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Die
Erfindung betrifft eine Robotersteuereinrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Zur
Bearbeitung von Werkstücken
werden in vielen Fällen
Roboter verwendet, denen eine Bildverarbeitungseinrichtung mit einer
Kamera, mit der fotografische Aufnahmen eines Werkstückes erstellt
werden zugeordnet. Eine derartige Bildverarbeitungseinrichtung für einen
Roboter ist aus der
EP
0 997 236 A1 bekannt geworden, in der eine Robotersteuereinrichtung
beschrieben ist, die eine Robotersteuereinheit und eine Bildverarbeitungseinheit
aufweist. Die Bildverarbeitungseinheit kann in die Robotersteuereinrichtung
eingebaut sein; sie kann aber auch getrennt und unabhängig von
der Robotersteuereinrichtung eingesetzt werden. Beide Einheiten
werden unabhängig
voneinander betrieben und sind mit einem internen Bussystem miteinander
verbunden.
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Bei
anderen Systemen ist eine zusätzliche Hard-
und Software erforderlich, beispielsweise über einen Bildverarbeitungscomputer,
wodurch hohe Kosten erzeugt werden. Bei bestimmten anderen Systemen
sind besondere Datenverbindungen zwischen der Bildverarbeitungskomponente
und der Robotersteuereinrichtung erforderlich; wird ein externer Bildverarbeitungscomputer
verwendet, dann ist auch mit einer Kommunikationsverzögerung zu
rechnen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Robotersteuereinrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei der bei reduzierten Kosten eine Vereinfachung
erzielt wird, wobei insbesondere Kommunikationsverzögerungen
vermieden werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Die
Erfindung ist also dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Robotersteuereinheit
in der zentralen Recheneinheit untergebracht ist und dass die Robotersteuereinheit
(12, 31) und die Bildverarbeitungseinheit (13)
eine gemeinsame Softwarearchitektur besitzen und mit einer gemeinsamen
Prozesseinheit (CPU) oder mit mehreren Prozessoreinheiten (CPUs),
die die gleiche Software enthalten, betreibbar sind.
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Die
Erfindung basiert darauf, dass die Bildverarbeitungseinheit oder
das -modul und die Robotersteuereinheit oder das -modul in einer
Hauptdatenverarbeitungseinrichtung integriert sind, wobei sowohl
die Robotersteuereinheit als auch die Bildverarbeitungseinheit entweder
mit dem gleichen Prozessoreinheit CPU betrieben werden oder unterschiedliche
CPU's besitzen,
auf der die gleiche Software installiert ist.
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Damit
basieren die Bildverarbeitungseinheit und die Robotersteuereinheit
einheitlich auf der gleichen Softwarearchitektur.
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Damit
können
digitale Kameras mit USB-Anschluss, Ethernetanschluss etc. einfach
an die Robotersteuereinheit angeschlossen werden, wobei Standardkommunikationsverbindungen
verwendet werden.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind
den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Anhand
der Zeichnung, in der drei Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung, weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sowie weitere Vorteile
näher erläutert und
beschrieben werden.
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Es
zeigen
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1 eine
erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
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2 eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung und
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3 eine
dritte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.
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Die
Robotersteuereinrichtung 10 gemäß 1 dient
zur Ansteuerung eines nicht dargestellten Roboters. Sie umfasst
eine Hauptdatenverarbeitungseinrichtung 11, in der sich
ein Robotersteuermodul 12 oder eine Robotersteuereinheit 12,
ein Bildverarbeitungsmodul 13 oder eine Bildverarbeitungseinheit 13 sowie
eine Bilddatenaufnahmeeinheit 14 befinden, die zur Aufnahme
der Bilddaten und zur Bereitstellung digitaler Bilddaten an die
Bildverarbeitungseinheit 12 befinden. Die Bilddatenaufnahmeeinheit 14 könnte beispielsweise
durch eine Grafikkarte gebildet sein. Wenigstens die Robotersteuereinheit 12 und
die Bilddatenverarbeitungseinheit 13 und gegebenenfalls
auch noch die Bildaufnahmeeinheit 14 sind gemeinsam in
der Datenverarbeitungseinrichtung untergebracht und werden mit gleicher
Software und Hardware betrieben.
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An
der Datenverarbeitungseinrichtung 11 kann beziehungsweise
können über eine
Standardnetzwerkverbindung, vorzugsweise einer USB- oder Ethernetverbindung
eine oder mehrere digitale Kameras 17 angeschlossen werden,
deren digitalisierte Bilder über
die Bilddatenaufnahmeeinheit 14 der Bildverarbeitungseinheit 13 und
dem Robotersteuermodul 12 zur Ansteuerung des Roboters
(nicht dargestellt) zugeführt
werden. Damit sind insbesondere das Robotersteuermodul 12 und
die Bildverarbeitungseinheit 13 nicht voneinander getrennt,
sondern werden mit der gleichen Software betrieben, in der eine
Prozessoreinheit (CPU) oder zwei Prozessoreinheiten (CPU) vorgesehen
sind, welch letztere sich die gleiche Soft- und Hardware teilen.
Das Robotersteuermodul 12 und die Bildverarbeitungseinheit 13 kommunizieren
nicht über
physikalische Verbindungen, sondern teilen sich Datenbereiche oder
kommunizieren intern beispielsweise über eine interne Prozesskommunikation.
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Mit
der Datenverarbeitungseinrichtung 11 ist eine Eingabeeinrichtung 18 über eine
Kommunikationsverbindung (Ethernet) verbunden, über die die Datenverarbeitungseinrichtung 11 programmiert,
eingestellt und parametriert werden kann. Hierbei ist die Eingabeeinrichtung 18 (Teach
Pendant) gegebenenfalls auch mit einem Monitor und einer Eingabetastatur
versehen. Die von der Kamera her kommenden digitalen Signale werden
in der Bildaufnahmeeinheit 14 aufgenommen und an die Bildverarbeitungseinheit 13 sowie
die Eingabeeinrichtung 18, das heißt zur Benutzerschnittstelle, übertragen.
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Optional
kann die Bildaufnahmeeinheit 14 auch in der Eingabeeinrichtung 18 untergebracht sein,
wobei auch möglich
ist, einen externer Computer 19 für einen direkten Zugang zu
der Kamera über das
Netzwerk zu benutzen. Dies kann zweckmäßig sein, wenn digitale Aufnahmen
ohne Bildverarbeitung benötigt
werden.
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Bei
der Ausführung
gemäß 2 ist
eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung 20 vorgesehen,
in der sich lediglich ein Robotersteuermodul 21 und eine
Bilddatenaufnahmeeinheit 14 befinden, die über eine
USB-Schnittstelle oder über
Ethernet mit einer oder mehreren Digitalkameras 17 verbunden ist.
Eine Bilddatenverarbeitungseinheit 22, die der Bilddatenverarbeitungseinheit 13 gleicht,
ist hier in einer separaten Eingabeeinheit 23 untergebracht,
die über
eine Kommunikationsverbindung, beispielsweise Ethernet 24,
mit der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung 20 verbunden
ist. Die Eingabeeinheit 23 (Teach Pendant) umfasst eine
Roboterprogrammier- und Betätigungseinheit 24 sowie
eine Benutzerschnittstelle oder -oberfläche 25 zur Bearbeitung
der digitalen Bilder durch den Nutzer über die Bilddatenverarbeitungseinrichtung 22.
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Hier
sind diejenigen Einheiten, die zur Bilddatenverarbeitung zugehörig sind,
das sind die Einheiten 22 und 25, in der Eingabeeinheit 23 vorhanden,
benutzen aber hierbei ebenfalls die gleiche Software, so dass auch
hier eine Vereinfachung gegenüber
den bekannten Steuereinrichtungen gegeben ist.
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Bei
der Ausführung
gemäß 3 befindet sich
in der zentralen Datenverarbeitungseinheit oder -einrichtung 30 lediglich
das Robotersteuermodul 31, wogegen alle anderen Einheiten 24, 25, 22 und 14 in einer
Eingabeeinrichtung 32 untergebracht sind, wobei zwischen
der Eingabeeinrichtung 32 (Teach Pendant) und der zentralen
Datenverarbeitungseinrichtung 30 eine Kommunikationsverbindung,
zum Beispiel eine Ethernet-Verbindung, vorgesehen ist, wogegen die
Verbindung zwischen der wenigstens einen Digitalkamera 17 über USB-
oder Ethernetverbindung erfolgen kann.
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Die
Begriffe Robotersteuereinheit und Robotersteuermodul sowie die Begriffe
Bildverarbeitungseinheit oder Bildverarbeitungsmodul bedeuten jeweils
das Gleiche.
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Bei
der Ausführung
gemäß 2 sind
die Einheiten 24, 25 und 22 jeweils Softwaremodule,
die miteinander auf einer einheitlichen Softwarearchitektur basieren.
Die Einheit 23 wird im englischen auch als Teach Pendant
bezeichnet; es ist dieses ein Roboterprogrammier- oder Bediengerät, das heißt ein Handgerät für das Einrichten
und den Betrieb eines Roboters. Mit UI ist hierbei eine Benutzeroberfläche bezeichnet.
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Bei
der Anordnung gemäß der 1 ist
eine grenzfreie oder nahtlose Integration eines Robotersteuermoduls
und eines Bildverarbeitungsmoduls erreicht, so dass die Bildverarbeitung
Teil der Robotersteuereinrichtung ist, die auf der gleichen Softwarearchitektur
basiert. Demgemäß besteht
die Möglichkeit,
weitere vorteilhafte zukünftige
Anwendungen zu implementieren, die schnellen Zugang zu den Bilddaten
oder direkten Zugang zu den von dem Roboter herkommenden Daten für eine Bildverarbeitung
benötigen.
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Die
Bedieneinheit 18 ist in diesem Falle als Programmier- und
Betätigungs-
und Operatorkonsole für
Bildverarbeitungsanwendungen zu benutzen; es ist nicht notwendig,
zwischen zwei Benutzeroberflächen
umzuschalten; dies führt
dazu, dass das System leichter zu benutzen ist.
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Die
Ausführung
gemäß 2 ist
besser geeignet für
relativ einfache Standardbildverarbeitungsanwendungen. Wenn zusätzlich darüber hinaus
das Bediengerät 23 tragbar
sein soll, ist sicherzustellen, dass das Bediengerät 23 mit
der Robotersteuereinrichtung 20 zur eigentlichen Bildverarbeitungsanwendung
verbunden ist.
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Das
Gleiche gilt natürlich
auch für
die Anordnung gemäß 3 und
zwar dort für
die Bedieneinrichtung 32. Dabei müssten die Digitalkameras direkt an
die Bedieneinheit angeschlossen werden; dies ist bei Ethernetkameras
der Fall; bei USB-Verbindungen ist
eine zusätzliche
Hardware erforderlich.
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- 10
- Robotersteuereinrichtung
- 11
- Hauptdatenverarbeitungseinrichtung
- 12
- Robotersteuermodul,
-einheit
- 13
- Bildverarbeitungsmodul,
-einheit
- 14
- Bilddatenaufnahmeeinheit
- 17
- Kameras
- 18
- Eingabeeinrichtung
- 19
- Computer
- 20
- Datenverarbeitungseinrichtung
- 21
- Roboterkontrollmodul
- 22
- Bildverarbeitungseinrichtung
- 23
- Einrichtung
- 24
- Betätigungseinheit
- 25
- Schnittstelle
- 30
- Datenverarbeitungseinheit
oder Datenverarbeitungseinrichtung
- 31
- Robotersteuermodul
- 32
- Einheit