opposite frequency multiplexing has the advantage of being relatively simple and it can be shown that at suitable measuring frequencies, Transmitters, etc. do not change the inaccuracy of a single measurement, at least not significantly increased.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung prinzipiell nicht auf eine bestimmte Anordnung von Sendern an der Zelle und Empfängern am Zeiger oder umgekehrt beschränkt ist und im übrigen auch Mischformen möglich sind, bei denen einige Empfänger und einige Sender am Zeiger vorgesehen sind und das gleiche für die Bearbeitungszelle gilt. Als Bearbeitungszelle wird dabei das Volumen verstanden, innerhalb dessen eine Werkstückbearbeitung erfolgen kann. Dieses Volumen kann, wie beispielsweise bei CNC-Maschinen schon aus Gründen der Lärmentwicklung in einer Fertigungshalle bevorzugt, durch schalldämmende Wände oder dergleichen, die die eigentliche Bearbeitungsfläche umgrenzen, abgeschlossen sein; es sei aber darauf hingewiesen, dass dies keinesfalls notwendig ist.It it should be noted that the invention is not in principle a particular array of transmitters on the cell and receivers on the Pointer or vice versa limited is and by the way also mixed forms possible are where some recipients and some transmitters are provided on the pointer and the same for the processing cell applies. As a processing cell while the volume is understood within its a workpiece machining can be done. This volume can, as with CNC machines for reasons the noise development in a production hall prefers, by sound-absorbing walls or The like, which delimit the actual processing area, completed be; It should be noted, however, that this is not necessary is.

Alternativ und/oder zusätzlich zur Ultraschallmessung kann die Positions- und/oder Lagebestimmung des Zeigers auch unter Verwendung elektromagnetischer Wellen erfolgen. Bei den elektromagnetischen Wellen kann es sich um optische Signale handeln, insbesondere um Radarsignale, wobei wiederum eine Vielzahl von Sendern und/oder Empfängern am Zeiger und/oder fest referenziert zur Bearbeitungszelle vorzusehen sind.alternative and / or additionally for ultrasonic measurement, the position and / or position determination of the pointer also be done using electromagnetic waves. The electromagnetic waves can be optical signals, in particular to radar signals, in turn, a plurality of transmitters and / or recipients provided on the pointer and / or firmly referenced to the processing cell are.

Die Auswahl des nächsten Bearbeitungsschrittes wird bevorzugt entweder auf einem dicht bei der Zelle und für den Bediener gut zugänglichen Touchpanel verfügbar gemacht und/oder es kann auch eine Auswahl am Zeigerstift selbst erfolgen. Die letzte Variante ist besonders bevorzugt, wenn nur sehr wenige Bearbeitungsmöglichkeiten vorliegen, so dass durch einfaches Anzeigen mittels LED- oder LCD-Displays oder auch einem kleinen TFT-Display am Zeigerstift die von der Liste generierten Möglichkeiten auswählbar gemacht werden können. Weiter sei auf die alternative und/oder zusätzliche Möglichkeit hingewiesen, den Stift zugleich zur Projektion zum Beispiel von Listen oder von an einer aktuellen Stelle momentan auszuführenden Bearbeitungsschritten auf eine Fläche wie ein Werkstück auszubilden.The Selection of the next Processing step is preferred either on a close to the Cell and for the operator easily accessible touch panel available made and / or it can also be a selection on the pointer pin itself respectively. The last variant is particularly preferred, if only very few editing options exist, so that by simply displaying by means of LED or LCD displays or even a small TFT display on the pointer pen from the list generated possibilities selectable can be made. Further, attention should be drawn to the alternative and / or additional possibility that Pen at the same time to the projection for example from lists or from a current position currently executing processing steps on a surface like a workpiece train.

Es ist besonders bevorzugt, vor jeder weiteren Positionsbestimmung die Auswahl zu erzwingen, um sicherzustellen, dass auch ein mit Maschinenprogrammierung vergleichsweise unvertrauter Bediener keine Fehlprogrammierung bewirkt. Die schrittweise Vorgabe weiterer Bearbeitungsschritte erlaubt dabei insbesondere auch eine automatische Sofortprüfung auf eventuelle Fehlprogrammierungen, etwa wenn Bohrlöcher nachfolgend auf einer Schweißlinie liegen oder dergleichen.It is particularly preferred to force the selection before each further position determination in order to ensure that even an operator who is relatively unfamiliar with machine programming does not cause incorrect programming. The step-by-step specification of further processing steps also permits, in particular, an automatic immediate check for possible programming errors, for example if drill holes are subsequently located on a welding line or similar.

Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser ist gezeigt durchThe Invention will only be described below by way of example with reference to the drawing described. In this is shown by

1 eine Maschine für die Umsetzung eines Maschinensteuerungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung. 1 a machine for implementing a machine control method according to the present invention.

Nach 1 ist eine allgemein mit 1 bezeichnete Maschine 1 zur Bearbeitung eines Werkstückes 2 mittels eines Roboterarmes 3 ausgebildet und weist zu ihrer Steuerung durch eine Steuerelektronik 4 einen berührungsfrei erfassbaren Zeiger 5 auf, dessen Position mittels Sensoren 6 erfassbar ist, um im Ansprechen auf die erfassten Zeigerkoordinaten eine Liste von möglichen Bearbeitungsschritten zu generieren und für eine Auswahl verfügbar zu machen.To 1 is a common with 1 designated machine 1 for machining a workpiece 2 by means of a robot arm 3 trained and points to its control by an electronic control system 4 a non-contact detectable pointer 5 on whose position by means of sensors 6 is detectable to generate in response to the detected pointer coordinates a list of possible processing steps and make available for selection.

Im vorliegend beispielhaft dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Maschine als schweißender, fräsender und bohrender Roboter dargestellt, wobei sich der gesteuerte Roboterarm in einer durch strichpunktierte Linien angedeuteten Zelle 1a bewegen kann, um ein Werkstück 2 wie erforderlich zu schweißen, zu bohren oder Ausfräsungen daran vorzunehmen.In the exemplary embodiment shown here by way of example, the machine is shown as a welding, milling and drilling robot, the controlled robot arm being in a cell indicated by dashed and dotted lines 1a can move to a workpiece 2 Weld, drill or mill as required.

Für die Zwecke der vorliegenden Erklärung wird davon ausgegangen, dass es eine Vielzahl identischer Werkstücke 2 gibt, die auf gleiche Weise zu bearbeiten sind, wobei weiter angenommen wird, dass bereits eine Bearbeitung für das Werkstück 2 vorgegeben wurde, diese Bearbeitungen nun aber geringfügig und schnell zu verändern sind. Am Werkstück dargestellt sind dafür offenbarungs- und beispielhalber vier unterschiedliche Bearbeitungen, nämlich zwei Schweißungen 2a, 2b an den Kanten, eine Ausfräsung 2c im Zentrum und drei Bohrungen auf der Oberseite des hier würfelförmig dargestellten Werkstückes. Um von Werkstück zu Werkstück reproduzierbare Positionen des Werkstückes 2 auf der Maschine 1 innerhalb der Bearbeitungszelle 1a erhalten zu können, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel Anschläge 1b, 1c, 1d auf der Grundplatte 1e vorgesehen, gegen welche das Werkstück fixiert werden kann.For the purposes of this declaration, it is understood that there are a variety of identical workpieces 2 are to be processed in the same way, which is further assumed that already a machining for the workpiece 2 has been specified, these edits are now but slightly and quickly to change. For the sake of illustration and by way of example, four different machining operations, namely two welds, are shown on the workpiece 2a . 2 B at the edges, a cutout 2c in the center and three holes on top of the cube-shaped workpiece shown here. To workpiece reproducible positions of the workpiece 2 on the machine 1 within the processing cell 1a to be able to get in the illustrated embodiment attacks 1b . 1c . 1d on the base plate 1e provided, against which the workpiece can be fixed.

Der nur schematisch dargestellte Roboterarm 3 ist in der Lage, jede der für die Maschine gewünschten Bearbeitungen, also vorliegend Fräsen, Bohren und Schweißen, vorzunehmen und jeden Punkt am Werkstück 2 wie erforderlich zu erreichen. Der Roboterarm 3 steht dabei unter der Steuerung der als Prozessrechner ausgestalteten Steuerelektronik 4, und zwar über eine Leitung 7, über welche seine Bewegungen und Aktionen durch die Steuerelektronik 4 gesteuert werden können. Die Abfolge der einzelnen Arbeitsschritte, die von dem Roboterarm 3 abzuarbeiten sind, wird mit Bezug auf Fig. 4, insbesondere 4g beschrieben, woraus ersichtlich ist, dass zunächst drei gleich große Löcher auf der Oberseite zu bohren sind, dann eine Schweißnaht an der oberen Vorderkante vorzusehen ist, danach eine Schweißnaht an der rechten Vorderkante und anschließend eine Fräsung auf der Vorderseite. Die Art und Weise, wie der Roboterarm an sich gesteuert wird, um derartige Bearbeitungen vorzunehmen, ist per se bekannt.The robot arm shown only schematically 3 is able to perform any of the machining operations required, such as milling, drilling and welding, and any point on the workpiece 2 as required. The robot arm 3 stands under the control of designed as a process computer control electronics 4 , and over a line 7 , about which his movements and actions by the control electronics 4 can be controlled. The sequence of the individual working steps, that of the robot arm 3 are to be processed, with reference to FIG. 4 , especially 4g from which it can be seen that initially three equal holes on the top are to be drilled, then a weld at the upper leading edge is provided, then a weld at the right front edge and then a milling on the front. The manner in which the robotic arm is controlled per se to effect such operations is known per se.

Die Steuerung 4 umfasst eine Vielzahl von Stufen, Schnittstellen und dergleichen. Während von diesen nicht alle beschrieben werden müssen, seien die folgenden im Hinblick auf ihre besondere Bedeutung erwähnt, wobei darauf hingewiesen wird, dass die Stufen im Hinblick auf eine klarere Offenbarung gewählt wurden, in einer praktischen Ausführung aber, anders als nachstehend nur zu Offenbarungszwecken beschrieben, ausgeführt und/oder zusammengefasst sein können, insbesondere hinsichtlich der Funktionalität einzelner Stufen und/oder der jeweiligen Implementierung, solange von den wesentlichen Aspekten der vorliegenden Erfindung, wie sie sich für den Fachmann aus dem Gesamttext ergeben, nicht signifikant abgewichen wird.The control 4 includes a variety of stages, interfaces and the like. While not all of them need to be described, the following are to be mentioned in view of their particular meaning, it being understood that the stages have been chosen for a clearer disclosure, but in a practical embodiment, other than as described for illustrative purposes only , executed and / or summarized, in particular with respect to the functionality of individual stages and / or the respective implementation, as long as the essential aspects of the present invention, as they emerge for the skilled person from the overall text, are not deviated significantly.

Die Steuerungselektronik 4 umfasst zunächst eine Sensorsignalkonditionierungsstufe 4a0, mit der von den Sensoren 6 Signale empfangen werden, die indikativ für einen Empfang von Meßsignalen 5a ist, welche von Signalquellen 5b am Zeiger 5 ausgestrahlt werden. Die Sensorsignalkonditionierungsstufe 4a0, die Sensorsignale von den Sensoren 6 empfängt, konditioniert diese bezüglich Signalpegel etc. und speist die konditionierten Signale an eine Zeigerkoordinaten- und Lageerfassungsstufe 4a, welche dazu angeordnet ist, aus den konditionierten Signalen Position und Lage des Zeigers 5 zu bestimmen. Der Zeigerkoordinaten- und Lageerfassungsstufe 4a folgt hier im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Konkordanzstufe 4b, die dazu bestimmt ist, zu realen Koordinaten und Lagen des Zeigers 5 an einem existierenden und vorliegenden Werkstück 2 entsprechende virtuelle Positionen und gegebenenfalls Lagen an einem idealisierten, beispielsweise ideal glatten Werkstück zu bestimmen. Dies ist in der Stufe 4b dargestellt durch den Übergang der Realkoordinaten x, y, z, α, β, γ am Realwerkstück 2 zu virtuellen Koordinaten x'_VIR, y'_VIR, z'_VIR, α'_VIR, β'_VIR, y'_VIR.The control electronics 4 first includes a sensor signal conditioning stage 4a0 , with that of the sensors 6 Receive signals indicative of receipt of measurement signals 5a is which of signal sources 5b at the pointer 5 be broadcast. The sensor signal conditioning stage 4a0 , the sensor signals from the sensors 6 receives, conditions, and conditions the conditioned signals to a pointer coordinate and attitude detection stage 4a which is arranged from the conditioned signals position and location of the pointer 5 to determine. The Pointer Coordinate and Locate Level 4a follows here in the illustrated embodiment, a concordance stage 4b which is intended to be real coordinates and locations of the pointer 5 on an existing and existing workpiece 2 determine corresponding virtual positions and, where appropriate, positions on an idealized, for example, ideally smooth workpiece. This is in the stage 4b represented by the transition of the real coordinates x, y, z, α, β, γ on the real workpiece 2 to virtual coordinates x ' _VIR , y' _VIR , z ' _VIR , α' _VIR , β ' _VIR , y' _VIR .

Die ermittelten virtuellen Koordinaten, die einer Lage am als bekannt abgelegten und vorausgesetzten Werkstück 2 entsprechen, werden dann in einer Verarbeitungsstufe 4c herangezogen, um an Hand der bereits abgelegten älteren Programmierung, vergleiche Pfeil 8 von Kästchen 4g, zu ermitteln, ob nahe der vom Bediener angetasteten Stelle des Realwerkstückes eine bestimmte Bearbeitung vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall sind für Werkstück 2 insgesamt nur vier verschiedene unterschiedliche Bearbeitungen in Form von Makros vorgesehen, nämlich zwei für die Anfertigung von Schweißnähten, eine für eine Reihe Bohrlöcher und eine für eine Ausfräsung. Die Konkordanzstufe 4c ist dazu ausgebildet, hier z. B. anhand der Abstände des virtuell bestimmten Punktes x'_VIR, y'_VIR, z'_VIR von den Koordinaten, an denen die jeweiligen unterschiedlichen Bearbeitungen stattfinden sollen, was für jeweils einen Indikativen (Schwer-)Punkt x1, y1, z1 für das Makro der ersten Schweißnaht, x2, y2, z2 für das Makro der Bohrungsreihe, x3, y3, z3 für die zweite Schweißnaht und x4, y4, z4 für das Makro der Fräsung angedeutet ist, zu ermitteln, das dem am realen Werkstück durch den Zeiger 5 angezeigten Punkt die Bohrlochreihe nahe den Koordinaten x2, y2, z2 am nächsten liegt. Dies ist in Stufe 4d dargestellt. Es versteht sich, dass tatsächlich auch das exakte Bohrloch identifizierbar ist, das angetastet wurde, dass aber von der Verwendung einer zu großen Menge von Koordinaten in der Offenbarung übersichtshalber abgesehen wurde.The determined virtual coordinates, the position of the deposited as known and presupposed workpiece 2 are then in a processing stage 4c used to refer to the already stored older programming, see arrow 8th from box 4g to determine whether a particular processing is provided near the point of the real workpiece touched by the operator. In the present case are for work piece 2 a total of only four different different edits in the form of macros, namely two for the production of welds, one for a series of holes and one for a cutout. The concordance level 4c is designed here z. Example, based on the distances of the virtually determined point x ' _VIR , y' _VIR , z ' _VIR of the coordinates at which the respective different edits are to take place, which for each one indicative (heavy) point x1, y1, z1 for the Macro of the first weld, x2, y2, z2 for the macro of the hole series, x3, y3, z3 for the second weld and x4, y4, z4 for the macro of the milling indicated to determine that on the real workpiece by the pointer 5 indicated point the borehole row near the coordinates x2, y2, z2 is closest. This is in grade 4d shown. It will be understood that in fact the exact wellbore that was probed is also identifiable, but the use of too large an amount of coordinates in the disclosure has been omitted for the sake of clarity.

Es wird nun eine Liste möglicher Bearbeitungen und Veränderungen der Bearbeitung bei den Löchern nahe der Bohrungen x2, y2, z2 generiert. Es wird also eine Veränderung eines Makros zugelassen. Dazu ist die Generierungsstufe 4d vorgesehen. Es wird dabei für die Zwecke der Erfindung angenommen, dass von einem die Maschinenprogrammierung möglicherweise verändern wollenden Arbeiter lediglich entweder die Bohrlochgröße in Grenzen verändert werden oder das angewählte Bohrloch in seiner Lage geringfügig verschoben werden darf.A list of possible machining and machining changes will now be generated at the holes near holes x2, y2, z2. So a change of a macro is allowed. This is the generation level 4d intended. It is assumed for the purposes of the invention that from a machine programing possibly changing workers only either the well size may be changed within limits or the selected well may be slightly shifted in position.

Die Stufe 4e zeigt die Liste der von der Generierungsstufe 4d vorgeschlagenen möglichen Bearbeitungen in grafischer Form an, nämlich einerseits eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Bohrloches und andererseits dessen Verschiebung. Dargestellt ist in Stufe 4e ein Ausschnitt eines Touchscreen, auf dem unterschiedliche Veränderungen der vorprogrammierten Bearbeitung angedeutet sind. Die Darstellung der Liste kann prinzipiell in alphanumerischer oder numerischer Form erfolgen, gegebenenfalls sind aber auch andere Möglichkeiten gegeben, etwa durch das Projezieren von unterschiedlichen Symbolen über den Zeiger 5 selbst auf das Werkstück, wobei beispielsweise die Symbole verändert werden können, was zyklisch erfolgen kann, bis ein Arbeiter die von ihm gewünschte Bearbeitung auswählt.The stage 4e shows the list of the generation level 4d suggested possible edits in graphical form, namely on the one hand, an enlargement or reduction of the borehole and on the other hand its displacement. Shown is in level 4e a section of a touchscreen on which different changes of the preprogrammed processing are indicated. The presentation of the list can be done in principle in alphanumeric or numerical form, but if necessary, other possibilities are given, such as by projecting different symbols on the pointer 5 Even on the workpiece, for example, the symbols can be changed, which can be done cyclically until a worker selects the desired processing of him.

Nach der Auswahl, angedeutet in Stufe 4f, im vorliegenden Beispiel Auswahl einer Bohrungsvergrößerung, wird eine Maschinensteuerungsprogrammveränderung erforderlich, wozu das vorherige Programm, angedeutet in 4g, unterer Bereich, zu ändern ist in ein neues Programm, durch welches ein vergrößertes Loch zu bohren ist, wie bei 4g1 angedeutet. Dass dabei erforderlichenfalls Veränderungen der Trajektorie, längs der sich der Roboterarm bewegt, erforderlich sind, sei erwähnt.After the selection, indicated in step 4f in the present example, selection of a hole enlargement, a machine control program change is required, to which the previous program, indicated in 4g Changing to a lower range is a new program for drilling an enlarged hole, as in 4g1 indicated. If necessary, changes in the trajectory along which the robot arm moves are required.

Der Zeiger 5 umfasst in der vorliegenden Darstellung fünf Ultraschallsender, die nichtplanar angeordnet sind und in einer Zeitmultiplexweise, also nacheinander, Signale aussenden. Die Signale, angedeutet u. a. bei 5a, 5b, sind von in den Ecken der Bearbeitungszelle 1a angeordneten Ultraschallsensoren empfangbar, und zwar dergestalt, dass aus der Phasenlage der empfangenen Ultraschallsignale auf den Abstand eines jeweiligen in einer Ecke angeordneten Ultraschallsensors zu dem gerade aktiven Ultraschallsender am Zeiger 5 geschlossen werden kann. Die hier dargestellte Anzahl von fünf Ultraschallsendern am Zeiger 5 ist nicht zwingend erforderlich, genauso wie auch das Vorhandensein von insgesamt acht Ultraschallempfängern an der Zelle nicht erforderlich ist, um den Zeiger 5 in seiner Position und Lage zu erfassen; die Verwendung einer Mehrzahl von Sendern und Empfängern, die über die absolut notwendige Anzahl hinausgeht, erhöht aber in vorteilhafter Weise die Präzision und Zuverlässigkeit der Bestimmung und wurde daher vorliegend als bevorzugte Variante mit offenbart, obgleich für den Fachmann einsichtig sein wird, dass er weder unbedingt eine so große Anzahl an Sender-Empfänger-Paaren bereitstellen muss, noch dass er zwingend auf Ultraschallsignale und eine Phasenmessung zur Positionsbestimmung angewiesen ist; vielmehr ist einsichtig, dass andere Positionsbestimmungen gleichfalls möglich sind, beispielsweise optischer Art mittels Kameras, über Radarsignale, modulierte Lichtsignale usw. Auch ist einsichtig, dass die eigentliche Triangulation und Positions- und Lagebestimmung nicht Kern der vorliegenden Erfindung ist und insoweit nicht näher erläutert zu werden braucht.The pointer 5 In the present description, this includes five ultrasound transmitters, which are arranged non-planar and emit signals in a time-division multiplex manner, that is to say one after the other. The signals, indicated, inter alia, at 5a . 5b , are from in the corners of the machining cell 1a arranged ultrasonic sensors, in such a way that from the phase position of the received ultrasonic signals on the distance of a respective arranged in a corner ultrasonic sensor to the currently active ultrasonic transmitter on the pointer 5 can be closed. The number of five ultrasound transmitters shown here at the pointer 5 is not mandatory, as well as the presence of a total of eight ultrasound receivers on the cell is not necessary to the pointer 5 to grasp in its position and situation; however, the use of a plurality of transmitters and receivers beyond the absolutely necessary number advantageously increases the precision and reliability of the determination and has therefore been disclosed herein as a preferred variant, although it will be apparent to those skilled in the art that it is not essential has to provide such a large number of transmitter-receiver pairs, nor that it is absolutely dependent on ultrasonic signals and a phase measurement for position determination; Rather, it is clear that other position determinations are also possible, for example, optical type by means of cameras, radar signals, modulated light signals, etc. Also, it is clear that the actual triangulation and position and orientation is not the core of the present invention and to that extent not be explained in detail needs.

Weiter ist der Zeiger dazu ausgebildet, die Antastung eines Punktes am Werkstück der Steuerelektronik 4 zu signalisieren, was vorliegend durch geeignete Modulation der Ultraschallsender am Zeiger 5 und Demodulation in der Steuerelektronik 4 geschieht, aber auch anders realisierbar wäre.Further, the pointer is adapted to the probing of a point on the workpiece of the control electronics 4 to signal what is present by suitable modulation of the ultrasonic transmitter on the pointer 5 and demodulation in the control electronics 4 happens, but could also be realized differently.

Die Sensoren 6 speisen wie erwähnt ihre jeweiligen Signale an die Ausgangsstufe 4a0, die auch in der Lage ist, zu erkennen, gegebenenfalls durch jeweilige unterschiedliche Modulation der jeweiligen Sender am Zeiger 5, welcher der entsprechenden Sender am Zeiger 5 gerade aktiv ist.The sensors 6 feed as mentioned their respective signals to the output stage 4a0 , which is also able to detect, possibly by respective different modulation of the respective transmitter on the pointer 5 , which of the corresponding transmitter at the pointer 5 is currently active.

Mit der beschriebenen Vorrichtung kann ein Maschinensteuerungsverfahren ausgeführt werden wie folgt:
Es wird zunächst ein Werkstück 2 mittels eines CAD-Programmes in seinen Koordinaten vorgegeben und eine erste Maschinensteuerung zur Durchführung einer gewünschten und erforderliche Werkstückbearbeitung programmiert. Dabei kann per se zwar bereits auf die vorliegende Erfindung Rückgriff genommen werden. Für die Zwecke der näheren Erläuterung der besonderen Vorteile der Erfindung wird aber davon ausgegangen, dass ein solches Programm schon vorliegt; es ist auch nicht erforderlich, obgleich vorteilhaft, zur Erstellung eines solchen ersten Maschinensteuerungsprogrammes dringend und unabdingbar die vorliegende Erfindung heranzuziehen.With the described apparatus, a machine control method can be carried out as follows:
It is first a workpiece 2 specified by means of a CAD program in its coordinates and a first machine control to carry out a desired and required work piece processing programmed. In this case, per se, the present invention can be resorted to. For the purposes of further explaining the particular advantages of the invention, it is assumed, however, that such a program already exists; it is also not necessary, although advantageous, for establishing such a first machine control program urgently and indispensably to use the present invention.

Wenn nun im Laufe einer Fertigungsserie festgestellt wird, dass etwa in eine Bohrung im Werkstück 2 künftighin größere Teile einzusetzen sind und daher eine von drei Bohrungen einer Bohrungsreihe zu vergrößern ist, wird vorgegangen wie folgt:
Zunächst wird mit dem Zeiger 5 auf das entsprechende Loch gezeigt. Dies kann durch Richten des Zeigers und Bestimmung seiner Lage erfolgen, so dass nicht zwingend das Werkstück 2 berührt werden muss, was besonders vorteilhaft ist, wenn ein reales, extrem empfindliches Werkstück bearbeitet wird. Vorliegend typisch wird der Zeiger jedoch bei Antasten des an seiner Spitze angeordneten Kontaktsensors am Werkstück 2 die Berührung des Werkstückes erfassen und im Ansprechen darauf die von den einzelnen Sendern bevorzugt kontinuierlich ausgesandten Ultraschallsignale derart modulieren, dass an den Sensoren 6 die Antastung des Werkstückes 2 an Hand der Modulation beobachtbar und somit von der Erfassungsstufe 4a0 erkennbar ist.If it is determined in the course of a production run, for example, in a hole in the workpiece 2 In future, larger parts are to be used and therefore one of three holes in a row of holes is to be enlarged, the procedure is as follows:
First, with the pointer 5 pointed to the corresponding hole. This can be done by pointing the pointer and determining its position, so that not necessarily the workpiece 2 must be touched, which is particularly advantageous when a real, extremely sensitive workpiece is processed. In the present case, however, the pointer becomes probable when the contact sensor arranged on its tip touches the workpiece 2 detecting the contact of the workpiece and in response thereto modulate the ultrasonic signals emitted by the individual transmitters, preferably continuously, in such a way that at the sensors 6 the probing of the workpiece 2 observable on the basis of the modulation and thus of the detection stage 4a0 is recognizable.

Nachdem in der angetasteten Position von allen Sensoren 6 für jeden Ultraschallsender am Zeiger 5 Signale an die Stufe 4a0 gesandt wurden, was angesichts einer bei Ultraschall schon ohne Probleme möglichen schnellen Durchschaltung der einzelnen Sender und der Möglichkeit, Ultraschallsensoren parallel auszulesen, ohne merkliche Verzögerung und ohne eine Beeinträchtigung der Messgenauigkeit geschehen kann, werden die Koordinaten x, y, z, die die Zeigerposition anzeigen, sowie die die Lage angebenden Daten, hier als Winkel α, β, γ, in Stufe 4a bestimmt und weitergeleitet, um daraus in Stufe 4b eine Position x'_VIR, y'_VIR, z'_VIR zu bestimmen, das heißt, dass zu der realen, erfassten Koordinate eine wahrscheinlichste virtuelle Koordinate bestimmt wird. Dann wird in der Konkordanzstufe 4c an Hand der bestimmten virtuellen Koordinaten x'_VIR, y'_VIR, z'_VIR überprüft, ob nahe dieser Punkte eine bestimmte Bearbeitung im bestehenden Programm vorgesehen ist. Die Konkordanzstufe 4c hat dabei durch eine geeignete Anbindung an das eigentliche Bearbeitungsprogramm Zugriff auf die Bearbeitungsdaten, wobei die Anbindung im vorliegenden Beispiel als Linie 8 eingezeichnet ist und technisch beispielsweise durch einen Speicherzugriff in einem Maschinensteuerungssystem auf den Bearbeitungsprogrammspeicher realisiert sein kann.After in the keyed position of all sensors 6 for each ultrasound transmitter at the pointer 5 Signals to the stage 4a0 which, in view of ultrasound without problems already possible rapid switching of the individual transmitters and the ability to read ultrasonic sensors in parallel, can be done without noticeable delay and without affecting the measurement accuracy, the coordinates x, y, z, indicating the pointer position , as well as the position indicating data, here as angle α, β, γ, in stage 4a determined and forwarded to it in stage 4b determining a position x ' _VIR , y' _VIR , z ' _VIR , that is, determining a most probable virtual coordinate for the real, detected coordinate. Then in the concordance stage 4c On the basis of the determined virtual coordinates x ' _VIR , y' _VIR , z ' _VIR checks whether there is a specific processing near the points in the existing program. The concordance level 4c has access to the processing data through a suitable connection to the actual processing program, whereby the connection in the present example is a line 8th is located and can be technically realized for example by a memory access in a machine control system to the machining program memory.

Nachdem festgestellt wurde, dass im vorliegenden Fall nahe des mit dem Zeiger 5 angetasteten Punktes x2, y2, z2 Bohrungen vorzunehmen sind und auch festgestellt wurde, dass mehrere Bohrungen in einer Reihe liegen, wird unter Rückgriff auf eine Datenbank mit möglicherweise zu fordernden und zuzulassenden Makroänderungen eine Anzahl von möglichen, von der bisherigen Bearbeitung differierenden Bearbeitungsvarianten generiert. So wird, ohne weiteres Zutun des Benutzers, eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Bohrloches zur Auswahl gestellt, genauso wie eine Verschiebung des bereits vorhandenen, vom Zeiger 5 aus der Reihe der hier drei Bohrlöcher angetasteten Bohrloches. Der Zeigerbediener muss sich dabei in der dargestellten, bevorzugten Variante nicht um die Einzelbefehle kümmern, mit denen etwa nach Bohren der ersten beiden Löcher der Reihe die Bohrlochgröße verändert wird, das heißt, er ist nicht mit den Details befasst, die ein Bohrerwechsel erfordert, noch muss er für eine Verschiebung des Bohrloches auf der Oberfläche die exakten Koordinaten der Verschiebung selbst im CAD-Programm vorgeben, was bei komplexen Werkstücken auf Grund der schrägen Lage von Ebenen und dergleichen im Raum zu erheblichen Schwierigkeiten führen kann.After it was found that in the present case close to the pointer 5 probed point x2, y2, z2 holes and it has also been found that several holes are in a row, a number of possible, different from the previous processing variants are generated by resorting to a database with possibly demanding and to be approved macro changes. Thus, without further action of the user, an enlargement or reduction of the borehole to choose from, as well as a shift of the existing, from the pointer 5 from the row of three holes here probed. In the illustrated preferred embodiment, the pointer operator does not have to worry about the individual commands with which, for example, after drilling the first two holes of the row, the hole size is changed, that is, he is not concerned with the details that a drill change requires he must specify the exact coordinates of the displacement itself in the CAD program for a displacement of the borehole on the surface, which can lead to considerable difficulties in complex workpieces due to the oblique position of planes and the like in space.

Die Generierungsstufe 4d offerierte vielmehr unterschiedliche Befehlsmakros, die aus einer Reihe von Einzelschritten wie „bewege den Bohrer zu der Bohrerwechselstation, wechsle dort den Bohrer, bewege den Roboterarm an die nächste Stelle” zusammengesetzt sind. Die von der Generierungsstufe vorgeschlagenen und im übrigen im Hinblick auf eine jeweilige Qualifizierung eines Bedieners als zulässig forderbar erkannten und eingestuften Makros werden dann in einer Stufe 4e zur Auswahl gebracht. Dabei kann es sich insbesondere um einen Touchscreen handeln, auf dem der Bediener nur kurz antippen muss, was er wünscht. Nachdem die Auswahl geschehen ist, dargestellt bei 4f, wird das entsprechende Makro in der Maschinensteuerungsstufe 4g geändert und es kann dann sofort die weitere Bearbeitung des Werkstückes 2 vorgenommen werden, sofern der Benutzer nicht weitere Änderungen wünscht.The generation stage 4d Instead, it offered different command macros, which consisted of a series of individual steps such as "move the drill to the drill change station, change the drill there, move the robot arm to the next position". The macros that are proposed by the generation stage and otherwise recognized and classified as permissible with regard to a respective qualification of an operator then become in one stage 4e to choose from. This may in particular be a touch screen on which the operator only has to briefly touch what he wants. After the selection is done, presented at 4f , the corresponding macro will be in the machine control stage 4g changed and it can then immediately further processing of the workpiece 2 unless the user wishes to make further changes.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es somit, sehr schnell eine Programmierung einer Maschine vorzunehmen und/oder zu ändern und unterstützt dabei die Bedienung in optimaler Weise.The present invention enables It is therefore very easy to program a machine and / or change and supports it the operation in an optimal way.

Claims

Maschinensteuerungsverfahren zur Steuerung einer werkstückbearbeitenden Maschine, wobei die Maschine gemäß einem vorab bestimmten Programm zur Maschinensteuerung und an diesem Programm in laufender Fertigung vorgenommenen geringfügigen Änderungen gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zu bestimmten virtuellen Positionen wahrscheinlichste Bearbeitungsschritte gemäß der Programmierung festgelegt werden, einem Benutzer ein Zeiger zum Zeigen auf eine bestimmte reale Position zur Verfügung gestellt wird, eine mit dem Zeiger angezeigte reale Position erfasst wird und auf Grund der Nähe des erfassten Realpunktes zu einem virtuellen Punkt die virtuelle Sollposition bestimmt wird, und für diese virtuelle Position eine Liste der wahrscheinlichsten Bearbeitungsschritte unter Berücksichtigung der diesem Benutzer lediglich erlaubten Änderungen automatisch generiert und für die Auswahl zur Verfügung gestellt wird, um nach einer vorgenommenen Auswahl eine Bearbeitung eines Werkstücks mit entsprechend der Auswahl geändertem Programm vorzunehmen.Machine control method for controlling a workpiece processing machine, the machine being pre-determined according to a pre-determined machine control program and in-line with that program minor changes are controlled, characterized in that at certain virtual positions most likely processing steps are set according to the programming, a user is provided with a pointer for pointing to a certain real position, a real position indicated by the pointer is detected and due is near the detected real point to a virtual point, the virtual target position is determined, and for this virtual position, a list of the most likely processing steps, taking into account the user only allowed changes automatically generated and made available for selection to a selection made a Machining a workpiece with the program modified according to the selection.

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zu bestimmten Bearbeitungsschritten Makros vorgesehen sind, die in Verbindung mit anderen Makros für die Werkstückbearbeitung ausführbar sind, und die Liste zulässiger Bearbeitungsschritte im Hinblick auf vorgegebene Makros generiert wird, wobei die Veränderung ein einzelnes Makro verändert und hernach das veränderte Makro zur gemeinsamen Ausführung mit anderen Makros durch entsprechende Anpassungen eingebunden wird.Method according to the preceding claim, characterized characterized in that at certain processing steps macros are provided in conjunction with other macros for workpiece machining executable are, and the list is more legal Processing steps with regard to predefined macros generated being, being the change a single macro changed and afterwards the changed Macro for common execution with other macros is integrated by appropriate adjustments.

Maschinensteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die werkstückbearbeitende Maschine eine CNC-, Füge-, Handhabe-, Meß-, Montage-, Bohr-, Dreh-, Fräs- und/oder Schweißvorrichtung ist.Machine control method according to one of the preceding Claims, characterized in that the workpiece-processing machine a CNC, joining, Handle, measuring, Assembly, drilling, turning, milling and / or welding device is.

Maschinensteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine zumindest einen werkzeugtragenden Roboterarm für die Werkstückbearbeitung aufweist.Machine control method according to one of the preceding Claims, characterized in that the machine has at least one tool-carrying Robotic arm for the workpiece machining having.

Maschinensteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Steuerungsprogramm für die Maschine vorgesehen und abgelegt wird, nach welchem schrittweise Bearbeitungen an gegebenen Positionen erfolgen, anhand der erfassten realen Position eine oder eine Vielzahl von virtuellen Sollpositionen bestimmt werden, bei denen Bearbeitungen gemäß der vorabgelegten Programmierung vorgesehen sind und an Hand der dort hinterlegten Bearbeitungsanweisung der Liste für eine Auswahl möglicher Bearbeitungsschritte verfügbar gemacht wird.Machine control method according to one of the preceding Claims, characterized in that a first control program for the machine is provided and stored, according to which stepwise edits at given positions, based on the detected real position one or a plurality of virtual target positions are determined where edits according to the pre-filed Programming are provided and based on the deposited there Processing instruction of the list for a selection of possible processing steps available is done.

Maschinensteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Liste im Ansprechen auf die Zeigerausrichtung bei dem Realpunkt bestimmt wird.Machine control method according to one of the preceding Claims, characterized in that the list is responsive to the pointer alignment is determined at the real point.

Maschinensteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positions- und/oder Lagebestimmung des Zeigers unter Verwendung von Ultraschallsignalen erfolgt, insbesondere durch Phasenmessung mit einer Vielzahl von Sendern und/oder Empfängern, die jeweils am Zeiger und fest referenziert zur Bearbeitungszelle und/oder -maschine vorgesehen sind.Machine control method according to one of the preceding Claims, characterized in that the position and / or orientation of the pointer using ultrasound signals, in particular by phase measurement with a plurality of transmitters and / or receivers, the each at the pointer and firmly referenced to the processing cell and / or are provided.

Maschinensteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbestimmung des Zeigers unter Verwendung von elektromagnetischen Wellen, insbesondere Radarsignalen, erfolgt, insbesondere durch Phasenmessung mit einer Vielzahl von Sendern und/oder Empfängern, die jeweils am Zeiger und/oder fest referenziert zur Bearbeitungszelle vorgesehen sind.Machine control method according to one of the preceding Claims, characterized in that the position determination of the pointer under Use of electromagnetic waves, in particular radar signals, takes place, in particular by phase measurement with a variety of Transmitters and / or receivers, each at the pointer and / or fixed referenced to the processing cell are provided.

Maschinensteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Zeigers im Raum erfasst wird.Machine control method according to one of the preceding Claims, characterized in that the position of the pointer is detected in space.

Maschinensteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl am Zeigerstift und/oder auf einem Touchpanel verfügbar gemacht wird.Machine control method according to one of the preceding Claims, characterized in that the selection on the pointer pin and / or on available on a touch panel is done.

Maschinensteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl vor einer weiteren Positionsbestimmung erzwungen wird und/oder eine weitere Positionsbestimmung erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit möglich wird.Machine control method according to one of the preceding Claims, characterized in that the selection before a further position determination is enforced and / or a further position determination only after Expiration of a given time possible becomes.