自主测量机器人系统技术方案

本发明专利技术涉及自主测量机器人系统，特别是对工件进行自主测量的系统。该系统包括在生产环境中自主移动的移动机器人。该生产环境具有生产多个不同工件的多个生产设施，每个移动机器人包括：得出移动机器人在生产环境中位置的空间定位系统；提供移动机器人移动性的自主导航与推进单元；向至少一个其它移动机器人和/或计算与存储系统提供数据链路的无线通信接口，第一移动机器人包括具有一个或更多个传感器的传感器装置，并使用所述传感器以在生产设施的至少一个子集中的每一者处识别待测量工件，并确定该工件的至少粗略位置；第一或第二移动机器人包括具有用于测量工件并获得测量数据的探头的测量臂；和向计算与存储系统提供测量数据的无线通信接口。数据的无线通信接口。数据的无线通信接口。

【技术实现步骤摘要】
自主测量机器人系统


[0001]本专利技术关于诸如工厂之类的生产环境中的生产过程的质量保证领域。更具体地，本专利技术涉及一种包括一个或更多个移动机器人的系统，这些移动机器人用于特别是自主地测量生产环境中的生产过程的输出的样品。
[0002]本专利技术特别涉及将智能解决方案部署到各种类型的生产线，特别是用于在生产过程期间，在智能工厂环境中的生产线处的智能和适应性质量控制的任务。根据本专利技术的系统可以应用于任何类型的生产线。

技术介绍

[0003]在工件或产品的工业生产期间，通常的做法是测量其不同组件的特征和性质。这些测量可以在特殊的测量单元中借助于接触式或非接触式测量计来执行，例如，基于激光或摄影测量原理。例如，在DE19544240A1中公开了这种过程。
[0004]为了对产品进行监测和质量控制，以及为了得到统计、报告和通知，对这些产品的物理性质进行测量，最重要的性质之一是几何形状。目前发展水平的工业解决方案可能依赖于固定的测量协议，这通常涉及到在生产链的特定的预定工位处执行测量的静止平台。例如，这可以涉及在生产时在线或在专用的计量室中通过专用的坐标测量机器来获取样品并对其进行检查。
[0005]US 7,672,500公开了一种用于监测和可视化生产过程的输出的方法，该生产过程的输出材料或物品是由一个或更多个检查单元来进行检查的。检查单元扫描或以其它方式检查由生产过程正在生产的一系列物品或材料中的每一者，并且生成表示所检查的物品中的每一者的图像，其中，物品之间的差异可以进行视觉上的编码。EP3045992B1公开了生产过程中出现的误差的补偿。
[0006]在受控生产过程中生产的量可以处于单件产品与大量产品之间的范围内。各个零件是在生产设施中生产的，该生产设施可以包含广泛规模的不同生产技术和工艺。取决于具体的生产技术，设施的安装设置可以变化。待生产的零件是由定义该零件的理论尺寸的标称数据来指定的(可选地，该标称数据与适当的公差相组合)。公差定义了标称数据的指定理论尺寸与所生产零件的实际尺寸之间的可接受偏差。
[0007]这种测量需要人的交互，以用于在不同的生产设施处收集样品工件、将它们运输至测量台、测量样品工件以及可选地将它们返回到生产设施。这需要经特定培训的人员，以便避免在选择适当的样品时的错误以及在移动通过生产环境时的事故。而且，一些生产环境可能对人类健康有害或有危险。
[0008]因此，期望能够自主地执行这种收集和测量，而无需人的交互并且存在于生产环境中。特别地，期望可以对来自存在于生产环境中的多个不同生产设施的工件自主地执行这种收集和测量。
[0009]WO 2019/234249 A1总体上公开了在生产环境中使用移动载具。然而，所公开的测量功能不是非常准确或者要求在生产环境中存在固定的坐标测量机器。因此，期望在测量
台上以高灵活性和高精度自主地执行测量。

技术实现思路

[0010]因此，本专利技术的目的是提供一种控制生产设施中的对象的生产过程的改进方法和改进系统。
[0011]另一目的是提供这样一种方法和系统，即，该方法和系统需要很少的人类操作者或者不涉及人类操作者，即，完全或基本上完全自主地工作。
[0012]另一目的是提供这样一种方法和系统，即，该方法和系统例如通过允许更快地检查所生产的工件的尺寸以及响应于该检查而更快地采取校正动作来提高产品的输出质量并减少废料。
[0013]另一目的是提供一种允许加速闭合生产闭环的方法和系统。
[0014]另一目的是提供这样一种方法和系统，即，该方法和系统可以与现有的生产设施一起使用，而无需调整所述生产设施。
[0015]这些目的中的至少一个目的是通过根据权利要求1所述的对工件进行自主测量的系统、根据权利要求14所述的方法和/或本专利技术的从属权利要求来实现的。
[0016]本专利技术的第一方面涉及一种对工件进行自主测量的系统。该系统包括一个或更多个移动机器人，所述一个或更多个移动机器人被配置成在生产环境中自主移动，该生产环境包括生产多个不同的工件的多个生产设施。所述移动机器人中的各个移动机器人包括：空间定位系统，该空间定位系统用于得出移动机器人在生产环境中的位置；自主导航与推进单元，该自主导航与推进单元被配置成提供移动机器人在生产环境中的移动性；以及无线通信接口，该无线通信接口向至少一个其它移动机器人和/或向计算与存储系统提供数据链路。根据本专利技术的这个方面，第一移动机器人包括传感器装置，该传感器装置包括一个或多个传感器，该第一移动机器人被配置成使用所述传感器中的一个或更多个传感器，以在所述生产设施的至少子集中的各个生产设施处自主地识别(identify)待测量的工件，并且确定工件的至少粗略位置，该至少粗略位置允许对该工件进行收集和/或测量。第一移动机器人或第二移动机器人是测量机器人，该测量机器人包括：具有探头(probe)的测量臂，该探头用于测量测量台上的工件并且获得关于所测量的工件的测量数据；以及第一无线通信接口，该第一无线通信接口被配置成向计算与存储系统提供所获得的测量数据。
[0017]根据所述方法的一个实施方式，第一移动机器人(“拾取机器人”)包括末端执行器(诸如抓取工具)，该末端执行器被配置用于对工件进行收集、保持以及受控释放。将第一移动机器人配置成收集(拾取)所识别的工件、将工件运输至测量台以及将工件定位在测量台上。将第一移动机器人(或者在第二移动机器人是系统的一部分的另选例中)或者第二移动机器人配置用于使用探头来测量测量台上的工件。
[0018]根据该系统的一些实施方式，该系统包括计算与存储系统，该计算与存储系统被配置用于接收所获得的测量数据。特别地，该计算与存储系统被配置作为雾计算与存储系统或云计算与存储系统；被配置用于执行云分析，和/或被配置成控制生产设施的至少一个子集。
[0019]根据该系统的另一实施方式，将计算与存储系统配置成例如连续且实时地向至少第一移动机器人提供任务数据，其中，该任务数据包括以下项中的至少一项：
[0020]关于第一移动机器人随后接近所述多个生产设施的顺序的顺序信息；
[0021]关于生产设施的位置的位置信息和/或第一移动机器人到该顺序中的下一生产设施的路径；
[0022]多个不同的工件的识别信息，该识别信息允许利用第一移动机器人的传感器装置来识别工件；以及
[0023]多个不同的工件的位姿信息，该识别信息与相应工件被测量所需要或预定的位姿相关，例如与第一移动机器人正将工件定位在测量台上时该工件所需要的位姿相关。
[0024]在一个实施方式中，将计算与存储系统配置成使用一个或更多个所测量的工件的测量数据来通过计算与存储系统控制所述生产设施中的一个或更多个生产设施。
[0025]在另一实施方式中，将计算与存储系统配置成：使用一个或更多个所测量的工件的测量数据来生成经调整的任务数据，该经调整的任务数据包括与所述第一移动机器人中的一个或更多个第一移动机器人的经调整的任务有关的计算机可读指令。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对工件(2)进行自主测量的系统(40)，所述系统包括一个或更多个移动机器人(41、42、44、45)，所述一个或更多个移动机器人被配置成在生产环境(1)中自主移动，所述生产环境包括生产多个不同的工件(2)的多个生产设施(47a至47f)，所述一个或更多个移动机器人中的每一者包括：空间定位系统，所述空间定位系统用于得出该移动机器人(41、42、44、45)在所述生产环境(1)中的位置，自主导航与推进单元，所述自主导航与推进单元被配置用于提供该移动机器人在所述生产环境(1)中的移动性，无线通信接口，所述无线通信接口向至少一个其它移动机器人(41、42、44、45)和/或向计算与存储系统(48)提供数据链路，其特征在于，第一移动机器人(41、45)包括传感器装置，所述传感器装置包括一个或更多个传感器，并且被配置成使用所述传感器中的一个或更多个传感器，在所述生产设施(47a至47f)的至少一个子集中的各个生产设施处识别(120)待测量的工件(2)，并且确定(130)所述工件的至少粗略位置，所述至少粗略位置允许对所述工件(2)进行收集(140)和/或测量(160)，并且所述第一移动机器人(45)或第二移动机器人(42、44)包括：具有探头(59)的测量臂(52)，所述探头用于测量(160)所述工件(2)并且获得关于所测量的工件的测量数据，以及第一无线通信接口，所述第一无线通信接口被配置用于向所述计算与存储系统(48)提供所获得的测量数据。2.根据权利要求1所述的系统(40)，其中，所述第一移动机器人(41、45)包括末端执行器(55)、特别是抓取工具，所述末端执行器(55)被配置用于对所述工件(2)进行收集(140)、保持以及受控释放；所述第一移动机器人(41、45)被配置成：收集(140)所识别的工件(2)、将所述工件运输至测量台(49)以及将所述工件定位(150)在所述测量台上；并且所述第一移动机器人(45)或所述第二移动机器人(42、44)被配置用于使用所述探头(59)测量(160)所述测量台(49)上的所述工件(2)。3.根据权利要求1或2所述的系统(40)，所述系统包括所述计算与存储系统(48)，所述计算与存储系统(48)被配置用于接收所获得的测量数据，特别是其中，所述计算与存储系统：被配置作为雾计算与存储系统或云计算与存储系统；被配置用于执行云分析；和/或被配置成控制所述生产设施(47a至47f)的至少一个子集。4.根据前述权利要求中任一项所述的系统(40)，其中，所述计算与存储系统(48)被配置成至少向所述第一移动机器人(41、45)提供任务数据、特别是连续且实时地提供任务数据，其中，所述任务数据包括以下项中的至少一项：
关于所述第一移动机器人(41、45)随后接近(110)所述多个生产设施(47a至47f)的顺序的顺序信息；关于所述生产设施(47a至47f)的位置和/或所述第一移动机器人(41、45)到所述顺序中的下一生产设施(47a至47f)的路径的位置信息；多个不同的工件(2)的识别信息，所述识别信息允许利用所述第一移动机器人(41、45)的传感器装置来识别(120)所述工件；以及多个不同的工件(2)的位姿信息，所述识别信息与所述工件(2)被测量所需要的位姿相关，特别是与所述第一移动机器人将所述工件(2)定位(150)在所述测量台(49)上时所述工件(2)所需要的位姿相关，特别是其中，所述计算与存储系统(48)被配置成使用一个或更多个所测量的工件(2)的所述测量数据来通过所述计算与存储系统(48)控制(250)所述生产设施(47a至47f)中的一个或更多个生产设施；和/或生成(230)经调整的任务数据，所述经调整的任务数据包括与所述第一移动机器人(41、45)中的一者或更多者的经调整的任务有关的计算机可读指令。5.根据前述权利要求中任一项所述的系统(40)，所述系统包括多个第一移动机器人(41)以及至少一个第二移动机器人(42、44)，特别是其中，为了允许移动机器人(41、42、44)在所述生产环境(1)中移动，所述移动机器人(41、42、44)的第一子集包括轮，并且所述移动机器人(41、42、44)的第二子集包括腿，特别是其中，每个子集包括至少一个第一移动机器人(41)。6.根据权利要求2至5中任一项所述的系统(40)，所述系统包括至少一个第一移动机器人(41)和至少一个第二移动机器人(42、44)，其中，所述第二移动机器人(42、44)包括所述测量臂(52)；并且所述第一移动机器人(41)和所述第二移动机器人(42、44)各自包括所述第一无线通信接口或第二无线通信接口，其中，所述第一无线通信接口和所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：赫克斯冈技术中心，
类型：发明
国别省市：