用于补偿工作点的偏差的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在通过在操纵器(2)处的端部执行器(4)加工工件(3)期间用于补偿操纵器(2)的工作点(1)的偏差的方法，其中，为了加工工件(3)而执行用于操控操纵器(2)的指令顺序并且基于该指令顺序产生相应于理论位置(6)的理论位置信息(5)，基于该理论位置信息(5)设定操纵器(2)的工作点(1)，其中，利用与理论位置信息(5)相关的补偿参数组(7)来处理理论位置信息(5)以用于测定补偿值(8)，并且根据补偿值(8)调节理论位置信息(5)以用于平衡在工作点(1)的实际位置(10)与理论位置(6)之间的偏差(9)。本发明专利技术的特征在于，在加工工件(3)期间测量实际位置(10)，基于所测得的实际位置(10)与理论位置(6)之间的对比测定修正值(12)，以及基于修正值(12)在加工工件(3)期间调节补偿参数组(7)以用于减小偏差(9)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于补偿工作点的偏差的方法
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分用于补偿操纵器的工作点的偏差的方法。在通过端部执行器加工工件的情况中，在操纵器处经常存在如下要求，即，使得操纵器在加工过程期间在其工作点中(其也可被称为工具中心点(TCP))连续地运动并且由此定位。尤其当操纵器是多轴机器人时，操纵器的操控基于在NC控制中执行的计算，该计算包括轨迹规划和插值，根据该计算于是发生例如多轴机器人的轴线的相应的操控。由NC控制执行的计算在此以操纵器的不同的物理参数、例如长度、重量以及其它用于计算而相关的量为出发点。在此，然而这些参数在实践中并非理想地是恒定的，而是可例如根据当前存在的温度而变化。如果在操控操纵器的情况中没有考虑到这些变化，则根据计算在操纵器的工作点的实际位置与操纵器的工作点的理论位置之间得出偏差。这里且接下来广泛地理解术语“NC控制”，从而由此也意味着一种控制，其包括SPS(储存器可编程的控制)的一些或所有功能性。
技术介绍
由现有技术并且特定地由公开文献DE102010003303A1已知一种用于补偿在机床处的温度相关的长度变化的方法和装置。在此，NC控制计算用于机床的不同线性轴线的理论值。这些理论值考虑了温度补偿，其基于当前温度测量并且为相应的线性轴线的各个理论值测定补偿值并且应用到这些理论值上。在此，这些补偿值然而并非仅仅温度相关，而是附加地还取决于线性轴线的位置。于是考虑的是，对于准确的温度补偿而言还必须考虑位置相关的要素。特别地，为了即使在快速的位置变化的情况中也可同时执行补偿，通过系统由固定的系数确定补偿，这些系数应用到根据通过NC控制的确定来测得的温度和轴线位置上。然而，这些现有技术的缺点是，尽管通过(不管是现在位置相关或位置无关地)考虑温度来尝试补偿，在理论位置与实际位置之间仍可得出偏差。这可归因于，不再给出例如在最初的、似乎在实验室中为了测定以上系数所实现的校准期间存在的边界条件。如此可大致存在沿着操纵器的控制段(Strecke)的特定的温度分布，其即使通过多个分布的温度传感器也不能足以区分或者作用到操纵器上的过程力可产生对操纵器的位置的决定性影响。在这之中具有其起因的偏差在现有技术的方式的情况中不可补偿。
技术实现思路
在该背景下，本专利技术的目的于是在于提供一种用于在通过在操纵器处的端部执行器加工工件期间补偿操纵器的工作点的偏差的改善的方法，其可动态地通过补偿反应于在加工的情况中出现的偏差效应。所述问题在根据权利要求1的前序部分的用于补偿操纵器的工作点的偏差的方法中通过权利要求1的特征部分的特征来解决。对于本专利技术而言主要是如下认知，即，通过在加工工件期间测量工作点的实际位置且由此在实现补偿之后在总是还存在偏差的情况中可动态地调整补偿参数，从而不仅可考虑且补偿先前未知的影响量并且可考虑且补偿已知的影响量的变化的相关性。就此而言于是发生用于改善补偿参数的实时反馈。从属权利要求2的优选的设计方案在此涉及如下可行性方案，即，同步进行补偿参数的调节，在其中NC控制进行插值。这实现了对所出现的偏差的极为快速的反应。存在NC控制，其提供特定的编程接口，通过该编程接口可将例如NC控制的运营器或积分器自身的软件模块限定地结合到NC控制的处理中。从属权利要求3至5现在设置成，使得根据建议的方法的步骤可在附加软件模块中运行，该附加软件模块经由这样的接口与NC控制相集成。在此，该附加软件模块可通过该接口被调用或触发并且在其方面取用NC控制的状态信息或激活NC控制的行动。在运行的加工中的实际位置的测量的优选的可行性方案，如通过从属权利要求6所述，通过设置光学传感器、例如激光追踪器来提供。从属权利要求7设置有附加的改进方案，根据该权利要求，以如下程度划分用于补偿的参数，即，使得动态地调节仅确定的参数并且保持其余参数恒定。以该方式使得准确地反映基于偏差的物理效应成为可能。从属权利要求8涉及测量环境参量来作为补偿的基础，其中，从属权利要求9在此特定地设置有对作为用于补偿的环境参量的压力的考虑，并且该压力可特定地作用到重力平衡系统上并且可在此被测量。从属权利要求10和11涉及测量作为环境参量的实际温度并且涉及补偿温度引起的偏差。从属权利要求12为了补偿相应的效应又设置有对作用到端部执行器上的过程力的检测。最后，从权利要求13至15涉及如下情况，即，操纵器是多轴机器人并且涉及特定地基于这些变量来量身制作的设计方案。附图说明本专利技术的另外的细节、特征、目标和优点接下来根据仅一个优选的实施例的附图来阐述。其中：图1显示了带有在操纵器处用于加工工件的端部执行器的用于实施根据建议的方法的组件的示意图，和图2显示了在NC控制与附加软件模块之间用于执行根据建议的方法的接口的原理图。具体实施方式根据建议的方法用于在通过在操纵器2处的端部执行器4加工工件3期间补偿操纵器2的工作点1(也称为工具中心点(TCP))的偏差。相应的组件在图1中示出。在所示出的实施例中，端部执行4是焊接装置4a而工件3是飞机结构构件3a。在根据建议的方法中，为了加工工件3而执行用于操控操纵器2的指令顺序。该指令顺序一方面可以是NC程序，其由单个NC指令构成。然而还可以是如下指令顺序，其首先由NC程序的NC指令制订。该制订在此可包括不同的计算步骤，尤其例如运动学变换、插值或轨迹规划。该执行常常在NC控制11a中实现，其在以下将进一步说明。根据建议，基于该指令顺序产生相应于理论位置6的理论位置信息5。理论位置6(即工作点1的理论位置6)于是由指令顺序直接地或通过一个或多个如以上示例性地说明的计算步骤来得出。理论位置信息5现在相应于如下控制数据，其由指令顺序的执行产生并且应利用这些控制数据来操控操纵器2，由此工作点1位于理论位置6处。不仅工作点1而且理论位置6在此除了以三维的纯位置说明之外还可包括例如同样的以三维的定向说明。接下来，在这两个可行性方案之间且必要时工作点1或理论位置6的另外的要素之间不作区分。理论位置信息5还可相应地为控制数据(利用其操控操纵器2)的进程或时间顺序。根据建议，基于理论位置信息5设定操纵器2的工作点1的理论位置信息5。现在考虑提前通过测出所测定的相关性以用于补偿，该相关性根据不同的边界条件建立理论位置6的工作点1的偏差。根据建议，为此设置成，利用与理论位置信息5相关的补偿参数组7来处理理论位置信息5以用于测定补偿值8。该处理可以是原则上任意的运算操作。根据建议，根据补偿值8调整理论位置信息5以用于平衡在工作点1的实际位置10与理论位置6之间的偏差9。补偿值8于是应使该偏差9相对于不考虑补偿值8的情况尽可能变小。在此，可同样如理论位置信息5那样将补偿值8提供给操纵器2，从而在操纵器2中实现该处理。以上对于理论位置的空间性的确定符合意义地也适用于实际位置10。备选地或附加地，也可在独立于操纵器2的控制装置11中实现理论位置信息的调节，从而仅仅利用在该意义中被调节的理论位置信息5来操控操纵器2。该控制装置11可原则上为任意的数据处理装置且尤其是计算机、例如工业PC等。然而在此，可如以上已经说明的那样，理论位置信息5根据补偿值8的该调节不足以完全消除偏差9。也就是说，常常并非所有在加工工件3期间出现的可能导致偏差9的效应可通过先前测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在通过在操纵器(2)处的端部执行器(4)加工工件(3)期间补偿操纵器(2)的工作点(1)的偏差的方法，其中，为了加工所述工件(3)而执行用于操控所述操纵器(2)的指令顺序，并且基于所述指令顺序产生相应于理论位置(6)的理论位置信息(5)，基于所述理论位置信息(5)设定所述操纵器(2)的工作点(1)，其中，利用与所述理论位置信息(5)相关的补偿参数组(7)来处理所述理论位置信息(5)以用于测定补偿值(8)，并且根据所述补偿值(8)调节所述理论位置信息(5)以用于平衡在所述工作点(1)的实际位置(10)与所述理论位置(6)之间的偏差(9)，其特征在于，在所述工件(3)的加工期间测量所述实际位置(10)，基于在所测得的实际位置(10)与所述理论位置(6)之间的对比测定修正值(12)并且基于所述修正值(12)在加工所述工件(3)期间调节所述补偿参数组(7)以用于减少所述偏差(9)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.29 DE 102014119654.61.一种用于在通过在操纵器(2)处的端部执行器(4)加工工件(3)期间补偿操纵器(2)的工作点(1)的偏差的方法，其中，为了加工所述工件(3)而执行用于操控所述操纵器(2)的指令顺序，并且基于所述指令顺序产生相应于理论位置(6)的理论位置信息(5)，基于所述理论位置信息(5)设定所述操纵器(2)的工作点(1)，其中，利用与所述理论位置信息(5)相关的补偿参数组(7)来处理所述理论位置信息(5)以用于测定补偿值(8)，并且根据所述补偿值(8)调节所述理论位置信息(5)以用于平衡在所述工作点(1)的实际位置(10)与所述理论位置(6)之间的偏差(9)，其特征在于，在所述工件(3)的加工期间测量所述实际位置(10)，基于在所测得的实际位置(10)与所述理论位置(6)之间的对比测定修正值(12)并且基于所述修正值(12)在加工所述工件(3)期间调节所述补偿参数组(7)以用于减少所述偏差(9)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述理论位置信息(5)由NC-控制(11a)、尤其根据插值和/或变换基于所述指令顺序来产生，优选地，所述理论位置信息(5)由NC控制(11a)在一插值节拍中产生并且在所述插值节拍中实现所述补偿参数组(7)的调节以用于减少所述偏差(9)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在一运行的附加软件模块(13)中实现利用与所述理论位置信息(5)相关的补偿参数组(7)来处理所述理论位置信息(5)以用于测定补偿值(8)和调节所述补偿参数组(7)以用于减小所述偏差(9)，所述附加软件模块(13)经由所述NC控制(11a)的连结接口(14)与所述NC控制在数据技术上联通。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述连结接口(14)基于所述NC控制(11a)的运行事件在数据技术上调用所述附加软件模块(13)。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述附加软件模块(13)经由所述连结接口(14)接收所述操纵器(2)的状态信息、尤其包括所述实际位置(10)和/或所述理论位置信息(5)和/或所述理论位置(6)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在加工所述工件(3)期间，通过光学位置传感器(15)、尤其激光追踪器(15a)测量所述实际位置(10)，优选地，所述光学位置传感器(15)经由运行的测量软件(18)与所述NC控制(11a)和/或所述附加软件模块(13)在数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：M施托伊克，
申请(专利权)人：布勒特耶自动控制设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE