DE102018107857A1

DE102018107857A1 - Vorrichtung, System und Verfahren zur automatischen Erzeugung eines Bewegungspfads eines Roboters

Info

Publication number: DE102018107857A1
Application number: DE102018107857.9A
Authority: DE
Inventors: Kaimeng Wang; Wenjie Chen; Kouichirou Hayashi
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2018-10-11
Also published as: US10814485B2; JP6680720B2; CN108687770A; JP2018176332A; CN108687770B; US20180290302A1

Abstract

Es handelt sich um eine Vorrichtung, die eine Abnahme der Effizienz einer Fertigungsstraße verhindern kann. Die Vorrichtung umfasst eine Formerlangungseinheit, die die Form eines Werkstücks erlangt; eine Bewegungsmustererlangungseinheit, die ein Basisbewegungsmuster, das eine Standardwerkstückform, eine Standardtätigkeitsposition an der Standardwerkstückform, und eine Art der Tätigkeit in Bezug auf die Standardtätigkeitsposition enthält, erlangt; eine Ähnlichkeitsbestimmungseinheit, die bestimmt, ob die Form des Werkstücks der Standardwerkstückform ähnlich ist oder nicht; eine Positionsbestimmungseinheit, die auf der Basis der Form des Werkstücks und der Standardwerkstückform eine Tätigkeitsposition an dem Werkstück, die der Standardtätigkeitsposition entspricht, bestimmt; und eine Pfaderzeugungseinheit, die durch Ändern der Standardtätigkeitsposition zu der bestimmten Tätigkeitsposition einen Bewegungspfad erzeugt.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zur automatischen Erzeugung eines Bewegungspfads eines Roboters.
Beschreibung des Stands der Technik
Techniken zur automatischen Erzeugung eines Bewegungspfads eines Roboters sind bekannt (siehe zum Beispiel die Patentoffenlegungsschrift Hei-8-90232).
Offenbarung der Erfindung
Bisher ist es mit jeder auch nur geringfügigen Änderung der Form eines Werkstücks erforderlich, einem Roboter, der an dem Werkstück nach der Änderung eine Tätigkeit vornimmt, die Bewegung erneut zu lehren, was mit einer Abnahme der Effizienz einer Fertigungsstraße verbunden ist.
Nach einer Form der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Vorrichtung zur automatischen Erzeugung eines Bewegungspfads eines Roboters eine Formerlangungseinheit, die die Form eines Werkstücks, das das Objekt für eine Tätigkeit des Roboters darstellt, erlangt; eine Bewegungsmustererlangungseinheit, die ein Basisbewegungsmuster, das eine Standardwerkstückform, eine Standardtätigkeitsposition an der Standardwerkstückform, und eine Art der Tätigkeit in Bezug auf die Standardtätigkeitsposition enthält, erlangt; eine Ähnlichkeitsbestimmungseinheit, die bestimmt, ob die durch die Formerlangungseinheit erlangte Form des Werkstücks der in dem Basisbewegungsmuster enthaltenen Standardwerkstückform ähnlich ist oder nicht; eine Positionsbestimmungseinheit, die auf der Basis der Form des Werkstücks und der Standardwerkstückform, welche durch die Ähnlichkeitsbestimmungseinheit als ähnlich bestimmt wurden, eine Tätigkeitsposition an dem Werkstück, die der in dem Basisbewegungsmuster enthaltenen Standardtätigkeitsposition entspricht, bestimmt; und eine Pfaderzeugungseinheit, die durch Ändern der Standardtätigkeitsposition zu der durch die Positionsbestimmungseinheit bestimmten Tätigkeitsposition den Bewegungspfad, um den Roboter die in dem Basisbewegungsmuster enthaltene Tätigkeit an der Tätigkeitsposition vornehmen zu lassen, erzeugt, umfasst.
Nach einer anderen Form der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zur automatischen Erzeugung eine Bewegungspfads eines Roboters das Erlangen der Form eines Werkstücks, das das Objekt für eine Tätigkeit des Roboters darstellt; das Erlangen eines Basisbewegungsmusters, das eine Standardwerkstückform, eine Standardtätigkeitsposition an der Standardwerkstückform, und eine Art der Tätigkeit in Bezug auf die Standardtätigkeitsposition enthält; das Bestimmen, ob die erlangte Form des Werkstücks der in dem Basisbewegungsmuster enthaltenen Standardwerkstückform ähnlich ist oder nicht; das Bestimmen einer Tätigkeitsposition an dem Werkstück, die der in dem Basisbewegungsmuster enthaltenen Standardtätigkeitsposition entspricht, auf der Basis der Form des Werkstücks und der Standardwerkstückform, die als ähnlich bestimmt wurden; und das Erzeugen eines Bewegungspfads, um den Roboter die in dem Basisbewegungsmuster enthaltene Tätigkeit an der Tätigkeitsposition vornehmen zu lassen, durch Ändern der Standardtätigkeitsposition zu der durch die Positionsbestimmungseinheit bestimmten Tätigkeitsposition umfasst.
Durch eine Form der vorliegenden Offenbarung kann der Bewegungspfad bei der Vornahme einer Tätigkeit an einem Werkstück durch den Roboter durch Verwenden eines Basisbewegungsmusters automatisch erstellt werden, ohne den Roboter erneut zu unterweisen. Da daher die mit der erneuten Unterweisung des Roboters verbundene Belastung beseitigt werden kann, kann die Effizienz der Fertigungsstraße erhöht werden.
Figurenliste
Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachstehende Erklärung von Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen noch klarer werden.

1 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung nach einer Ausführungsform.
2 ist eine schematische Ansicht eines Robotersystems nach einer Ausführungsform.
3 ist eine schematische Ansicht eines Standardwerkstücks nach einer Ausführungsform.
4A zeigt das in 3 gezeigte Standardwerkstück, und 4B zeigt ein Beispiel für ein Werkstück, das diesem Standardwerkstück ähnlich ist.
5A und 5B sind Ansichten zur Erklärung der Mapping-Theorie.
6 ist eine Ansicht, die die durch die Positionsbestimmungseinheit in 1 berechnete Tätigkeitsposition an dem in 4B gezeigten Werkstück zeigt.
7 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung nach einer anderen Ausführungsform.
8A zeigt ein Standardwerkstück nach einer anderen Ausführungsform, und 8B zeigt ein Beispiel für ein Werkstück, das diesem Standardwerkstück ähnlich ist.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für den Betriebsablauf der in 7 gezeigten Vorrichtung zeigt.
10 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung nach noch einer anderen Ausführungsform.
11 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung nach noch einer anderen Ausführungsform.
12 zeigt eine Tabelle zur Erklärung mehrerer Arten von Basisbewegungsmustern.
13 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für den Betriebsablauf der in 11 gezeigten Vorrichtung zeigt:
14 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für den Ablauf von Schritt S22 in 13 zeigt.
15 zeigt ein Beispiel für ein Bild eines Werkstücks, das durch den optischen Sensor in 11 aufgenommen wurde.
16 zeigt ein Beispiel für ein Bild eines Werkstücks und eines Standardwerkstücks von einer ersten Art, die in ein Koordinatensystem geplottetet wurden.
17 zeigt ein Beispiel für ein Bild eines Werkstücks und eines Standardwerkstücks von einer zweiten Art, die in ein Koordinatensystem geplottetet wurden.
18 zeigt ein Beispiel für ein Bild eines Werkstücks und eines Standardwerkstücks von einer dritten Art, die in ein Koordinatensystem geplottetet wurden.
19 ist eine Ansicht, die durch die Positionsbestimmungseinheit in 11 berechnete Tätigkeitspositionen an dem in 15 gezeigten Werkstück zeigt.
20 ist ein Blockdiagramm eines Systems nach einer Ausführungsform.

Ausführliche Erklärung
Nachstehend werden auf Basis der Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erklärt. Bei den einzelnen Ausführungsformen, die in der Folge erklärt werden, sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und wird auf eine wiederholte Erklärung verzichtet. Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 eine Vorrichtung 10 nach einer Ausführungsform erklärt.
Die Vorrichtung 10 erzeugt automatisch einen Bewegungspfad eines Roboters und umfasst eine Formerlangungseinheit 12, eine Bewegungsmustererlangungseinheit 14, eine Ähnlichkeitsbestimmungseinheit 16, eine Positionsbestimmungseinheit 18 und eine Pfaderzeugungseinheit 20. Die Vorrichtung 10 kann aus einem Computer, der eine CPU, einen Speicher und dergleichen aufweist, gebildet werden. Oder jedes aus der Formerlangungseinheit 12, der Bewegungsmustererlangungseinheit 14, der Ähnlichkeitsbestimmungseinheit 16, der Positionsbestimmungseinheit 18 und der Pfaderzeugungseinheit 20 kann aus einem Computer, der eine CPU oder einen Speicher und dergleichen aufweist, gebildet werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Basisbewegungsmuster 24 vorab in einer außerhalb der Vorrichtung 10 ausgebildeten Speichereinheit 22 gespeichert. Das Basisbewegungsmuster 24 ist ein Computerprogramm, das Informationen hinsichtlich einer Standardwerkstückform, einer Standardtätigkeitsposition an der Standardwerkstückform, und der Art der Tätigkeit in Bezug auf die Standardtätigkeitsposition enthält, und bringt den Roboter zur Ausführung einer bestimmten Tätigkeit in Bezug auf die Standardtätigkeitsposition.
Anschließend werden unter Bezugnahme auf 2 und 3 ein Robotersystem und ein Basisbewegungsmuster nach einer Ausführungsform erklärt. Das in 2 gezeigte Robotersystem 30 dient zur Vornahme eines Punktschweißens an einem Werkstück W und umfasst eine Robotersteuereinheit 32 und einen Roboter 34.
Die Robotersteuereinheit 32 weist eine CPU und einen Speicher (nicht dargestellt) und dergleichen auf und steuert die einzelnen Aufbauelemente des Roboters 34 direkt oder indirekt. Der Roboter 34 ist zum Beispiel ein vertikaler Knickarmroboter, der eine Basis 40, einen Drehrumpf 42, einen Roboterarm 44, einen Handgelenkabschnitt 46, und einen Endeffektor 48 aufweist. Die Basis 40 ist an dem Boden einer Arbeitszelle fixiert.
Der Drehrumpf 42 ist so an der Basis 40 ausgebildet, dass er um eine senkrechte Achse drehbar ist. Der Roboterarm 44 weist einen drehbar mit dem Drehrumpf 42 gekoppelten Unterarmabschnitt 50 und einen drehbar mit dem Spitzenende des Unterarmabschnitts 50 gekoppelten Oberarmabschnitt 52 auf. Der Handgelenkabschnitt 46 ist drehbar mit dem Spitzenende des Oberarmabschnitts 52 gekoppelt und trägt den Endeffektor 48.
In jedes aus dem Drehrumpf 42, dem Roboterarm 44 und dem Handgelenkabschnitt 46 ist ein Servomotor (nicht dargestellt) eingebaut. In Bezug auf den Roboter 34 ist ein Roboterkoordinatensystem C_R als ein Koordinatensystem der automatischen Steuerung festgelegt.
Die Robotersteuereinheit 32 sendet auf dem Roboterkoordinatensystem C_R beruhende Befehle an die einzelnen Servomotoren und treibt den Drehrumpf 42, den Roboterarm 44 und den Handgelenkabschnitt 46 an. Dadurch wird der Endeffektor 48 an einer beliebigen Position und in einer beliebigen Lage in dem Roboterkoordinatensystem C_R angeordnet.
Der Endeffektor 48 ist eine Punktschweißzange und umfasst einen Basisabschnitt 54, einen festen Arm 56, einen beweglichen Arm 58, eine Antriebseinheit 60, eine feste Elektrodenspitze 62, und eine bewegliche Elektrodenspitze 64.
Der Basisabschnitt 54 ist mit dem Handgelenkabschnitt 46 des Roboters 34 gekoppelt. Das Basisende des festen Arms 56 ist an dem Basisabschnitt 54 fixiert. Die feste Elektrodenspitze 62 ist an dem Spitzenende des festen Arms 56 fixiert.
Der bewegliche Arm 58 ist so beweglich an dem Basisabschnitt 54 ausgebildet, dass er sich der festen Elektrodenspitze 62 nähern und von ihr entfernen kann. Die Antriebseinheit 60 weist zum Beispiel einen Servomotor auf und bewegt den beweglichen Arm 58 gemäß Befehlen von der Robotersteuereinheit 32 so, dass sich dieser der festen Elektrodenspitze 62 nähert und von ihr entfernt.
Die feste Elektrodenspitze 62 und die bewegliche Elektrodenspitze 64 werden gemäß Befehlen von der Robotersteuereinheit 32 bestromt. Dadurch nehmen die feste Elektrodenspitze 62 und die bewegliche Elektrodenspitze 64 ein Punktschweißen eines zwischen der festen Elektrodenspitze 62 und der beweglichen Elektrodenspitze 64 eingeklemmten Werkstücks W vor.
3 zeigt ein Beispiel für ein Standardwerkstück W_R1 nach einer Ausführungsform. Das Standardwerkstück W_R1 ist zum Beispiel ein Fahrzeugaufbau, der eine vorab festgelegte Standardwerkstückform aufweist. An dem Standardwerkstück W_R1 sind an insgesamt zwölf Stellen Standardtätigkeitspositionen A₁ bis A₁₂ festgelegt. Diese Standardtätigkeitspositionen A₁ bis A₁₂ werden vorab durch den Benutzer bestimmt. Der Roboter 34 nimmt in Bezug auf jede dieser Standardtätigkeitspositionen A₁ bis A₁₂ eine Punktschweißtätigkeit vor.
Das Basisbewegungsmuster 24 nach der vorliegenden Ausführungsform lässt den Roboter 34 an jeder dieser Standardtätigkeitspositionen A₁ bis A₁₂ eine Punktschweißtätigkeit vornehmen. Konkret steuert die Robotersteuereinheit 32 den Roboter 34 gemäß dem Basisbewegungsmuster 24 in dem Roboterkoordinatensystem C_R und wird jede dieser Standardtätigkeitspositionen A₁ bis A₁₂ durch den Endeffektor 48 punktgeschweißt.
Das Basisbewegungsmuster 24 lässt den Roboter jede der Standardtätigkeitspositionen A₁ bis A₁₂ in einer vorab festgelegten Standardreihenfolge punktschweißen. Diese Standardreihenfolge kann zum Beispiel als Reihenfolge der Tätigkeitspositionen A₁ → A₂ → A₃ → A₄ → A₅ → A₆ → A₇ → A₈ → A₉ → A₁₀ → A₁₁ → A₁₂ festgelegt werden.
Dieses Basisbewegungsmuster 24 wird vorab erstellt, indem dem Roboter 34 die Punktschweißtätigkeit unter Verwendung eines Lehrsteuerpults oder einer Simulation oder dergleichen gelehrt wird, und in der Speichereinheit 22 gespeichert.
Das Basisbewegungsmuster 24 enthält Informationen hinsichtlich einer Standardwerkstückform des Standardwerkstücks W_R1, der Koordinaten der einzelnen Standardtätigkeitspositionen A₁ bis A₁₂ in dem Roboterkoordinatensystem C_R, der Standardreihenfolge, sowie des Bewegungspfads des Roboters 34, um den Endeffektor 48 gemäß der Standardreihenfolge von der Standardtätigkeitsposition A_n zu der Standardtätigkeitsposition A_n+1 (n = 1 bis 11) zu bewegen, und dergleichen.
Hier besteht bei der Fertigungsstraße, die Tätigkeiten in Bezug auf das Standardwerkstück W_R1 vornimmt, die Anforderung, die gleichen Tätigkeiten in Bezug auf ein Werkstück W₁, dessen Form nur geringfügig von der Form des Standardwerkstücks W_R1 verändert wurde und das eine dem Standardwerkstück W_R1 ähnliche Form aufweist, vorzunehmen.
4B zeigt ein Beispiel für ein solches Werkstück W₁. Das Werkstück W₁ weist eine Form auf, bei der die Abmessung in der Längsrichtung des Standardwerkstücks W_R1 verkleinert wurde. Die in 4A und 4B gezeigten Formen des Standardwerkstücks W_R1 und des Werkstücks W₁ können als Koordinaten in dem Koordinatensystem C₁ in 4A und 4B oder als Funktion ausgedrückt werden.
Als ein Beispiel können das Standardwerkstück W_R1 und das Werkstück W₁ durch eine Herstellung, die unterschiedlichen Spezifikationen folgt, Formen aufweisen, die sich geringfügig voneinander unterscheiden (beispielsweise weist das Standardwerkstück W_R1 eine Spezifikation für Japan und das Werkstück W₁ eine Spezifikation für die USA auf).
Die Vorrichtung 10 nach der vorliegenden Ausführungsform erzeugt den Bewegungspfad, um den Roboter 34 Tätigkeiten an diesem Werkstück W₁ vornehmen zu lassen, automatisch, ohne eine Lehrtätigkeit für den Roboter 34 vorzunehmen.
Nachstehend wird die Funktion der Vorrichtung 10 unter Bezugnahme auf 1 und 3 bis 6 erklärt. Die Formerlangungseinheit 12 erhält Informationen hinsichtlich der Form des Werkstücks W₁, das den Gegenstand für die Tätigkeiten des Roboters darstellt. Als ein Beispiel erhält die Formerlangungseinheit 12 Informationen hinsichtlich der Form des Werkstücks W₁ von einem Formeingabeteil, einem optischen Sensor oder einem Markierungslesesensor, die später beschrieben werden.
Die Bewegungsmustererlangungseinheit 14 erlangt das Basisbewegungsmuster 24. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Bewegungsmustererlangungseinheit 14 kommunikationsfähig an die Speichereinheit 22 angeschlossen, und erlangt das Basisbewegungsmuster 24 von der Speichereinheit 22.
Die Ähnlichkeitsbestimmungseinheit 16 bestimmt auf Basis der durch die Formerlangungseinheit 12 erhaltenen Form des Werkstücks W₁, ob die Form dieses Werkstücks W₁ der Standardwerkstückform des Standardwerkstücks W_R1 ähnlich ist oder nicht. Als ein Beispiel ist die Ähnlichkeitsbestimmungseinheit 16 so ausgeführt, dass sie wie später beschrieben automatisch bestimmt, ob die Form des Werkstücks W₁ der Standardwerkstückform des Standartwerkstücks W_R1 ähnlich ist, wenn die Formerlangungseinheit 12 die Form des Werkstücks W₁ erhalten hat.
Die Positionsbestimmungseinheit 18 ermittelt auf Basis der Form des Werkstücks W₁ und der Standardwerkstückform des Standardwerkstücks W_R1, die durch die Ähnlichkeitsbestimmungseinheit 16 als ähnlich bestimmt wurden, Tätigkeitspositionen an dem Werkstück W₁, die jeweils den Tätigkeitspositionen A₁ bis A₁₂ an dem Standardwerkstück W_R1 entsprechen.
Das Berechnungsverfahren wird unter Bezugnahme auf 5A und 5B erklärt. 5A zeigt als ein Beispiel eine rechteckige Standardwerkstückform B, und 5B zeigt eine Verformungsform B', für die die Standardwerkstückform B beliebig verformt wurde. Bei dem Beispiel, das in 5A gezeigt ist, ist an einer beliebigen Position der Standardwerkstückform B ein Punkt C festgelegt. Die Standardwerkstückform B, die Verformungsform B' und der Punkt C werden durch ein Koordinatensystem C₂ in 5A und 5B ausgedrückt.
Hier wird die der Position des Punkts C in der Standardwerkstückform B entsprechende Position in der Verformungsform B' die Position des Punkts C' in 5B. Wenn die Koordinaten der Standardwerkstückform B und der Verformungsform B' in dem Koordinatensystem C₂ (oder die Funktion) vorbekannt sind, kann die Position dieses Punkts C' (das heißt die Koordinaten des Koordinatensystems C₂) durch Einbringen der Koordinateninformationen (oder Funktionsinformationen) in eine allgemein bekannte Mappingtheorieformel als Koordinaten in dem Koordinatensystem C₂ berechnet werden.
Die nachstehende Formel 1 zeigt ein Beispiel für eine Mappingtheorieformel. $f = arg m i n_{f} \underset{B}{\underset{︸}{{\sum_{k} ‖ f (x^{(k)}) - x^{(k)'} ‖}^{2} + \int_{x_{1}} \int_{x_{2}} [{(\frac{\partial^{2} f}{\partial x_{1}^{2}})}^{2} + 2 {(\frac{\partial^{2} f}{\partial x_{1} \partial x_{2}})}^{2} + {(\frac{\partial^{2} f}{\partial x_{2}^{2}})}^{2}] d x_{1} d x_{2}}}$
In der obigen Formel 1 zeigt f(x^(k)) die Koordinaten eines Merkmalspunkts (zum Beispiel einer Spitze, einer Kante oder dergleichen) der Verformungsform B', und zeigt x^(k)' die Koordinaten eines Merkmalspunkts der Standardwerkstückform B.
Die Positionsbestimmungseinheit 18 verwendet ein solches Berechnungsverfahren und berechnet die Tätigkeitspositionen an dem Werkstück W₁, die jeweils den Tätigkeitspositionen A₁ bis A₁₂ an der Standardwerkstückform des Standardwerkstücks W_R1 entsprechen. Konkret erlangt die Positionsbestimmungseinheit 18 aus vorab gespeicherten Plandaten des Standardwerkstücks W_R1 (zum Beispiel 2D-CAD- oder 3D-CAD-Daten) die Koordinaten der Standardwerkstückform des Standardwerkstücks W_R1 in dem Koordinatensystem C₁ in 4A und 4B (oder die Funktion).
Außerdem erlangt die Positionsbestimmungseinheit 18 auf Basis der durch die Formerlangungseinheit 12 erhaltenen Informationen hinsichtlich der Standardwerkstückform des Werkstücks W₁ die Koordinaten der Form des Werkstücks W₁ in dem Koordinatensystem C₁ in 4A und 4B (oder die Funktion). Dann berechnet die Positionsbestimmungseinheit 18 durch Einbringen der Koordinaten (oder der Funktion), die die Formen des Standardwerkstücks W_1R und des Werkstücks W₁ ausdrücken, in die Mappingtheorieformel Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂' an dem Werkstück W₁, die jeweils den Standardtätigkeitspositionen A₁ bis A₁₂ entsprechen.
Die so berechneten Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂' sind in 6 gezeigt. Diese Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂' werden als Koordinaten des Koordinatensystems C₁ ausgedrückt. Anschließend nimmt die Positionsbestimmungseinheit 18 durch Multiplizieren der Koordinaten der berechneten Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂' in dem Koordinatensystem C₁ mit einer Koordinatentransformationsmatrix (oder Jacobi-Matrix) eine Umwandlung in das dreidimensionale Roboterkoordinatensystem C_R vor und berechnet die Koordinaten der Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂' in dem Roboterkoordinatensystem C_R.
Auf diese Weise kann die Positionsbestimmungseinheit 18 die Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂' an dem Werkstück W₁, die jeweils den Standardtätigkeitspositionen A₁ bis A₁₂ an der Standardwerkstückform des Standardwerkstücks W_R1 entsprechen, bestimmen.
Die Pfaderzeugungseinheit 20 wandelt die in dem Basisbewegungsmuster 24 enthaltenen Informationen hinsichtlich der Standardtätigkeitspositionen A₁ bis A₁₂ (konkret die Koordinaten des Roboterkoordinatensystems C_R) in die durch die Positionsbestimmungseinheit 18 bestimmten Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂' (konkret die Koordinaten in dem Roboterkoordinatensystem C_R) um. Auf diese Weise erzeugt die Pfaderzeugungseinheit 20 den Bewegungspfad, um den Roboter 34 die Punktschweißtätigkeiten an den Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂' vornehmen zu lassen, automatisch.
Durch die vorliegende Ausführungsform kann der Bewegungspfad des Roboters 34 bei der Vornahme von Tätigkeiten (einem Punktschweißen) durch den Roboter an dem Werkstück W₁ durch Verwenden des Basisbewegungsmusters 24 automatisch erstellt werden, ohne den Roboter 34 erneut zu unterweisen. Da durch diese Ausführung die durch die erneute Unterweisung des Roboters 34 auferlegte Belastung beseitigt werden kann, kann die Effizienz der Fertigungsstraße erhöht werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 7 eine Vorrichtung 70 nach einer anderen Ausführungsform erklärt. Die Vorrichtung 70 erzeugt so wie die oben beschriebene Vorrichtung 10 den Bewegungspfad für den Roboter 34 bei der Vornahme von Punktschweißtätigkeiten durch den Roboter 34 an dem Werkstück W₁ automatisch.
Die Vorrichtung 70 umfasst eine CPU 72, einen Systemspeicher 74, einen Arbeitsspeicher 76, eine Ein/Ausgabeschnittstelle (E/A-Schnittstelle) 78, eine Anzeigeeinheit 80 und eine Eingabeeinheit 82. Beispielsweise können die CPU 72, der Systemspeicher 74, der Arbeitsspeicher 76 und die E/A-Schnittstelle 78 auch als ein Computer (PC, Tabletterminal) ausgeführt werden.
Die CPU 72 ist über einen Bus 84 kommunikationsfähig mit dem Systemspeicher 74, dem Arbeitsspeicher 76 und der E/A-Schnittstelle 78 verbunden und führt unter Kommunikation mit diesen Elementen verschiedene später beschriebene Prozesse aus.
Der Systemspeicher 74 ist ein elektrisch lösch- und beschreibbarer nichtflüchtiger Speicher und ist zum Beispiel durch einen EEPROM (eingetragenes Warenzeichen) gebildet. Der Systemspeicher 74 speichert Konstante, Variable, Einstellwerte, Programme und dergleichen, die die CPU 72 für die Ausführung der verschiedenen später beschriebenen Prozesse benötigt, so, dass sie auch während des Nichtbetriebs der Vorrichtung 70 nicht verloren gehen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind in dem Systemspeicher 74 vorab mehrere Arten von Basisbewegungsmustern 24 und 86, Plandaten (zum Beispiel 2D-CAD- oder 3D-CAD-Daten) von mehreren Arten von Standardwerkstücken W_R1 und W_R2, und Plandaten von mehreren Arten von Werkstücken W₁ und W₂ gespeichert.
Der Arbeitsspeicher 76 hält die Daten, die die CPU 72 für die Ausführung von verschiedenen Arten von Prozessen benötigt, zeitweilig. Außerdem werden die in dem Systemspeicher 74 gespeicherten Konstanten, Variablen, Einstellwerte, Programme und dergleichen passend in den Arbeitsspeicher 76 entwickelt. Die CPU 72 benutzt die in den Arbeitsspeicher 76 entwickelten Daten zur Ausführung von verschiedenen Prozessen.
Die E/A-Schnittstelle 78 ist kommunikationsfähig an die Anzeigeeinheit 80 und die Eingabeeinheit 82 angeschlossen und kommuniziert auf Befehl durch die CPU 72 mit der Eingabeeinheit 82 und der Anzeigeeinheit 80. Die E/A-Schnittstelle 78 ist zum Beispiel durch einen Ethernet-Anschluss oder einen USB-Anschluss gebildet, und kann drahtgebunden mit der Anzeigeeinheit 80 und der Eingabeeinheit 82 kommunizieren.
Oder die E/A-Schnittstelle 78 kann zum Beispiel über ein drahtloses LAN wie WiFi drahtlos mit der Anzeigeeinheit 80 und der Eingabeeinheit 82 kommunizieren.
Die Anzeigeeinheit 80 ist zum Beispiel aus einer Kathodenstrahlröhre, einer Flüssigkristallanzeige (LCD) oder einer organischen EL-Anzeige gebildet, erhält von der E/A-Schnittstelle 78 gesendete Bilddaten, und zeigt diese als für einen Benutzer sichtbare Bilder an. Die Eingabeeinheit 82 weist zum Beispiel eine Druckknopfvorrichtung, eine Tastatur, ein Touchpanel oder eine Maus auf, und der Benutzer kann durch Betätigen der Eingabeeinheit 82 Informationen eingeben.
In dem Systemspeicher 74 sind eine erste Art von Basisbewegungsmuster 24 und eine zweite Art von Basisbewegungsmuster 86 gespeichert. Die erste Art von Basisbewegungsmuster 24 lässt den Roboter 34 so wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform Punktschweißtätigkeiten in einer vorab festgelegten Standardreihenfolge an den in 3 gezeigten Standardtätigkeitspositionen A₁ bis A₁₂ der ersten Art von Standardwerkstück W_R1 vornehmen.
Die zweite Art von Basisbewegungsmuster 86 ist ein Computerprogramm, um den Roboter 34 eine Punktschweißtätigkeit an der in 8A gezeigten zweiten Art von Standardwerkstück W_R2 vornehmen zu lassen. Die zweite Art von Standardwerkstück W_R2 ist zum Beispiel ein Fahrzeugaufbau und weist eine vorab festgelegte Standardwerkstückform auf. An der zweiten Art von Standardwerkstück W_R2 sind insgesamt sieben Standardtätigkeitspositionen D₁ bis D₇ festgelegt.
Die zweite Art von Basisbewegungsmuster 86 lässt den Roboter 34 ein Punktschweißen in einer vorab festgelegten Reihenfolge an den einzelnen Standardtätigkeitspositionen D₁ bis D₇ vornehmen. Diese vorab festgelegte Reihenfolge kann zum Beispiel als Reihenfolge der Tätigkeitspositionen D₁ → D₂ → D₃ → D₄ → D₅ → D₆ → D₇ festgelegt werden.
Die zweite Art von Basisbewegungsmuster 86 wird vorab erstellt, indem dem Roboter 34 die Tätigkeit (das heißt, das Punktschweißen) unter Verwendung eines Lehrsteuerpults oder einer Simulation oder dergleichen gelehrt wird, und in dem Systemspeicher 74 gespeichert.
Die zweite Art von Basisbewegungsmuster 86 enthält Informationen hinsichtlich einer Standardwerkstückform des Standardwerkstücks W_R2, der Koordinaten der einzelnen Standardtätigkeitspositionen D₁ bis D₇ in dem Roboterkoordinatensystem C_R, der Standardreihenfolge, sowie des Bewegungspfads des Roboters 34, um den Endeffektor 48 gemäß der Standardreihenfolge von der Standardtätigkeitsposition D_n zu der Standardtätigkeitsposition D_n+1 (n = 1 bis 7) zu bewegen, und dergleichen.
Ein Beispiel für ein Werkstück W₂, das eine Form aufweist, die der Standardwerkstückform der zweiten Art von Werkstück W_R2 ähnlich ist, ist in 8B gezeigt. Dieses Werkstück W₂ weist eine Form auf, bei der die Abmessung in der Längsrichtung des Standardwerkstücks W_R2 verkleinert wurde.
Als ein Beispiel können die zweite Art von Standardwerkstück W_R2 und das Werkstück W₂ durch eine Herstellung, die unterschiedlichen Spezifikationen folgt, Formen aufweisen, die sich geringfügig voneinander unterscheiden (beispielsweise weist das Standardwerkstück W_R2 eine Spezifikation für Japan und das Werkstück W₂ eine Spezifikation für die USA auf).
Die CPU 72 ermittelt unter Verwendung des oben unter Bezugnahme auf 5A und 5B beschriebenen Berechnungsverfahrens Tätigkeitspositionen D₁' bis D₇' an dem Werkstück W₂, die jeweils den Standardtätigkeitspositionen D₁ bis D₇ an der zweiten Art von Standardwerkstück W_R2 entsprechen.
Außerdem ermittelt die CPU 72 wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂', die jeweils den Standardtätigkeitspositionen A₁ bis A₁₂ an der ersten Art von Standardwerkstück W_R1 entsprechen. Auf diese Weise übernimmt die CPU 72 bei der vorliegenden Ausführungsform die Funktion als Positionsbestimmungseinheit 88 (7), die die den Standardtätigkeitspositionen A₁ bis A₁₂ und D₁ bis D₇ entsprechenden Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂' und D₁' bis D₇' bestimmt.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 9 ein Beispiel für den Betriebsablauf der Vorrichtung 70 erklärt. Der in 9 gezeigte Betriebsablauf beginnt, wenn die CPU 72 von dem Benutzer einen Betriebsstartbefehl erhalten hat. Wenn der in 9 gezeigte Betriebsablauf begonnen wurde, erzeugt die CPU 74 Bilddaten für einen Eingabebildschirminhalt, damit der Benutzer Informationen im Zusammenhang mit der Form des Werkstücks eingeben kann, und zeigt diese an der Anzeigeeinheit 80 an.
Zum Beispiel erzeugt die CPU 72 einen Eingabebildschirminhalt, in dem „Japanische Spezifikation“ für eine erste Art von Fahrzeugaufbau (entspricht der ersten Art von Standardwerkstück W_1R), „US-Spezifikation“ für die erste Art von Fahrzeugaufbau (entspricht dem ersten Werkstück W₁), „Japanische Spezifikation“ für eine zweite Art von Fahrzeugaufbau (entspricht der zweiten Art von Standardwerkstück W_2R), und „US-Spezifikation“ für die zweite Art von Fahrzeugaufbau (entspricht dem zweiten Werkstück W₂) ausgewählt werden kann. Der Benutzer betätigt die Eingabeeinheit 82 und wählt in dem Bildschirminhalt, der an der Anzeigeeinheit 80 angezeigt wird, eine dieser vier Optionen.
Die Eingabeeinheit 82 sendet die durch den Benutzer eingegebenen Formeingabedaten an die E/A-Schnittstelle 78. Diese Formeingabedaten enthalten Informationen hinsichtlich der ersten Art von Standardwerkstück W_R1 oder zweiten Art von Standardwerkstück W_R1 und ersten Art von Werkstück W₁ oder zweiten Art von Werkstück W₂, und entsprechen Informationen hinsichtlich der Form der Werkstücke W_R1. W_R2, W₁ und W₂.
Auf diese Weise wirkt die Eingabeeinheit 82 bei der vorliegenden Ausführungsform als Formeingabeeinheit 90 (7), die Eingaben hinsichtlich der Form der Werkstücke W_R1. W_R2, W₁ und W₂ erhält.
Die E/A-Schnittstelle 78 erhält die Formeingabedaten von der Formeingabeeinheit 82, und die CPU 72 speichert die erhaltenen Formeingabedaten in dem Arbeitsspeicher 76. Auf diese Weise wirkt die E/A-Schnittstelle 78 bei der vorliegenden Ausführungsform als Formerlangungseinheit 92 ( 7), die Informationen hinsichtlich der Form der Werkstücke W_R1 und W₁ erhält.
In Schritt S1 bestimmt die CPU 72, ob sie eine Eingabe von Informationen hinsichtlich der Form des Werkstücks W_R1. W_R2, W₁, W₂ erhalten hat oder nicht. Konkret bestimmt die CPU 72, ob die E/A-Schnittstelle 78 Formeingabedaten erhalten hat oder nicht.
Wenn die CPU 72 bestimmt, dass Formeingabedaten erhalten wurden (das heißt, JA), wird zu Schritt S2 übergegangen. Wenn die CPU 72 andererseits bestimmt, dass keine Formeingabedaten erhalten wurden (das heißt, NEIN), wird zu Schritt S12 übergegangen.
In Schritt S2 bestimmt die CPU 72, ob die Formeingabedaten, die die E/A-Schnittstelle 78 erhalten hat, die Wahl eines Standardwerkstücks W_1R oder W_2R (das heißt, die Japanische Spezifikation) zeigen oder nicht. Die in dem Systemspeicher 74 gespeicherten Basisbewegungsmuster 24 und 86 sind jeweils in Verbindung mit dem Standardwerkstück W_R1 bzw. W_R2 gespeichert.
Die CPU 72 liest die Basisbewegungsmuster 24 und 86 aus dem Systemspeicher 74 und erlangt die Basisbewegungsmuster 24 und 86. Somit wirkt die CPU 72 als Bewegungsmustererlangungseinheit 94 (7), die die Basisbewegungsmuster 24 und 86 erlangt.
Die CPU 72 kann durch Vergleichen der durch die E/A-Schnittstelle 78 erhaltenen Formeingabedaten und der erlangten Basisbewegungsmuster 24 und 86 bestimmen, ob die Formeingabedaten eine Wahl des Standardwerkstücks W_R1 oder W_R2 ausdrücken oder nicht.
Wenn die CPU 72 bestimmt, dass die Formeingabedaten, die die E/A-Schnittstelle 78 erhalten hat, die Wahl des Standardwerkstücks W_R1 oder W_R2 ausdrücken (das heißt, JA), wird zu Schritt S9 übergegangen.
Wenn die CPU 78 andererseits bestimmt, dass die Formeingabedaten, die die E/A-Schnittstelle 78 erhalten hat, eine Wahl des Werkstücks W₁ oder W₂ (das heißt, die US-Spezifikation) ausdrücken (das heißt, NEIN), wird zu Schritt S3 übergegangen.
In Schritt S3 bestimmt die CPU 72, dass die Form des Werkstücks W₁, W₂ der Standardwerkstückform des Standardwerkstücks W_R1, W_R2 ähnlich ist. Um zu bestimmen, dass die Form des Werkstücks W₁ der Standardwerkstückform der ersten Art von Standardwerkstück W_R1 ähnlich ist, sind konkret Informationen (Plandaten) hinsichtlich des ersten Werkstücks W₁ in einer Verbindung mit Informationen hinsichtlich der ersten Art von Standardwerkstück W_R1 gespeichert.
Ebenso sind zur Bestimmung, dass die Form des Werkstücks W₂ der Standardwerkstückform der zweiten Art von Standardwerkstück W_R2 ähnlich ist, Informationen hinsichtlich des zweiten Werkstücks W₂ in einer Verbindung mit Informationen hinsichtlich der zweiten Art von Standardwerkstück W_R2 in dem Systemspeicher gespeichert.
Es soll angenommen werden, dass die CPU 72 über die E/A-Schnittstelle 78 Formeingabedaten hinsichtlich des ersten Werkstücks W₁ erhalten hat und in Schritt S2 NEIN bestimmt hat. In diesem Fall bestimmt die CPU 72 in dem Schritt S3 automatisch, dass das eingegebene Werkstück W₁ der ersten Art von Standardwerkstück W_R1, das in eine Verbindung mit den Informationen hinsichtlich dieses Werkstücks W₁ gebracht ist, ähnlich ist, und liest Plandaten hinsichtlich des Werkstücks W₁ und der ersten Art von Standardwerkstück W_R1 aus dem Systemspeicher 74.
Andererseits soll angenommen werden, dass die CPU 72 über die E/A-Schnittstelle 78 Formeingabedaten hinsichtlich des zweiten Werkstücks W₂ erhalten hat und in Schritt S2 NEIN bestimmt hat. In diesem Fall bestimmt die CPU 72 in dem Schritt S3 automatisch, dass das eingegebene Werkstück W₂ der zweiten Art von Standardwerkstück W_R2, das in eine Verbindung mit den Informationen hinsichtlich dieses Werkstücks W₂ gebracht ist, ähnlich ist, und liest Plandaten hinsichtlich des Werkstücks W₂ und der zweiten Art von Standardwerkstück W_R2 aus dem Systemspeicher 74.
Auf diese Weise übernimmt die CPU 72 bei der vorliegenden Ausführungsform die Funktion als Ähnlichkeitsbestimmungseinheit 96 (7), die bestimmt, ob die durch die Formerlangungseinheit 92 erlangte Form des Werkstücks W₁, W₂ der Standardwerkstückform des Standardwerkstücks W_R1, W_R2, die in dem durch die Bewegungsmustererlangungseinheit 94 erlangten Basisbewegungsmuster 24, 86 enthalten ist, ähnlich ist oder nicht.
In Schritt S4 bestimmt die CPU 72 die Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂', D₁' bis D₇' an dem Werkstück W₁, W₂. Konkret wirkt die CPU 72 als Positionsbestimmungseinheit 88, und bestimmt unter Verwendung der in Schritt S3 ausgelesenen Plandaten hinsichtlich des Werkstücks W₁ oder W₂ und des Standardwerkstücks W_R1 oder W_R2 und des oben beschriebenen Berechnungsverfahrens die in 6 gezeigten Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂' oder die in 8B gezeigten Tätigkeitspositionen D₁' bis D₇'.
In Schritt S5 zeigt die CPU 72 Informationen hinsichtlich der in Schritt S4 bestimmten Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂' oder D₁' bis D₇' an. Konkret erzeugt die CPU 72 die in 6 oder 8B gezeigten Bilddaten, durch die die Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂' oder D₁' bis D₇' gezeigt werden, und stellt diese an der Anzeigeeinheit 80 dar.
Dabei werden in dem an der Anzeigeeinheit 80 angezeigten Bild Informationen hinsichtlich der Standardreihenfolge (zum Beispiel der Reihenfolge D₁ → D₂ → D₃ → D₄ → D₅ → D₆ → D₇) zusammen mit einem Reihenfolgeneingabebildschirminhalt, um Änderungen dieser Standardreihenfolge einzugeben, gezeigt. Der Benutzer kann in diesem an der Anzeigeeinheit 80 gezeigten Reihenfolgeneingabebildschirminhalt durch Betätigen der Eingabeeinheit 82 Änderungen der Standardreihenfolge eingeben.
Wenn zum Beispiel an der Anzeigeeinheit 80 das in 8B gezeigte Werkstück W₂ und der Reihenfolgeneingabebildschirminhalt gezeigt sind, kann der Benutzer die Eingabeeinheit 82 betätigen und die Reihenfolge für das Punktschweißen des Werkstücks W₂ von der Standardreihenfolge, D₁ → D₂ → D₃ → D₄ → D₅ → D₆ → D₇, zu einer beliebigen Reihenfolge (zum Beispiel D₇ → D₁ → D₆ → D₂ → D₃ → D₅ → D₄) verändern.
Auf diese Weise wirkt die Eingabeeinheit 82 bei der vorliegenden Ausführungsform als Reihenfolgeneingabeeinheit 98 (7), die Eingaben hinsichtlich der Reihenfolge, in der der Roboter 34 die Tätigkeit (das Punktschweißen) vornimmt, entgegennimmt. Die Eingabeeinheit 82 sendet die durch den Benutzer eingegebenen Reihenfolgeneingabedaten an die E/A-Schnittstelle 78. Die E/A-Schnittstelle 78 erhält die Reihenfolgeneingabedaten von der Eingabeeinheit 82, und die CPU 72 speichert die erhaltenen Reihenfolgeneingabedaten in dem Arbeitsspeicher 76.
In Schritt S6 bestimmt die CPU 72, ob Eingaben hinsichtlich der Reihenfolge für die Ausführung der Tätigkeit erhalten wurden oder nicht. Konkret bestimmt die CPU 72, ob die E/A-Schnittstelle 78 von der Eingabeeinheit 82 Reihenfolgeneingabedaten erhalten hat oder nicht.
Wenn die CPU 72 bestimmt, dass die E/A-Schnittstelle 78 Reihenfolgeneingabedaten erhalten hat (das heißt, JA), wird zu Schritt S7 übergegangen. Wenn die CPU 72 andererseits bestimmt, dass die E/A-Schnittstelle 78 keine Reihenfolgeneingabedaten erhalten hat (das heißt, NEIN), wird zu Schritt S8 übergegangen.
In Schritt S7 legt die CPU 72 die Reihenfolge, in der der Roboter 34 die Tätigkeiten (das Punktschweißen) an den Standardtätigkeitspositionen (A₁' bis A₁₂' oder D₁' bis D₇') vornimmt, auf die von dem Benutzer erhaltene Reihenfolge fest und speichert sie in dem Arbeitsspeicher 76.
In Schritt S8 erzeugt die CPU 72 den Bewegungspfad. Konkret ändert die CPU 72 die in dem Basisbewegungsmuster 24 oder 86 enthaltenen Informationen hinsichtlich der Standardtätigkeitspositionen A₁ bis A₁₂ oder D₁ bis D₇ zu den in Schritt S4 bestimmten Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂' oder D₁' bis D₇'.
Oder wenn Schritt S8 nach der Ausführung von Schritt S7 ausgeführt wird, ändert die CPU 72 die in dem Basisbewegungsmuster 24 oder 86 enthaltene Standardreihenfolge (zum Beispiel D₁ → D₂ → D₃ → D₄ → D₅ → D₆ → D₇) zu der in Schritt S7 bestimmten Reihenfolge (zum Beispiel D₇ → D₁ → D₆ → D₂ → D₃ → D₅ → D₄).
Wenn Schritt S8 andererseits nach einer Bestimmung von NEIN in Schritt S6 ausgeführt wird, behält die CPU 72 die Einstellungen der in dem Basisbewegungsmuster 24 oder 86 enthaltenen Standardreihenfolge bei.
Auf diese Weise erzeugt die CPU 72 den Bewegungspfad, um den Roboter 34 die Tätigkeiten (das Punktschweißen) an den Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂' oder D₁' bis D₇' in der durch den Benutzer festgelegten Reihenfolge oder in der Standardreihenfolge vornehmen zu lassen, automatisch.
Wenn der Benutzer zum Beispiel die „US-Spezifikation“ der zweiten Art von Fahrzeugaufbau (das Werkstück W₂) gewählt und als Tätigkeitsreihenfolge D₇ → D₁ → D₆ → D₂ → D₃ → D₅ → D₄ festgelegt hat, erzeugt die CPU 72 in diesem Schritt S8 einen Bewegungspfad für den Roboter 34, wenn der Roboter 34 dazu gebracht wird, das Punktschweißen an den Tätigkeitspositionen D₁' bis D₇' des Werkstücks W₂ in der Reihenfolge D₇' → D₁' → D₆' → D₂' → D₃' → D₅' → D₄' vorzunehmen.
Auf diese Weise übernimmt die CPU 72 bei der vorliegenden Ausführungsform die Funktion als Pfaderzeugungseinheit 99 (7), die den Bewegungspfad erzeugt, um den Roboter 34 Tätigkeiten an den Tätigkeitspositionen A₁' bis A₁₂' oder D₁' bis D₇' vornehmen zu lassen.
In Schritt S9 zeigt die CPU 72 den Bewegungspfad an. Wenn Schritt S9 nach der Ausführung von Schritt S8 ausgeführt wird, erzeugt die CPU 72 Bilddaten, die den in Schritt S8 erzeugten Bewegungspfad ausdrücken, und zeigt diese an der Anzeigeeinheit 80 an.
Wenn dieser Schritt S9 andererseits nach einer Bestimmung von JA in Schritt S2 ausgeführt wird, liest die CPU 72 das Basisbewegungsmuster 24 oder 86, das der in Schritt S1 von dem Benutzer erhaltenen Art von Standardwerkstück W_R1, W_R2 entspricht, aus dem Systemspeicher 74. Dann erzeugt die CPU 72 Bilddaten, die das ausgelesene Basisbewegungsmuster 24 oder 28 ausdrücken, und zeigt diese an der Anzeigeeinheit 80 an.
Dabei werden in dem an der Anzeigeeinheit 80 angezeigten Bild auch Bilder eines Bestätigungsknopfs und eines Nichtbestätigungsknopfs angezeigt. Der Benutzer kann durch Klicken auf den Bestätigungsknopf oder den Nichtbestätigungsknopf in dem Bild die Bestätigung oder Nichtbestätigung des an der Anzeigeeinheit 80 angezeigten Bewegungspfad wählen.
In Schritt S10 bestimmt die CPU 72, ob der Benutzer den Bewegungspfad bestätigt hat oder nicht. Konkret bestimmt die CPU 72, ob in Schritt S9 eine Eingabe erhalten wurde, bei der der an der Anzeigeeinheit 80 angezeigte Bestätigungsknopf angeklickt wurde, oder nicht.
Wenn bestimmt wird, dass eine Klickeingabe an dem Bestätigungsknopf erhalten wurde (das heißt, JA), geht die CPU 72 zu Schritt S11 über. Wenn andererseits bestimmt wird, dass eine Klickeingabe an dem Nichtbestätigungsknopf erhalten wurde (das heißt, NEIN), zeigt die CPU 72 wie zu Beginn des Ablaufs von 9 den Eingabebildschirminhalt zur Eingabe von Informationen im Zusammenhang mit der Form des Werkstücks an der Anzeigeeinheit 80 an und wird zu Schritt S12 übergegangen.
In Schritt S11 speichert die CPU 72 den in Schritt S9 angezeigten Bewegungspfad als praktisch verwendeten Bewegungspfad, der bei der tatsächlichen Fertigungsstraße zur Vornahme der Tätigkeiten durch den Roboter 34 an dem Werkstück verwendet wird, in dem Systemspeicher 74. Dann beendet die CPU 72 den in 9 gezeigten Ablauf.
Wenn in Schritt S1 oder S10 NEIN bestimmt wurde, bestimmt die CPU 72 in Schritt S12, ob von dem Benutzer ein Betriebsendbefehl erhalten wurde oder nicht. Wenn die CPU 72 bestimmt, dass ein Betriebsendbefehl erhalten wurde (das heißt, JA), endet der in 9 gezeigte Ablauf. Wenn die CPU 72 andererseits bestimmt, kann kein Betriebsendbefehl erhalten wurde (das heißt, NEIN), wird zu Schritt S1 zurückgekehrt.
Auf diese Weise kann nach der vorliegenden Ausführungsform der Bewegungspfad des Roboters 34, wenn durch den Roboter 34 das Punktschweißen an dem Werkstück W₁ oder W₂ vorgenommen wird, unter Verwendung des Basisbewegungsmusters 24 oder 86 automatisch erstellt werden, ohne den Roboter 34 erneut zu unterweisen. Da daher die mit der erneuten Unterweisung des Roboters 34 verbundene Belastung beseitigt werden kann, kann die Effizienz der Fertigungsstraße erhöht werden.
Außerdem ist die Vorrichtung 70 bei der vorliegenden Ausführungsform mit der Formeingabeeinheit 90 versehen. Dadurch kann der Benutzer über die Formeingabeeinheit 90 leicht Informationen im Zusammenhang mit der Form des Werkstücks, die das Tätigkeitsobjekt darstellt, eingeben.
Ferner ist die Vorrichtung 70 bei der vorliegenden Ausführungsform mit der Reihenfolgeneingabeeinheit 98 versehen und erzeugt die CPU 72 den Bewegungspfad für die Vornahme der Tätigkeit gemäß einer durch den Benutzer eingegebenen Reihenfolge. Durch diese Ausführung kann der Benutzer den Bewegungspfad, um den Roboter 34 die Tätigkeit in einer beliebigen Reihenfolge vornehmen zu lassen, automatisch erstellen, ohne dass eine erneute Unterweisung des Roboters 34 erforderlich ist. Folglich kann die Effizienz der Herstellungsstraße noch vorteilhafter erhöht werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Fall besprochen, bei dem in dem Systemspeicher 74 Informationen hinsichtlich zwei Arten von Standardwerkstücken W_R1 und W_R2 und zwei Arten von Basisbewegungsmustern 24 und 86, die diesen Standardwerkstücken W_R1 und W_R2 entsprechen, gespeichert sind.
Es besteht jedoch keine Beschränkung darauf; in dem Systemspeicher 74 können auch Informationen hinsichtlich n (n ist eine ganze Zahl von wenigstens 3) Arten von Standardwerkstücken W_R1 bis W_Rn und n Arten von Basisbewegungsmustern, die diesen Standardwerkstücken W_R1 bis W_Rn entsprechen, gespeichert werden.
Außerdem können auch Informationen hinsichtlich Werkstückgruppen aus mehreren Werkstücken als Objekte, die jedem der Standardwerkstücke W_R1 bis W_Rn ähnlich sind, in Verbindung mit jedem der Standardwerkstücke W_R1 bis W_Rn in dem Systemspeicher 74 gespeichert werden.
Zum Beispiel kann eine Werkstückgruppe aus insgesamt m (m ist eine ganze Zahl von wenigstens zwei) Werkstücken, den Werkstücken W₁, W_1-2, W_1-3, ... W_1-m, als Objekte, die dem Standardwerkstück W_R1 ähnlich sind, in Verbindung mit dem Standardwerkstück W_R1 gespeichert werden.
In diesem Fall erzeugt die CPU 12 am Beginn des Ablaufs von 9 Bilddaten eines Eingabebildschirminhalts, in dem der Benutzer das gewünschte Werkstück aus den Standardwerkstücken W_R1 bis W_Rn und mehreren Werkstückgruppen, die mit den einzelnen Standardwerkstücken W_R1 bis W_Rn in Verbindung gebracht sind, wählen kann, und zeigt diese an der Anzeigeeinheit 80 an. Dann führt die CPU 12 den Ablauf der Schritte S1 bis S12 mit den Formeingabedaten von dem Benutzer als Auslöser wie oben beschrieben aus.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 10 eine Vorrichtung 100 nach noch einer anderen Ausführungsform erklärt. Die Vorrichtung 100 unterscheidet sich durch den folgenden Aufbau von der oben beschriebenen Vorrichtung 70. Das heißt, die Vorrichtung 100 umfasst anstelle der Formeingabeeinheit 90 einen Markierungslesesensor 102.
Der Markierungslesesensor 102 ist kommunikationsfähig an die E/A-Schnittstelle 78 angeschlossen. Der Markierungslesesensor 102 ist zum Beispiel ein Strichcodeleser oder ein QR-Leser und kann eine bestimmte Markierung (zum Beispiel einen Strichcode oder einen QR-Code) ablesen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist diese Markierung an der Oberfläche eines die Fertigungsstraße entlang laufenden Werkstücks angebracht. In diesem Fall kann die Markierung direkt auf die Oberfläche des Werkstücks geprägt sein oder als von dem Werkstück gesondertes Element (zum Beispiel als Aufkleber) ausgebildet und auf die Oberfläche des Werkstücks geklebt sein.
Als ein Beispiel kann der Markierungslesesensor 102 auch eine tragbare Vorrichtung sein, die der Benutzer mit sich führt. In diesem Fall liest der Benutzer die Markierung, die an dem auf der Fertigungsstraße ankommenden Werkstück ausgebildet ist, mittels des tragbaren Markierungslesesensors 102 händisch ab.
Als anderes Beispiel kann der Markierungslesesensor 102 eine Vorrichtung sein, die an einer bestimmten Position auf der Fertigungsstraße fixiert ist. In diesem Fall liest der Markierungslesesensor 102 die Markierung, die an dem auf der Fertigungsstraße ankommenden Werkstück ausgebildet ist, automatisch ab.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind in der Markierung Informationen hinsichtlich der Form des Werkstücks, an dem Tätigkeiten vorgenommen werden sollen, aufgezeichnet, und liest der Markierungslesesensor 102 die Markierung ab und sendet er in der Markierung enthaltene Informationen im Zusammenhang mit der Form des Werkstücks an die E/A-Schnittstelle 78.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 9 ein Beispiel für den Betriebsablauf der Vorrichtung 100 erklärt. Die CPU 72 der Vorrichtung 100 führt so wie bei der oben beschriebenen Vorrichtung 70 den in 9 gezeigten Ablauf aus. Hier ist bei der vorliegenden Ausführungsform an jedem der Werkstücke W_R1, W_R2, W₁ und W₂ eine Markierung ausgebildet, die eigene Informationen angibt.
Der Markierungslesesensor 102 liest die Markierung, die an einen auf der Fertigungsstraße ankommenden Werkstück W_R1, W_R2, W₁ oder W₂ ausgebildet ist, und erlangt die in der Markierung aufgezeichneten Markierungsinformationen. Diese Markierungsinformationen enthalten eine Information, die die Form des Werkstücks W_R1 W_R2 W₁, W₂ spezifiziert, und entsprechen den Informationen hinsichtlich der Form des Werkstücks W_R1, W_R2, W₁, W₂.
Der Markierungslesesensor 102 sendet die erlangten Markierungsinformationen an die E/A-Schnittstelle 78. Die E/A-Schnittstelle 78 wirkt als Formerlangungseinheit 92 und erhält die Markierungsinformationen von dem Markierungslesesensor 102, und die CPU 72 speichert die erhaltenen Markierungsinformationen in dem Arbeitsspeicher 76.
In Schritt S1 bestimmt die CPU 72, ob sie eine Eingabe von Informationen hinsichtlich der Form der Werkstücke W_R1. W_R2, W₁ und W₂ erhalten hat oder nicht. Konkret bestimmt die CPU 72, ob die E/A-Schnittstelle 78 Markierungsinformationen von dem Markierungslesesensor 102 erhalten hat oder nicht.
Wenn die CPU 72 bestimmt, dass Markierungsinformationen erhalten wurden (das heißt, JA), wird zu Schritt S2 übergegangen. Wenn die CPU 72 andererseits bestimmt, dass keine Markierungsinformationen erhalten wurden (das heißt, NEIN), wird zu Schritt S12 übergegangen.
In Schritt S2 bestimmt die CPU 72, ob die von der E/A-Schnittstelle 78 erhaltenen Markierungsinformationen das Standardwerkstück W_R1 oder W_R2 spezifizieren oder nicht. Wenn die CPU 72 bestimmt, dass die erhaltenen Markierungsinformationen das Standardwerkstück W_R1 oder W_R2 spezifizieren (das heißt, JA), wird zu Schritt S9 übergegangen.
Wenn die CPU 72 andererseits bestimmt, dass die von der E/A-Schnittstelle 78 erhaltenen Markierungsinformationen das Werkstück W₁ oder W₂ bestimmen (das heißt, NEIN), wird zu Schritt S3 übergegangen. Nach Schritt S2 führt die CPU 72 wie bei der oben beschriebenen Vorrichtung 70 der Reihe nach die Schritte S3 bis S12 aus.
Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 100 den Markierungslesesensor 102. Dadurch kann die Form des auf der Fertigungsstraße laufenden Werkstücks W_R1, W_R2, W₁, W₂ leicht spezifiziert werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 11 eine Vorrichtung 110 nach noch einer anderen Ausführungsform erklärt. Die Vorrichtung 110 unterscheidet sich durch den folgenden Aufbau von der oben beschriebenen Vorrichtung 100. Das heißt, die Vorrichtung 110 umfasst einen optischen Sensor 112 und eine Tätigkeitseingabeeinheit 116.
Der optische Sensor 112 ist zum Beispiel ein dreidimensionaler optischer Sensor und weist ein optisches System wie eine Fokuslinse oder dergleichen und einen Bildaufnahmesensor wie etwa einen CCD-Sensor oder einen CMOS-Sensor auf. Der optische Sensor 112 ist an einer Stelle, an der er ein auf der Fertigungsstraße ankommendes Werkstück aufnehmen kann, fixiert und kommunikationsfähig an die E/A-Schnittstelle 78 angeschlossen. Der optische Sensor 112 nimmt das Werkstück auf der Fertigungsstraße gemäß einem Befehl von der Steuereinheit 72 auf und sendet das aufgenommene Bild an die E/A-Schnittstelle 78.
12 ist eine Tabelle zur Erklärung von insgesamt zwölf Basisbewegungsmustern 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148, 150 und 152, die bei der vorliegenden Ausführungsform vorab in dem Systemspeicher 74 gespeichert wurden.
In 12 sind die unter „Tätigkeit“ in der Spalte „Ergreifen“ gezeigten Basisbewegungsmuster 130, 136, 142 und 148 jeweils Computerprogramme, um den Roboter mehrere Standardtätigkeitspositionen E_n (E = 1, 2), die an einem Standardwerkstück W_R3 mit einer viereckigen Standardwerkstückform, einem Standardwerkstück W_R4 mit einer runden Standardwerkstückform, einem Standardwerkstück W_R5 mit einer dreieckigen Standardwerkstückform, und einem Standardwerkstück W_R6 mit einer geradlinigen Standardwerkstückform festgelegt sind, ergreifen zu lassen.
Zum Beispiel lässt das Basisbewegungsmuster 136 in 12 den Roboter Standardtätigkeitspositionen E₁ und E₂ an zwei Stellen, die an dem runden Standardwerkstück W_R4 festgelegt sind, ergreifen. Bei der Vornahme der Tätigkeit des Ergreifens der Standardtätigkeitspositionen E_n wird als Endeffektor des in 2 gezeigten Roboters 34 anstelle des Endeffektors 48 eine Roboterhand (nicht dargestellt), die eine Komponente ergreifen kann, angebracht.
Die in 12 unter „Tätigkeit“ in der Spalte „Punktschweißen“ gezeigten Basisbewegungsmuster 132, 138, 144 und 150 sind jeweils Computerprogramme, um den Roboter 34 Punktschweißtätigkeiten an mehreren Standardtätigkeitspositionen F_n (n = 1 bis 4), die an jedem der vier Arten von Standardwerkstücken W_R3, W_R4, W_R5 und W_R6 festgelegt sind, in einer Standardreihenfolge F_n → F_n+1 vornehmen zu lassen.
Zum Beispiel lässt das Basisbewegungsmuster 132 in 12 den Roboter 34 Punktschweißtätigkeiten an Standardtätigkeitspositionen F₁ bis F₄ an vier Stellen, die an dem viereckigen Standardwerkstück W_R3 festgelegt sind, in der Standardreihenfolge F₁ → F₂ → F₃ → F₄ vornehmen.
Außerdem sind die in 12 unter „Tätigkeit“ in der Spalte „Bogenschweißen“ gezeigten Basisbewegungsmuster 134, 140, 146 und 152 jeweils Computerprogramme, um den Roboter 34 Bogenschweißtätigkeiten an mehreren Standardtätigkeitspositionen G_n (n = 1 bis 5), die an jedem der vier Arten von Standardwerkstücken W_R3, W_R4, W_R5 und W_R6 festgelegt sind, in einer Standardreihenfolge G_n → G_n+1 vornehmen zu lassen.
Zum Beispiel lässt das Basisbewegungsmuster 146 in 12 den Roboter 34 Bogenschweißtätigkeiten an Standardtätigkeitspositionen G₁ bis G₄ an vier Stellen, die an dem dreieckigen Standardwerkstück W_R5 festgelegt sind, in der Standardreihenfolge G₁ → G₂ → G₃ → G₄ vornehmen. Bei der Vornahme der Bogenschweißtätigkeit wird an dem in 2 gezeigten Roboter 34 anstelle des Endeffektors 48 ein Bogenschweiß-Endeffektor (nicht gezeigt) angebracht.
Auf diese Weise führen die zwölf Arten von Basisbewegungsmustern 130 bis 152 zu der Ausführung von drei Arten von Tätigkeiten (Ergreifen, Punktschweißen, Bogenschweißen) in Bezug auf jedes von vier Arten von Standardwerkstücken W_R3, W_R4 W_R5 und W_R6.
Die zwölf Arten von Basisbewegungsmustern 130 bis 152 enthalten jeweils Informationen hinsichtlich der Standardwerkstückform des Standardwerkstücks W_R3, W_R4, W_R5. W_R6, der Standardtätigkeitsposition F_n, G_n, E_n, und der Art der Tätigkeit an der Standardtätigkeitsposition (Ergreifen, Punktschweißen, Bogenschweißen).
Die zwölf Arten von Basisbewegungsmustern 130 bis 152 und Plandaten der vier Arten von Standardwerkstücken W_R3, W_R4, W_R5 und W_R6 sind vorab in dem Systemspeicher 74 gespeichert.
Die CPU 72 wirkt als Bewegungsmustererlangungseinheit 94 und erlangt die Basisbewegungsmuster 130 bis 152 durch Auslesen aus dem Systemspeicher 74.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 13 ein Beispiel für den Betriebsablauf der Vorrichtung 110 erklärt. Bei dem in 13 gezeigten Ablauf sind Prozesse, die dem in 9 gezeigten Ablauf gleich sind, mit den gleichen Schrittnummern bezeichnet und wird auf eine ausführliche Erklärung verzichtet.
In Schritt S21 detektiert der optische Sensor die Form eines Werkstücks. Konkret sendet die Steuereinheit 72 einen Befehl an den optischen Sensor 112 und wird das Werkstück auf der Fertigungsstraße durch den optischen Sensor 112 aufgenommen.
Ein Beispiel für ein Bild eines durch den optischen Sensor 112 aufgenommenen Werkstücks W₃ ist in 15 gezeigt. Wie in 15 gezeigt kann die Form (können Merkmalspunkte der Kanten) des durch den optischen Sensor 112 aufgenommenen Werkstücks W₃ als Koordinaten in einem in Bezug auf den optischen Sensor 112 festgelegten Koordinatensystem C_S ausgedrückt werden.
Auf diese Weise detektiert der optische Sensor 112 die Form des Werkstücks W₃ und sendet er die erlangten Bilddaten an die E/A-Schnittstelle 78. Diese Bilddaten entsprechen Informationen hinsichtlich der Form des Werkstücks W₃.
Die E/A-Schnittstelle 78 erhält die Bilddaten von dem optischen Sensor 112, und die CPU 72 speichert die erhaltenen Bilddaten in dem Arbeitsspeicher 76. Auf diese Weise wirkt die E/A-Schnittstelle 78 bei der vorliegenden Ausführungsform als Formerlangungseinheit 114 (11), die Informationen hinsichtlich der Form des Werkstücks W₃ erhält.
In Schritt S22 bestimmt die CPU 72 die Ähnlichkeit des in Schritt S21 detektierten Werkstücks W₃ mit den Standardwerkstücken W_R3, W_R4, W_R5, W_R6. Dieser Schritt S22 wird unter Bezugnahme auf 14 erklärt.
In Schritt S31 berechnet die CPU 72 die Unterschiedlichkeit δ₁ zwischen dem in Schritt S21 detektierten Werkstück W₃ und der ersten Art von Standardwerkstück unter den in dem Systemspeicher 74 gespeicherten mehreren Arten von Standardwerkstücken W_R3, W_R4, W_R5, W_R6. Diese Unterschiedlichkeit δ kann unter Verwendung der nachstehenden Formel 2 berechnet werden. $δ = {\sum_{k} ‖ f (x^{(k)}) - x^{(k)'} ‖}^{2} + \int_{x_{1}} \int_{x_{2}} [{(\frac{\partial^{2} f}{\partial x_{1}^{2}})}^{2} + 2 {(\frac{\partial^{2} f}{\partial x_{1} \partial x_{2}})}^{2} + {(\frac{\partial^{2} f}{\partial x_{2}^{2}})}^{2}] d x_{1} d x_{2}$
Diese Formel 2 entspricht dem Glied E in der oben beschriebenen Formel 1. Die durch diese Formel 2 ermittelte Unterschiedlichkeit δ ist ein Parameter, der den Grad des Unterschieds zwischen zwei Formen ausdrückt und bedeutet, dass die beiden Formen umso ähnlicher sind, je kleiner sein Wert ist.
Nun wird angenommen, dass das in 12 gezeigte viereckige Standardwerkstück W_R3 als Standardwerkstück der ersten Art festgelegt ist. In diesem Fall plottet die CPU 72 die in Koordinaten des Sensorkoordinatensystems C_S ausgedrückte Form (die Merkmalspunkte) des Werkstücks W₃ auf Basis der in Schritt S21 erlangten Bilddaten des Werkstücks W₃ in das in 16 gezeigte Koordinatensystem C_S.
Zusammen damit plottet die CPU 72 die Form des Standardwerkstücks W_R3 auf Basis der in dem Systemspeicher 74 gespeicherten Plandaten des Standardwerkstücks W_R3 so in das Koordinatensystem C_S, dass sie das Werkstück W₃ überlagert.
Dann kann die Unterschiedlichkeit δ₁ zwischen dem Werkstück W₃ und dem Standardwerkstück W_R3 mittels der Formel 2 durch Einsetzen der Koordinaten der Merkmalspunkte des Werkstücks W₃ in f(x^(k)) in der Formel 2 und Einsetzen der Koordinaten der Merkmalspunkte des Standardwerkstücks W_R3 in x^(k)' berechnet werden. Bei dem Beispiel, das in 16 gezeigt ist, erreicht die Unterschiedlichkeit δ₁ einen Wert von δ₁ ≒ 6,2 × 10^-4.
In Schritt S32 bestimmt die CPU 72, ob die in Schritt S31 berechnete Unterschiedlichkeit δ₁ höchstens einen Schwellenwert α beträgt oder nicht. Dieser Schwellenwert α wird durch den Benutzer vorab festgelegt und in dem Systemspeicher 74 gespeichert.
Wenn die CPU 72 bestimmt, dass der Unterschiedlichkeit δ₁ höchstens den Schwellenwert α beträgt (das heißt, JA), wird zu Schritt S33 übergegangen. Wenn die CPU 72 andererseits bestimmt, dass die Unterschiedlichkeit δ₁ größer als der Schwellenwert α ist (das heißt, NEIN), wird zu Schritt S34 übergegangen.
Beispielsweise ist dieser Schwellenwert α auf α = 4,5 × 10^-4 festgelegt. Wenn angenommen wird, dass in Schritt S31 eine Unterschiedlichkeit δ₁ (≒ 6,2 × 10^-4) zwischen dem Werkstück W₃ und dem Standardwerkstück W_R3 berechnet wurde, ist in diesem Fall δ₁ > α, bestimmt die CPU 72 daher NEIN, und wird zu Schritt S34 übergegangen.
In Schritt S34 berechnet die CPU 72 die Unterschiedlichkeit δ₂ zwischen dem in Schritt S21 detektierten Werkstück W₃ und der zweiten Art von Standardwerkstück unter den in dem Systemspeicher 74 gespeicherten mehreren Arten von Standardwerkstücken W_R3, W_R4, W_R5, W_R6.
Zum Beispiel wird angenommen, dass das in 12 gezeigte Standardwerkstück W₄ mit der runden Form als zweite Art von Standardwerkstück festgelegt wurde. In diesem Fall plottet die CPU 72 wie in 17 gezeigt die in Schritt S21 detektierte Form des Werkstücks W₃ und die Form des Standardwerkstücks W_R4 in das Koordinatensystem C_S. Dann berechnet die CPU 72 unter Verwendung der Formel 2 die Unterschiedlichkeit δ₂ zwischen dem Werkstück W₃ und dem Standardwerkstück W_R4. Bei dem in 17 gezeigten Beispiel erreicht die Unterschiedlichkeit δ₂ einen Wert von δ₂ ≒ 6,7 × 10^-4.
In Schritt S35 bestimmt die CPU 72, ob die in Schritt S34 berechnete Unterschiedlichkeit δ₂ höchstens den Schwellenwert α beträgt oder nicht. Wenn die CPU 72 bestimmt, dass die Unterschiedlichkeit δ₂ höchstens den Schwellenwert α beträgt (das heißt, JA), wird zu Schritt S33 übergegangen. Wenn die CPU 72 andererseits bestimmt, dass die Unterschiedlichkeit δ₂ größer als der Schwellenwert α ist (das heißt, NEIN), wird zu Schritt S36 übergegangen.
Beispielsweise ist der Schwellenwert α auf α = 4,5 × 10^-4 festgelegt, und wenn angenommen wird, dass in Schritt S34 eine Unterschiedlichkeit δ₂ (≒ 6,7 × 10^-4) zwischen dem Werkstück W₃ und dem Standardwerkstück W_R4 berechnet wurde, ist in diesem Fall δ₂ > α, bestimmt die CPU 72 daher NEIN, und wird zu Schritt S36 übergegangen.
In Schritt S36 berechnet die CPU 72 die Unterschiedlichkeit δ₃ zwischen dem in Schritt S21 detektierten Werkstück W₃ und der dritten Art von Standardwerkstückwerkstück unter den in dem Systemspeicher 74 gespeicherten mehreren Arten von Standardwerkstücken W_R3, W_R4, W_R5, W_R6.
Zum Beispiel wird angenommen, dass das in 12 gezeigte Standardwerkstück W₅ mit der dreieckigen Form als dritte Art von Standardwerkstück festgelegt wurde. In diesem Fall plottet die CPU 72 wie in 18 gezeigt die in Schritt S21 detektierte Form des Werkstücks W₃ und die Form des Standardwerkstücks W_R5 in das Koordinatensystem C_S. Dann berechnet die CPU 72 unter Verwendung der Formel 2 die Unterschiedlichkeit δ₃ zwischen dem Werkstück W₃ und dem Standardwerkstück W_R5. Bei dem in 18 gezeigten Beispiel erreicht die Unterschiedlichkeit δ₃ einen Wert von δ₃ ≒ 4,1 × 10^-4.
In Schritt S37 bestimmt die CPU 72, ob die in Schritt S36 berechnete Unterschiedlichkeit δ₃ höchstens den Schwellenwert α beträgt oder nicht. Wenn die CPU 72 bestimmt, dass die Unterschiedlichkeit δ₃ höchstens den Schwellenwert α beträgt (das heißt, JA), wird zu Schritt S33 übergegangen. Wenn die CPU 72 andererseits bestimmt, dass die Unterschiedlichkeit δ₃ größer als der Schwellenwert α ist (das heißt, NEIN), wird zu Schritt S38 übergegangen.
Beispielsweise ist der Schwellenwert α auf α = 4,5 × 10^-4 festgelegt, und wenn angenommen wird, dass in Schritt S36 eine Unterschiedlichkeit δ₃ (≒ 4,1 × 10^-4) zwischen dem Werkstück W₃ und dem Standardwerkstück W_R5 berechnet wurde, ist in diesem Fall δ₃ ≦ α, bestimmt die CPU 72 daher JA, und wird zu Schritt S33 übergegangen.
In Schritt S38 berechnet die CPU 72 die Unterschiedlichkeit δ₄ zwischen dem in Schritt S21 detektierten Werkstück W₃ und der vierten Art von Standardwerkstückwerkstück unter den in dem Systemspeicher 74 gespeicherten mehreren Arten von Standardwerkstücken W_R3, W_R4, W_R5, W_R6.
Zum Beispiel wird angenommen, dass das in 12 gezeigte Standardwerkstück W₆ mit der geradlinigen Form als vierte Art von Standardwerkstück festgelegt wurde. In diesem Fall berechnet die CPU 72 unter Verwendung der Formel 2 die Unterschiedlichkeit δ₄ zwischen dem Werkstück W₃ und dem Standardwerkstück W_R6.
In Schritt S39 bestimmt die CPU 72, ob die in Schritt S38 berechnete Unterschiedlichkeit δ₄ höchstens den Schwellenwert α beträgt oder nicht. Wenn die CPU 72 bestimmt, dass die Unterschiedlichkeit δ₄ höchstens den Schwellenwert α beträgt (das heißt, JA), wird zu Schritt S33 übergegangen.
Wenn die CPU 72 andererseits bestimmt, dass die Unterschiedlichkeit δ₄ größer als der Schwellenwert α ist (das heißt, NEIN), wird zu Schritt S26 in 13 übergegangen.
In Schritt S33 bestimmt die CPU 72, dass die Form des Werkstücks W₃ der Standardwerkstückform des Standardwerkstücks W_R3, W_R4, W_R5 oder W_R6, die der in Schritt S32, S35, S37 oder S39 als JA bestimmten Unterschiedlichkeit δ₁, δ₂, δ₃ oder δ₄ entspricht, ähnlich ist.
Wenn in Schritt S21 das in 15 gezeigte Werkstück W₃ detektiert wurde, bestimmt die CPU 72 in Schritt S37 JA, wodurch sie bestimmt, dass die Form des Werkstücks W₃ der Standardwerkstückform des Standardwerkstücks W₅ ähnlich ist, und liest sie die Plandaten des Standardwerkstücks W_R5 aus dem Systemspeicher. Dann geht die CPU 72 zu Schritt S23 in 13 über.
Somit übernimmt die CPU 72 bei der vorliegenden Ausführungsform die Funktion als Ähnlichkeitsbestimmungseinheit 117 (11), die bestimmt, ob die Form des Werkstücks W₃, die von der Werkstückformerlangungseinheit 114 erlangt wurde, der Standardwerkstückform des Standardwerkstücks W_R3, W_R4, W_R5 oder W_R6 ähnlich ist oder nicht. Die gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorab festgelegte Regel ist eine Regel, die besagt, dass die Form des Werkstücks als einer Standardwerkstückform ähnlich bestimmt wird, wenn die unter Verwendung der Formel 2 berechnete Unterschiedlichkeit δ höchstens den Schwellenwert α beträgt.
Wenn dieser Schritt S33 abgeschlossen ist, erzeugt die CPU 72 Bilddaten eines Tätigkeitseingabebildschirminhalts, in dem der Benutzer die Tätigkeit wählen kann, und zeigt sie diese an der Anzeigeeinheit 80 an. Das Bild, das dabei an der Anzeigeeinheit 80 angezeigt wird, ist ein Bild, in dem die in 12 gezeigten drei Arten von Tätigkeiten, „Ergreifen“, „Punktschweißen“ und „Bogenschweißen“, wählbar sind.
Der Benutzer kann durch Betätigen der Eingabeeinheit 82 unter Betrachten des Tätigkeitseingabebildschirminhalts „Ergreifen“, „Punktschweißen“ oder „Bogenschweißen“ wählen. Auf diese Weise wirkt die Eingabeeinheit 82 bei der vorliegenden Ausführungsform als Tätigkeitseingabeeinheit 116 (11), die eine Eingabe in Bezug auf die Art der Tätigkeit entgegennimmt.
Die Eingabeeinheit 82 sendet die durch den Benutzer eingegebenen Tätigkeitseingabedaten an die E/A-Schnittstelle 78. Die E/A-Schnittstelle 78 erhält die Tätigkeitseingabedaten von der Eingabeeinheit 82, und die CPU 72 speichert die erhaltenen Tätigkeitseingabedaten in dem Arbeitsspeicher 76.
Unter erneuter Bezugnahme auf 13 bestimmt die CPU 72 in Schritt S23, ob eine Eingabe der Tätigkeit erhalten wurde oder nicht. Konkret bestimmt die CPU 72, ob die E/A-Schnittstelle 78 von der Eingabeeinheit 82 Tätigkeitseingabedaten erhalten hat oder nicht.
Wenn die CPU 72 bestimmt, dass die E/A-Schnittstelle 78 Tätigkeitseingabedaten erhalten hat (das heißt, JA), wird zu Schritt S24 übergegangen. Wenn die CPU 72 andererseits bestimmt, dass die E/A-Schnittstelle 78 keine Tätigkeitseingabedaten erhalten hat (das heißt, NEIN), wird Schritt S23 als Schleife ausgeführt.
In Schritt S24 bestimmt die CPU 72 die Tätigkeitspositionen an dem Werkstück W₃, die den Standardtätigkeitspositionen an dem in Schritt S33 als ähnlich bestimmten Standardwerkstück W_R5 entsprechen. Es wird angenommen, dass in Schritt S24 eine Wahl der Tätigkeit „Punktschweißen“ erhalten wurde.
In diesem Fall setzt die CPU 72 die Koordinaten in dem Koordinatensystem C₃ (18) des Standardwerkstücks W_R5, das in Schritt S33 als ähnlich bestimmt wurde, und die Koordinaten in dem Koordinatensystem C₃ des Werkstücks W3 in die oben beschriebene Formel 1 ein und ermittelt die Tätigkeitspositionen F₁' bis F₃' an dem Werkstück W₃, die jeweils den in dem Basisbewegungsmuster 144 in 12 enthaltenen Tätigkeitspositionen F₁ bis F₃ entsprechen.
Die so ermittelten Tätigkeitspositionen F₁' bis F₃' sind in 19 gezeigt. Auf diese Weise übernimmt die CPU 72 die Funktion als Positionsbestimmungseinheit 118 (11), die die den Tätigkeitspositionen F₁ bis F₃ an dem Standardwerkstück W_R5 entsprechenden Tätigkeitspositionen F₁' bis F₃' an dem Werkstück W₃ bestimmt.
In Schritt S25 erzeugt die CPU 72 den Bewegungspfad. Konkret wandelt die CPU 72 die Informationen (Koordinaten in dem Roboterkoordinatensystem C_R) hinsichtlich der in dem Basisbewegungsmuster 144 enthaltenen Standardtätigkeitspositionen F₁ bis F₃ in die durch Schritt S24 bestimmten Tätigkeitspositionen F₁' bis F₃' (Koordinaten in dem Roboterkoordinatensystem) um.
Wenn dieser Schritt S25 nach der Ausführung von Schritt S7 ausgeführt wird, wandelt die CPU 72 die in dem Basisbewegungsmuster 144 enthaltene Standardreihenfolge (zum Beispiel F₁ → F₂ → F₃) in die in Schritt S7 bestimmte Reihenfolge (zum Beispiel F₃ → F₂ → F₁) um. Wenn andererseits dieser Schritt S25 nach einer Bestimmung von NEIN in Schritt S6 ausgeführt wird, behält die CPU 72 die in dem Basisbewegungsmuster 144 enthaltene Einstellung der Standardreihenfolge bei.
Auf diese Weise erzeugt die CPU 72 automatisch einen Bewegungspfad für den Roboter 34, wenn der Roboter 34 zur Ausführung der in Schritt S23 von dem Benutzer erhaltenen Tätigkeit in der durch den Benutzer festgelegten Reihenfolge oder in der Standardreihenfolge an den Tätigkeitspositionen F₁' bis F₃' gebracht wird.
Somit übernimmt die CPU 72 bei der vorliegenden Ausführungsform die Funktion als Pfaderzeugungseinheit 120 ( 11), die den Bewegungspfad bei der Ausführung der Tätigkeiten an den Tätigkeitspositionen F₁' bis F₃' durch den Roboter 34 erzeugt.
Wenn in Schritt S10 NEIN bestimmt wurde, erhält die CPU 72 in Schritt S27 eine Eingabe zur Korrektur des in Schritt S9 angezeigten Bewegungspfads. Konkret erzeugt die CPU 72 Bilddaten für einen Korrektureingabebildschirminhalt, der Änderungen des in Schritt S9 an der Anzeigeeinheit 80 angezeigten Bewegungspfads ermöglicht, und zeigt diese an der Anzeigeeinheit 80 an.
Der Benutzer betätigt die Eingabeeinheit 82 unter Betrachten des an der Anzeigeeinheit 80 angezeigten Korrektureingabebildschirminhalts und korrigiert den Bewegungspfad. Die CPU 72 erhält die Korrektureingabedaten von der Eingabeeinheit 82 über die E/A-Schnittstelle 78 und korrigiert den Bewegungspfad gemäß den Korrektureingabedaten.
Wenn in Schritt S39 in 14 NEIN bestimmt wurde, zeigt die CPU 72 in Schritt S26 eine Warnung an. Zum Beispiel erzeugt die CPU 72 Warnbilddaten, die die Warnung „keine Ähnlichkeit der detektierten Form des Werkstücks mit irgendeiner der Standardwerkstückformen“ ausdrücken. Dann zeigt die CPU 72 die erzeugten Warnbilddaten an der Anzeigeeinheit 80 an.
Oder die CPU 72 kann das Warnsignal in der Form eines Tonsignals erzeugen und die Warnung über einen an der Vorrichtung 110 ausgebildeten Lautsprecher (nicht dargestellt) als Ton ausgeben.
Nach der vorliegenden Ausführungsform kann der Bewegungspfad des Roboters 34 bei der Vornahme von Tätigkeiten durch den Roboter 34 an dem Werkstück W₃ unter Verwendung des Basisbewegungsmusters 144 automatisch erstellt werden, ohne den Roboter 34 erneut zu unterweisen. Da durch diese Ausführung die mit der erneuten Unterweisung des Roboters 34 verbundene Belastung beseitigt werden kann, kann die Effizienz der Fertigungsstraße erhöht werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 110 den optischen Sensor 112, der die Form des Werkstücks detektieren kann. Durch diese Ausführung können auch für ein Werkstück W₃, dessen Form unbekannt ist, Tätigkeitspositionen F₁' bis F₃', die den Tätigkeitspositionen F₁ bis F₃ entsprechen, ermittelt werden.
Außerdem berechnet die CPU 72 bei der vorliegenden Ausführungsform die Unterschiedlichkeit δ und bestimmt auf Basis dieser Unterschiedlichkeit δ die Ähnlichkeit zwischen dem Werkstück W₃ und den Standardwerkstücken W_R3, W_R4, W_R5, W_R6. Durch diese Ausführung kann die Ähnlichkeit zwischen dem Werkstück W₃ und den Standardwerkstücken W_R3, W_R4, W_R5, W_R6 mit einer noch höheren Genauigkeit automatisch bestimmt werden.
Anstelle der Unterschiedlichkeit δ kann auch ein anderer Parameter zur Bestimmung der Ähnlichkeit zwischen dem detektierten Werkstück W₃ und den Standardwerkstücken W_R3, W_R4, W_R5, W_R6 verwendet werden. Zum Beispiel kann auch ein Ähnlichkeitsgrad, der den Grad der Ähnlichkeit zwischen zwei Formen ausdrückt, verwendet werden.
Dieser Ähnlichkeitsgrad ist ein Parameter, der durch einen bestimmten Algorithmus aus der Anzahl der Ecken (oder Seiten), dem Winkel der Ecken (oder Seiten), der Belegungsfläche, oder dergleichen von zwei Formen ermittelt werden kann, und bedeutet, dass zwei Formen einander umso ähnlicher sind, je größer sein Wert ist.
Folglich berechnet die CPU 72 bei Verwendung des Ähnlichkeitsgrads in Schritt S31, S34, S36 und S38 in 14 den Ähnlichkeitsgrad, und bestimmt sie in Schritt S32, S35, S37 und S39, ob der Ähnlichkeitsgrad wenigstens einen vorab festgelegten Schwellenwert β beträgt oder nicht.
Wenn die CPU 72 bestimmt, dass der Ähnlichkeitsgrad wenigstens den Schwellenwert β beträgt (das heißt, JA), wird zu Schritt S33 übergegangen, während andererseits zu Schritt S34, S36 oder S38 übergegangen wird, wenn der Ähnlichkeitsgrad kleiner als der Schwellenwert β ist (das heißt, NEIN).
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform kann die Speichereinheit 20 auch in einen von der Vorrichtung 10 extern ausgebildeten Server eingebaut werden. Eine derartige Ausführungsform ist in 20 gezeigt. Das in 20 gezeigte System 160 umfasst mehrere Vorrichtungen 10A, 10B und 10C und einen Server 162.
Jede der Vorrichtungen 10A, 10B und 10C umfasst so wie die oben beschriebene Vorrichtung 10 eine Bewegungsmustererlangungseinheit 14, eine Ähnlichkeitsbestimmungseinheit 16, eine Positionsbestimmungseinheit 18 und eine Bewegungspfaderzeugungseinheit 20. Jede der Vorrichtungen 10a, 10B und 10C ist über ein Kommunikationsnetzwerk 164 kommunikationsfähig an den Server 162 angeschlossen.
Die Speichereinheit 22, die das Basisbewegungsmuster 24 enthält, ist in den Server 162 eingebaut. Das Kommunikationsnetzwerk 164 ist zum Beispiel ein LAN wie etwa ein Intranet, oder das Internet.
Als ein Beispiel sind die Vorrichtungen 10A, 10B und 10C jeweils in unterschiedlichen Werken eingerichtet. Die Bewegungsmustererlangungseinheiten 14 der Vorrichtungen 10A, 10B und 10C erlangen das Basisbewegungsmuster 24 durch Herunterladen von dem Server 162 über das Kommunikationsnetzwerk 164.
Dann erzeugen die Vorrichtungen 10A, 10B und 10C den Bewegungspfad unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens durch Benutzen des Basisbewegungsmusters 24. Durch diese Ausführung kann das Basisbewegungsmuster 24 in mehreren Werken an voneinander verschiedenen Orten gemeinsam verwendet werden.
Bei der oben beschriebenen Vorrichtung 10, 70 oder 110 kann das Basisbewegungsmuster 24 in einer in den oben beschriebenen Server 162 eingebauten Speichereinheit 22 gespeichert werden, anstelle in den Systemspeicher 74 aufgenommen zu werden. In diesem Fall kann die E/A-Schnittstelle 78 über das Kommunikationsnetzwerk 164 kommunikationsfähig an den Server 162 angeschlossen werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wurden Fälle besprochen, bei denen an jedem der Standardwerkstücke W_R1, W_R2, W_R3, W_R4, W_R5 und W_R6 mehrere Standardtätigkeitspositionen festgelegt wurden. Es besteht jedoch keinen Beschränkung darauf, und die Standardtätigkeitsposition kann auch nur eine Stelle sein.
Die oben beschriebene Vorrichtung 10, 10A, 10B, 10C, 70, 100 oder 110 kann auch in die Robotersteuereinheit 32 des Robotersystems 30 aufgenommen werden oder als von der Robotersteuereinheit 32 gesondertes Element ausgebildet werden.
Bei dem in 9 gezeigten Ablauf kann die CPU 72 nach einer Beurteilung von NEIN in Schritt S10 auch Schritt S27 in 13 ausführen und dann zu Schritt S9 zurückkehren. Die Merkmale der verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen können auch kombiniert werden.
Im Vorhergehenden wurde die vorliegende Offenbarung durch Ausführungsformen erklärt, doch beschränken die oben beschriebenen Ausführungsformen die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht.

Claims

Vorrichtung (10) zur automatischen Erzeugung eines Bewegungspfads eines Roboters (34), umfassend: eine Formerlangungseinheit (12), die die Form eines Werkstücks (W), das das Objekt für eine Tätigkeit des Roboters (34) darstellt, erlangt; eine Bewegungsmustererlangungseinheit (14), die ein Basisbewegungsmuster, das eine Standardwerkstückform, eine Standardtätigkeitsposition an der Standardwerkstückform, und eine Art der Tätigkeit in Bezug auf die Standardtätigkeitsposition enthält, erlangt; eine Ähnlichkeitsbestimmungseinheit (16), die bestimmt, ob die durch die Formerlangungseinheit erlangte Form des Werkstücks der in dem Basisbewegungsmuster enthaltenen Standardwerkstückform ähnlich ist oder nicht; eine Positionsbestimmungseinheit (18), die auf der Basis der Form des Werkstücks und der Standardwerkstückform, welche durch die Ähnlichkeitsbestimmungseinheit als ähnlich bestimmt wurden, eine Tätigkeitsposition an dem Werkstück, die der in dem Basisbewegungsmuster enthaltenen Standardtätigkeitsposition entspricht, bestimmt; und eine Pfaderzeugungseinheit (20), die durch Ändern der Standardtätigkeitsposition zu der durch die Positionsbestimmungseinheit bestimmten Tätigkeitsposition den Bewegungspfad, um den Roboter die in dem Basisbewegungsmuster enthaltene Tätigkeit an der Tätigkeitsposition vornehmen zu lassen, erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Formeingabeeinheit (90), die eine Eingabe der Form des Werkstücks erhält und an die Formerlangungseinheit sendet; einen optischen Sensor (112), der die Form des Werkstücks detektiert und die detektierte Form des Werkstücks an die Formerlangungseinheit sendet; oder einen Markierungslesesensor (102), der eine Markierung, in der die Form des Werkstücks verzeichnet ist, abliest und an die Formerlangungseinheit sendet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Basisbewegungsmuster mehrere Standardtätigkeitspositionen enthält, und die Positionsbestimmungseinheit jeweils die mehreren Tätigkeitspositionen an dem Werkstück, die den mehreren Standardtätigkeitspositionen entsprechen, berechnet.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Reihenfolgeneingabeeinheit (98), die eine Eingabe der Reihenfolge der Ausführung von Tätigkeiten an mehreren durch die Positionsbestimmungseinheit bestimmten Tätigkeitspositionen erhält; wobei das Basisbewegungsmuster eine Standardreihenfolge enthält, die die Reihenfolge der Tätigkeiten an den mehreren Tätigkeitspositionen festlegt, wobei die Pfaderzeugungseinheit (99) die mehreren Standardtätigkeitspositionen zu den durch die Positionsbestimmungseinheit bestimmten mehreren Tätigkeitspositionen ändert und die Standardreihenfolge zu der durch die Reihenfolgeneingabeeinheit erhaltenen Reihenfolge ändert und dadurch den Bewegungspfad für die Ausführung der Tätigkeiten an den mehreren Tätigkeitspositionen gemäß der durch die Reihenfolgeneingabeeinheit erhaltenen Reihenfolge durch den Roboter erzeugt.
Vorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Bewegungsmustererlangungseinheit mehrere Basisbewegungsmuster, die jeweils mehrere Arten von Standardwerkstückformen mit untereinander unterschiedlichen Formen enthalten, erlangt, die Ähnlichkeitsbestimmungseinheit (117) gemäß einer vorab festgelegten Regel bestimmt, ob die Form des Werkstücks irgendeiner der mehreren Arten von Standardwerkstückformen ähnlich ist oder nicht, und die Bewegungspfaderzeugungseinheit (120) den Bewegungspfad durch Ändern der Standardtätigkeitspositionen, die in jenem Basisbewegungsmuster enthalten sind, das die Standardwerkstückform, die durch die Ähnlichkeitsbestimmungseinheit aus den mehreren Arten von Standardwerkstückformen als ähnlich bestimmt wurde, enthält, erzeugt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Bewegungsmustererlangungseinheit (94) mehrere Arten von Basisbewegungsmustern, die jeweils mehrere voneinander verschiedene Arten von Tätigkeiten enthalten, erlangt, die Vorrichtung (110) eine Tätigkeitseingabeeinheit (116) umfasst, die eine Eingabe der Art der Tätigkeit erhält, und die Pfaderzeugungseinheit (120) den Bewegungspfad durch Ändern der Standardtätigkeitspositionen, die in jenem Basisbewegungsmuster unter den mehreren Arten von Basisbewegungsmustern enthalten sind, das die durch die Tätigkeitseingabeeinheit erhaltene Art der Tätigkeit enthält, erzeugt.
System (160), umfassend: eine Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6; und einen Server (162), der über ein Kommunikationsnetzwerk (162) kommunikationsfähig an die Vorrichtung angeschlossen ist, wobei das Basisbewegungsmuster in dem Server gespeichert wird.
Verfahren zur automatischen Erzeugung eines Bewegungspfads eines Roboters (34), umfassend: Erlangen der Form eines Werkstücks (W), das das Objekt für eine Tätigkeit des Roboters (34) darstellt; Erlangen eines Basisbewegungsmusters, das eine Standardwerkstückform, eine Standardtätigkeitsposition an der Standardwerkstückform, und eine Art der Tätigkeit in Bezug auf die Standardtätigkeitsposition enthält; Bestimmen, ob die erlangte Form des Werkstücks der in dem Basisbewegungsmuster enthaltenen Standardwerkstückform ähnlich ist oder nicht; Bestimmen einer Tätigkeitsposition an dem Werkstück, die der in dem Basisbewegungsmuster enthaltenen Standardtätigkeitsposition entspricht, auf der Basis der Form des Werkstücks und der Standardwerkstückform, die als ähnlich bestimmt wurden; und Erzeugen eines Bewegungspfads, um den Roboter die in dem Basisbewegungsmuster enthaltene Tätigkeit an der Tätigkeitsposition vornehmen zu lassen, durch Ändern der Standardtätigkeitsposition zu der durch die Positionsbestimmungseinheit bestimmten Tätigkeitsposition.