WO2007041993A1

WO2007041993A1 - Controlling workpiece machining machines

Info

Publication number: WO2007041993A1
Application number: PCT/DE2006/001759
Authority: WO
Inventors: Jörg SIEGERT; Bernhard Gottwald
Original assignee: Universitaet Stuttgart
Current assignee: Universitaet Stuttgart
Priority date: 2005-10-10
Filing date: 2006-10-09
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2008-04-10
Also published as: DE102005048812B4; DE102005048812A1

Abstract

The invention relates to a machine controlling method for controlling a workpiece machining machine (1), during which a position is determined while using a pointer (5) that is detected without contact, and a desired machining is determined therefor. To this end, the invention provides that in response to the detected pointer coordinates, a list of possible machining steps (4e) is automatically generated and made available for selection.

Description

Steuerung werkstückbearbeitender Maschinen Control of workpiece-processing machines

Beschreibungdescription

Die vorliegende Erfindung betrifft das Oberbegrifflieh Beanspruchte und befasst sich somit mit einem Maschinensteuerungsverfahren.The present invention relates to the generic term and is thus concerned with a machine control method.

Numerisch gesteuerte Maschinen nehmen heute in der industriellen Fertigung eine immer größere Rolle ein. Sie werden sowohl für die Fertigung einzelner Teile als auch in der Serienproduktion, etwa als Schweißroboter im Automobilkarosseriebau, eingesetzt. In vielen, jedoch nicht allen Fällen existiert zwar ein Datensatz, der das zu bearbeitende Werkstück detailliert beschreibt, etwa in Form von CAD-Daten. Selbst mit solchen Daten ist aber die Programmierung der numerisch gesteuerten Bearbeitungsmaschine oftmals noch mit erheblichem Aufwand verbunden. Es kann überdies, gerade in der Serienfertigung, vorkommen, dass bei einer Reihe von Bauteilen ad hoc Änderungen an einzelnen vorgenommen werden müssen, etwa dann, wenn Qualitäts- oder Toleranzprobleme beobachtet werden und zum Beispiel im Karosseriebau die optimale Lage von Schweißnähten nicht mehr gewährleistet ist.Numerically controlled machines are playing an increasingly important role in industrial manufacturing today. They are used both for the production of individual parts as well as in series production, such as welding robots in automotive body construction. In many, but not all cases, there is a data record that describes the workpiece to be processed in detail, for example in the form of CAD data. Even with such data, however, the programming of the numerically controlled processing machine is often associated with considerable effort. It may also occur, especially in mass production, that in a number of components ad hoc changes must be made to individual, such as when quality or tolerance problems are observed and, for example, in the body shop, the optimal position of welds is no longer guaranteed ,

Es gibt eine Vielzahl von Ansätzen zur Programmierung werkstückbearbeitender Maschinen, zu denen, sofern nichts Anderes erwähnt wird, für Zwecke der vorliegenden Erfindung auch und gerade Roboter mit in mehreren Freiheitsgraden beweglichen Roboterarmen gerechnet werden. So kann, ausgehend alleine von CAD-Daten, ein Maschinensteuerungsprogramm festgelegt werden. Während dies bei einfachen Problemen wie dem Bohren von Lö- ehern in gegebener geometrischer Ausrichtung zueinander in flache Bleche noch problemfrei möglich ist, treten erhebliche Probleme bei komplexen Strukturen auf, insbesondere dann, wenn die Bearbeitung sukzessive an unterschiedlichen Ferti- gungsstationen vorzunehmen ist, wie dies im Automobilbau der Fall ist, wo etwa an einer ersten Station geschweißt, an einer zweiten Station gebohrt und an einer dritten Station zusammengefügt oder lackiert werden soll, weil sich hier Unge- nauigkeiten an einer Station später nachteilig auswirken kön- nen.There are a variety of approaches to programming work piece processing machines, to which unless otherwise noted, for purposes of the present invention, even robots having robotic arms movable in multiple degrees of freedom are also contemplated. So, starting from CAD data alone, a machine control program can be defined. While this is a problem with simple problems such as drilling If, in a given geometrical alignment with one another, flat sheets are still possible without problems, considerable problems arise in complex structures, in particular if the processing is to be carried out successively at different production stations, as is the case in the automotive industry, such as at a first Welded station, drilled at a second station and to be joined or painted at a third station, because inaccuracies at one station can later adversely affect this.

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

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

Verwiesen wird in diesem Zusammenhang insbesondere auf die folgenden Veröffentlichungen: Patent abstract 63052203 A, JP patent abstract 63245359 A, JP patent abstract 2002172575, JP patent abstract 56140414 A, JP patent abstract 0325591, JP patent abstract 10138182 A, JP patent abstract 60256802 A, JP patent abstract 61182106 A, JP patent abstract 04322305 A, JP patent abstract 62165213, US-PS 6,352,354 Bl und Lehrbücher wie „HANDBOOK OF INDUSTRIAL ROBOTICS", ISBN 0-471-17783- 0 von S. Y. Nof, oder „INDUSTRIEROBOTERHANDBUCH FÜR INDUSTRIE UND WISSENSCHAFT", herausgegeben von H. -J. Warnecke und R. D. Schraft .Reference is made in this connection, in particular to the following publications: Patent abstract 63052203 A, JP patent abstract 63245359 A, JP patent abstract 2002172575, JP patent abstract 56140414 A, JP patent abstract 0325591, JP patent abstract 10138182 A, JP patent abstract 60256802 A, JP patent abstract 61182106 A, JP patent abstract 04322305 A, JP patent abstract 62165213 , US Patent 6,352,354 Bl and textbooks such as "HANDBOOK OF INDUSTRIAL ROBOTICS", ISBN 0-471-17783- 0 by SY Nof, or "INDUSTRIAL BOOK OF INDUSTRY AND SCIENCE" edited by H. -J. Warnecke and RD Schraft.

Aus der DE 102 15 167 Cl ist eine Anordnung und Laserpointer zur Kommandierung eines semiautonomen Systems bekannt . Die bekannte Anordnung umfassf eine Kamera zur Überwachung eines Arbeitsfeldes und einen von einem Bediener handgehaltenen La- serpointer zur Markierung von Objektpunkten im Arbeitsfeld. Um - auch bei hellem Umgebungslicht - eine gute Erkennbarkeit der durch den Laserpointer markierten Objektpunkte durch die Kamera sicherzustellen, ist der Laserpointer erfindungsgemäß so gestaltet, dass er Strahlung auf mindestens zwei unter- schiedlichen Abstrahlfrequenzen abstrahlt, und die Kamera ist mit einem Filter versehen, der für mindestens eine der Abstrahlfrequenzen des Laserpointers durchlässig ist, das Umgebungslicht jedoch unterdrückt. Es wird in der Schrift unter anderem vorgeschlagen, dass ein Bediener zur Kommandierung eines Roboters mit Hilfe eines Computers an den Roboter einen Befehl absetzt und anschließend bzw. gleichzeitig den Laserpointer auf eine ausgewählte Stelle im Ablagebereich richtet, wobei der sichtbare Strahl des Laserpointers dem Bediener genau den Raumpunkt anzeigt, auf den der Laserpointer ge- richtet ist. Der Bediener muss einen Auslöseknopf drücken, wenn er den Laserpointer auf eine gewünschte Stelle ausgerichtet hat, wodurch ein auf dem Laserpointer angeordneter Funksender ein Funksignal aussendet; dieses Funksignal wird durch den mit der Rechnereinheit des Roboters verbundenen Funkempfänger aufgenommen und triggert eine Bildaufnahme durch die Kamera. Zweckmäßigerweise soll der Bediener ein akustisches Feedback erhalten, wenn der Laserpunkt erkannt wurde. Weiterhin erhält der Bediener eine Rückmeldung darüber, dass eine Bildaufnahme getriggert wurde, aber kein Laserpunkt von der Kamera erkannt werden konnte (was darauf hindeutet, dass der Laserpunkt außerhalb des Sichtbereichs der Kamera war) . Der Bediener kann dann zur Korrektur bzw. Wiederholung der Markierung des gewünschten Ortes aufgefordert werden. Weiterhin wird als vorteilhaft erwähnt, in der Rechnereinheit eine Überprüfung dahingehend vorzunehmen, ob der gewünschte Ablageort, eine markierte Raumzone etc. zuläs- sig ist und gegebenenfalls eine Fehlermeldung für den Bediener auszugeben. Es wird auch vorgeschlagen, dass neben einer Kommandierung des semiautonomen Systems, bei der dieses System interaktiv durch den Bediener geführt wird, der dem System in Abhängigkeit von den jeweils zu bearbeitenden Aufga- ben interaktive Befehle gibt, das semiautonome System auch in einem rechnergestützten Modus betrieben werden kann, in welchem das semiautonome System von einer Kontrollstation empfängt, in der ein (fest vorgegebenes) Arbeitsprogramm für das semiautonome System abgelegt ist, welches dann von dem System sequenziell abgearbeitet wird. Neben der bedienergesteuerten Kommandierung des semiautonomen Systems und dem rechnergestützten Modus sollen Mischformen der Kommandierung möglich sein, bei denen bestimmte Arbeiten vollautomatisch durchgeführt werden, andere jedoch interaktiv kommandiert werden.From DE 102 15 167 Cl an arrangement and laser pointer for commanding a semi-autonomous system is known. The known arrangement comprises a camera for monitoring a working field and a laser pointer hand-held by an operator for marking object points in the working field. In order to ensure good visibility of the object points marked by the laser pointer through the camera, even in bright ambient light, the laser pointer is designed in such a way that it emits radiation at at least two different emission frequencies, and the camera is provided with a filter which is transparent to at least one of the emission frequencies of the laser pointer, but the ambient light is suppressed. Among other things, it is proposed in the document that an operator command a robot by means of a computer to the robot a command and then or simultaneously directs the laser pointer to a selected location in the storage area, the visible beam of the laser pointer exactly to the operator indicates the point in space to which the laser pointer is directed. The operator must press a release button when he has aligned the laser pointer to a desired location, whereby a laser pointer positioned on the laser pointer Radio transmitter emits a radio signal; This radio signal is picked up by the radio receiver connected to the computer unit of the robot and triggers an image acquisition by the camera. Conveniently, the operator should receive an acoustic feedback when the laser spot has been detected. The operator also receives feedback that an image capture was triggered but no laser spot could be detected by the camera (indicating that the laser spot was out of the camera's field of view). The operator can then be asked to correct or repeat the marking of the desired location. Furthermore, it is mentioned as advantageous to make a check in the computer unit as to whether the desired storage location, a marked room zone, etc. is permissible and, if appropriate, output an error message for the operator. It is also suggested that in addition to commanding the semi-autonomous system, where this system is interactively managed by the operator, who gives interactive commands to the system depending on the tasks being processed, the semi-autonomous system is also operated in a computer-aided mode can be, in which the semi-autonomous system receives from a control station in which a (fixed) work program for the semi-autonomous system is stored, which is then processed by the system sequentially. In addition to the user-controlled commanding of the semi-autonomous system and the computer-aided mode, mixed forms of commanding are to be possible, in which certain tasks are carried out fully automatically, but others are commanded interactively.

Dieses System löst nicht das Problem, wie eine bestehende Programmierung auf optimale Weise geändert werden kann. Aus der DE -100 23 668 Al ist ein Verfahren und Assistenzsystem zur Unterstützung der Arbeitsplanung für einen Ferti- gungsprozess bekannt. Dieses soll einen mehrstufigen Ent- scheidungsprozess zur Erzeugung eines Arbeitsplans für einen _ Fertigungsprozess unterstützen. Der Entscheidungsprozess geht von einer Aufgabenstellung aus, welche die dem Entscheidungsprozess zugrundeliegende Ausgangssituation eindeutig charakterisieren soll. Es soll insbesondere der Entscheidungsprozess von einem featurebasierten CAD-Modell des zu fertigenden Werkstücks ausgehen. Der Entscheidungsprozess soll hierarchisch aufeinander aufbauende Einzelentscheidungen umfassen, die in Form eines Entscheidungsbaums miteinander verknüpft sind. Zur Unterstützung der Erzeugung eines Arbeitsplans soll ein Assistenzsystem zum Einsatz kommen, das an eine Datenbank gekoppelt ist, in der die in der Vergangenheit gefällten EinzelentScheidungen als Fälle gespeichert sind, wobei diejenigen Fälle, welche hierarchisch aufeinander aufbauenden Einze- 1entScheidungen entsprechen, relational miteinander verknüpft sind. Weiterhin soll das bekannte Assistenzsystem für jede einzelne Entscheidung ein benutzerdefiniertes Ähnlichkeitsmaß zur Verfügung stellen, mit Hilfe dessen bewertet wird, wie gut ein zu dieser EinzelentScheidung in der Datenbank gespeicherter Fall als Lösung für diese Einzelentscheidung geeignet sein soll. Die Anpassung dieses Falls an die aktuelle Einze- lentScheidung soll über spezifische Regeln erfolgen.This system does not solve the problem of how an existing programming can be optimally changed. From DE-100 23 668 Al a method and assistance system for supporting the work planning for a manufacturing process is known. This is intended to support a multi-level decision process for the generation of a work plan for a production process. The decision-making process is based on a task which should clearly characterize the initial situation underlying the decision-making process. In particular, the decision-making process should start from a feature-based CAD model of the workpiece to be manufactured. The decision-making process should comprise hierarchically individual decisions that are linked together in the form of a decision tree. In order to support the generation of a work plan, an assistance system is to be used, which is linked to a database in which the individual decisions made in the past are stored as cases, whereby those cases which correspond to hierarchically consecutive individual assignments are relationally linked to one another , Furthermore, the known assistance system should provide a user-defined measure of similarity for each individual decision, with the aid of which it is assessed how well a case stored in the database for this individual decision should be suitable as a solution for this individual decision. The adaptation of this case to the current one-time decision should be made by means of specific rules.

Auch aus diesem Dokument lässt sich nicht entnehmen, wie eine optimale Umprogrammierung einer Maschinensteuerung vorgenommen werden kann. Die bekannten Methoden sind jedoch immer noch umständlich und insbesondere dann ungeeignet, wenn eine Maschinensteuerung sehr schnell und dennoch sicher umprogrammiert werden soll.Also from this document can not be deduced how an optimal reprogramming a machine control can be made. However, the known methods are still cumbersome and in particular unsuitable when a machine control should be reprogrammed very quickly and yet safe.

_ Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.The object of the present invention is to provide new products for commercial use.

Die Lösung dieser Aufgabe wird in unabhängiger Form beansprucht. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Un- teransprüchen.The solution to this problem is claimed in an independent form. Preferred embodiments can be found in the subclaims.

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

Die erste Erkenntnis mit Bedeutung für die vorliegende Erfindung ist somit darin zu sehen, dass die Programmierung einer Maschinensteuerung signifikant dadurch verbessert wird, dass - zu einer jeweils erfassten Zeigerkoordinate nicht gewartet wird, bis ein Benutzer eine gewünschte Bearbeitung bestimmt, sondern vielmehr auf eine Datenbank zugegriffen wird, in der wahrscheinlichste Bearbeitungen für bestimmte Positionen abgelegt sind, oder durch Erfahrungswerte mögliche Bearbei- tungsschritte vorhergesagt werden, um aus dieser eine Liste von möglichen Bearbeitungsschritten an der erfassten Zeigerkoordinate zu generieren und für die Auswahl verfügbar zu ma- chen. Durch die Vorgabe einer Liste möglicher Bearbeitungs- schritte, aus denen ein Benutzer auswählen kann, wird dann eine auf sehr einfache Weise durchführbare eigentliche Programmierung möglich, so dass die Programmierung der Maschi- _ nensteuerung nicht mehr ausschließlich nur von höchst spezialisierten Fachleuten vorgenommen werden kann, sondern bereits auch beispielsweise von qualifizierten Facharbeitern, die in einer Fertigungslinie ein Problem beobachten, welches sich ohne weiteres durch geringfügige Änderung eines Bearbeitungs- programmes beheben lässt. Beispiele hierfür sind etwa geringfügige Verschiebungen einer Schweißnaht, Änderungen eines Schweißlinienmmusters in der laufenden Fertigung, Änderungen von Sprührichtungen und -bahnen usw. , die von einem Arbeiter am Fließband erkannt werden. Die Generierung von Listen mög- licher Bearbeitungsschritte erlaubt es, auch ohne Programmiersprachenkenntnisse derartige Änderungen vorzunehmen, ist schnell und erlaubt somit eine nahezu instantane Verbesserung und Reaktion auf FehlJustierungen und dergleichen. Die Gesamtanlaufzeiten einer Fertigungsstraße mit einer Vielzahl von gesteuerten, Werkstücke bearbeitenden Maschinen bis zum reibungslosen Ablauf kann damit ohne weiteres erheblich verkürzt werden.The first finding of significance for the present invention is thus to be seen in that the programming of a machine control is significantly improved by not waiting for a respective acquired pointer coordinate until a user determines a desired processing, but rather accessing a database where most likely edits are made for specific positions, or by experience values predicted possible processing steps to generate from this a list of possible processing steps on the acquired pointer coordinate and available for selection. chen. By specifying a list of possible processing steps from which a user can select, an actual programming which can be carried out in a very simple manner becomes possible, so that the programming of the machine control can no longer be performed exclusively by highly specialized experts. but also, for example, by qualified skilled workers who observe a problem in a production line, which can easily be remedied by slightly changing a machining program. Examples include minor displacements of a weld, changes in a weld line pattern in current production, changes in spray directions and orbits, etc. that are recognized by a worker on the assembly line. The generation of lists of possible processing steps makes it possible to make such changes even without knowledge of programming languages, is fast and thus permits an almost instantaneous improvement and reaction to maladjustments and the like. The overall start-up times of a production line with a large number of controlled, workpiece-processing machines until they run smoothly can thus be shortened considerably.

In einer bevorzugten Variante wird es sich bei der werkstück- bearbeitenden Maschine um eine CNC-, Montage-, Handhabe-,In a preferred variant, the workpiece-processing machine is a CNC, assembly, handle,

Meß-, Füge-, Bohr-, Dreh-, Fräs- und/oder Schweißvorrichtung handeln. Als Werkstückbearbeitung im Sinne der Erfindung wird dabei nicht nur eine formändernde, oberflächenverändernde, trennende, montierende und/oder fügende, sondern gegebenen- falls auch durch Vermessung oder Analyse bearbeitende bzw. handhabende Behandlung verstanden. Es ist auch möglich, mit dem Verfahren nicht nur die Serienfertigung in größerenMeasuring, joining, drilling, turning, milling and / or welding device act. In this context, workpiece machining in the sense of the invention is understood to mean not only a shape-changing, surface-altering, separating, mounting and / or joining, but possibly also treatment or handling by measurement or analysis. It is also possible with the process not only mass production in larger

_ ¹J _ Stückzahlen einer Vielzahl von Einheiten, wie Automobilkarosserien oder dergleichen zu verbessern, sondern es können auch Einzelstücke nach der Erfindung hergestellt werden. So kann beispielsweise für ein Werkstück die Anzahl der unterschied- lieh großen Bohrungen und/oder Fräsungen und deren Ausführun- gen wie Durchmesser und Bohrtiefe sowie z. B. Absenkungen festgelegt werden, was auch von Handskizzen oder dergleichen leicht abgenommen werden kann/ Ohne dass dann im Betrieb noch jede Position, an der ein Loch gewünscht wird, einzeln ange- fahren werden muss, kann ein Bediener, nach Fixieren des_ ¹ J _ Pieces of a plurality of units, such as automobile bodies or the like to improve, but it can also be produced individual pieces according to the invention. For example, for a workpiece, the number of different borrowed holes and / or millings and their versions such as diameter and depth and z. B. subsidence can be set, which can be easily removed even by hand sketches or the like / Without then still every position at which a hole is desired, must be individually approached in operation, an operator, after fixing the

Werkstückes auf einem Maschinentisch, zunächst für jede Position, die er etwa von Hand eingemessen hat, durch einfaches Zeigen auf eine Position einen jeweiligen Bearbeitungsschritt aus der Liste der noch abzuarbeitenden oder während der vor- anschreitenden Programmierung noch auszuwählenden Bearbeitungsschritte auswählen, wobei die Maschine nach Abschluss der Steuerung ohne kompliziertes Einmessen der Lage des fixierten Werkstückes sofort mit der Bearbeitung beginnen kann, was gegebenenfalls hinter einer Schalldämmhaube geschehen kann. Im Extremfall könnte die Liste im übrigen auch durch als vor Zeigen auf eine gewünschte Bearbeitungsposition fest vorgegebener Bearbeitungsschritt definiert sein. Dann wäre bevorzugt noch auszuwählen zwischen der Wahl dieses festen Schrittes oder dem Verwerfen der Position als falsch gewählt.Workpiece on a machine table, first for each position, which he has measured about manually, by simply pointing to a position select a respective processing step from the list of still to be processed or during the preliminary programming yet to be selected processing steps, the machine after completion the controller can begin immediately without processing complicated adjustment of the position of the fixed workpiece, which may possibly be done behind a silencer. In the extreme case, the list could otherwise also be defined as a processing step predetermined before pointing to a desired processing position. Then it would be preferable to still choose between choosing this fixed step or discarding the position as false.

In einer bevorzugten Variante wird die Maschine zumindest einen werkzeugtragenden Roboterarm für die Bearbeitung des Werkstückes aufweisen. Das Werkzeug kann dabei bevorzugt gewechselt werden. Die zu generierende Liste wird dabei bevor- zugt eine Makroliste für vollständige Roboterarm-Teilbewegungen, z. B. „fahre mit Geschwindigkeit v nach xyz und bohre dort", sein. Dies ist besonders bevorzugt, weil die Verwen- dung von Makrolisten für vollständige Teilbewegungsabläufe eine erhebliche Vereinfachung einer Programmierung erlaubt.In a preferred variant, the machine will have at least one tool-carrying robot arm for machining the workpiece. The tool can be changed preferably. The list to be generated is preferably a macro list for complete robot arm part movements, eg. "Drive at speed v to xyz and drill there." This is especially preferred because the use of The use of macrolists for complete part-motion operations allows a considerable simplification of programming.

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

Das vorbeschriebene Beispiel der Nähe eines erfassten Punk- tes, an der eine weitere Schweißung vorgenommen werden soll, zu einer Bahn, auf der bereits Schweißpunkte vorgesehen sind, zeigt, dass es sinnvoll und bevorzugt ist, die Nähe eines erfassten Realpunktes zu einem virtuellen Punkt zu bestimmen. Dies gilt für eine Vielzahl von Anwendungen und ist somit nicht nur auf das beispielhaft erwähnte Bearbeitungsverfahren des Schweißens längs einer Bahn beschränkt .The above-described example of the proximity of a detected point at which a further welding is to be made to a path on which welding spots are already provided shows that it is expedient and preferable to assign the proximity of a detected real point to a virtual point determine. This is true for a variety of applications and thus is not limited to the exemplified method of welding along a path.

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

Die Positionsbestimmung des Zeigers erfolgt in einer besonders bevorzugten Variante unter Verwendung von Ultraschallsignalen, wobei durch Phasenmessung mit einer Vielzahl von Sendern und/oder Empfängern, die jeweils am Zeiger und fest re- ferenziert zur Bearbeitungszelle und/oder -maschine vorgese- hen sind, die erforderlichen Messungen durchführbar sind. Es sei darauf hingewiesen, dass bei Verwendung von mehreren Sendern wahlweise ein alternierendes Ein- und Ausschalten eines jeweiligen Senders erfolgen kann, oder es können Sender mit unterschiedlichen Frequenzen verwendet werden, um die einzelnen Sender voneinander zu unterscheiden. Das Zeitmultiplex- verfahren hat dabei gegenüber dem Frequenzmultiplexverfahren den Vorteil, relativ einfach zu sein und es kann gezeigt werden, dass bei geeigneten Messfrequenzen, Senderwechseln usw. die Ungenauigkeit einer einzelnen Messung nicht, jedenfalls nicht signifikant, erhöht wird.The position of the pointer is in a particularly preferred variant using ultrasound signals, which are provided by phase measurement with a plurality of transmitters and / or receivers, which are respectively provided on the pointer and fixed-referenced to the processing cell and / or machine, the necessary measurements are feasible. It should be noted that when using multiple transmitters alternatively an alternating on and off a transmitter or different transmitters can be used to differentiate the individual transmitters. The time multiplex method has the advantage over the frequency division multiplex method to be relatively simple and it can be shown that at suitable measurement frequencies, transmitter changes, etc., the inaccuracy of a single measurement is not, at least not significantly increased.

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

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

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

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

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

Fig. 1 eine Maschine für die Umsetzung einesFig. 1 shows a machine for the implementation of a

Maschinensteuerungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung.Machine control method according to the present invention.

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

Im vorliegend beispielhaft dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Maschine als schweißender, fräsender und bohrender Roboter dargestellt, wobei sich der gesteuerte Roboterarm in einer durch strichpunktierte Linien angedeuteten Zelle Ia bewegen kann, um ein Werkstück 2 wie erforderlich zu schweißen, zu bohren oder Ausfräsungen daran vorzunehmen.In the presently exemplified embodiment, the machine is shown as welding, milling and drilling robot, wherein the controlled robot arm can move in a direction indicated by dotted lines cell Ia to weld a workpiece 2 as required, drill or milled it out.

Für die Zwecke der vorliegenden Erklärung wird davon ausgegangen, dass es eine Vielzahl identischer Werkstücke 2 gibt, die auf gleiche Weise zu bearbeiten sind, wobei weiter angenommen wird, dass bereits eine Bearbeitung für das Werkstück 2 vorgegeben wurde, diese Bearbeitungen nun aber geringfügig und schnell zu verändern sind. Am Werkstück dargestellt sind dafür offenbarungs- und beispielhalber vier unterschiedliche Bearbeitungen, nämlich zwei Schweißungen 2a, 2b an den Kanten, eine Ausfräsung 2c im Zentrum und drei Bohrungen auf der Oberseite des hier würfelförmig dargestellten Werkstückes. Um von Werkstück zu Werkstück reproduzierbare Positionen desFor the purposes of the present explanation, it is assumed that there are a plurality of identical workpieces 2 that are to be processed in the same way, it being further assumed that a machining has already been specified for the workpiece 2, but now these machining operations are slight and fast to change. For the sake of clarity and by way of example, four different machining operations are shown on the workpiece, namely two welds 2a, 2b at the edges, a cutout 2c in the center and three holes on the upper side of the workpiece shown here in cube-shaped form. To reproducible from workpiece to workpiece positions of

Werkstückes 2 auf der Maschine 1 innerhalb der Bearbeitungs- zelle Ia erhalten zu können, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel Anschläge Ib, Ic, Id auf der Grundplatte Ie vorgesehen, gegen welche das Werkstück fixiert werden kann.Workpiece 2 can be obtained on the machine 1 within the processing cell Ia, in the illustrated embodiment, stops Ib, Ic, Id provided on the base plate Ie, against which the workpiece can be fixed.

Der nur schematisch dargestellte Roboterarm 3 ist in der Lage, jede der für die Maschine gewünschten Bearbeitungen, also ^■ vorliegend Fräsen, Bohren und Schweißen, vorzunehmen und jeden Punkt am Werkstück 2 wie erforderlich zu erreichen. Der Roboterarm 3 steht dabei unter der Steuerung der als Prozess- rechner ausgestalteten Steuerelektronik 4, und zwar über eine Leitung 7, über welche seine Bewegungen und Aktionen durch die Steuerelektronik 4 gesteuert werden können. Die Abfolge der einzelnen Arbeitsschritte, die von dem Roboterarm 3 abzuarbeiten sind, wird mit Bezug auf Fig. 4, insbesondere 4g beschrieben, woraus ersichtlich ist, dass zunächst drei gleich große Löcher auf der Oberseite zu bohren sind, dann eineThe robot arm 3 shown only schematically is capable of any of the machining operations desired, ie ^■ Milling, drilling and welding in the present case and to reach each point on the workpiece 2 as required. In this case, the robot arm 3 is under the control of the control electronics 4 configured as a process computer, specifically via a line 7, via which its movements and actions can be controlled by the control electronics 4. The sequence of the individual working steps to be performed by the robot arm 3 will be described with reference to FIG. 4, in particular 4g, from which it can be seen that initially three holes of equal size are to be drilled on the upper side, then one

Schweißnaht an der oberen Vorderkante vorzusehen ist, danach eine Schweißnaht an der rechten Vorderkante und anschließend eine Fräsung auf der Vorderseite. Die Art und Weise, wie der Roboterarm an sich gesteuert wird, um derartige Bearbeitungen vorzunehmen, ist per se bekannt.Weld seam on the upper front edge is provided, then a weld on the right front edge and then a milling on the front. The manner in which the robotic arm is controlled per se to effect such operations is known per se.

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

Die Steuerungselektronik 4 umfasst zunächst eine Sensorsig- nalkonditionierungsstufe 4aO, mit der von den Sensoren 6 Si- gnale empfangen werden, die Indikativ für einen Empfang von Meßsignalen 5a ist, welche von Signalquellen 5b am Zeiger 5 ausgestrahlt werden. Die Sensorsignalkonditionierungsstufe 4aO, die Sensorsignale von den Sensoren 6 empfängt, konditio- _ niert diese bezüglich Signalpegel etc. und speist die konditionierten Signale an eine Zeigerkoordinaten- und Lageerfassungsstufe 4a, welche dazu angeordnet ist, aus den konditionierten Signalen Position und Lage des Zeigers 5 zu bestimmen. Der Zeigerkoordinaten- und Lageerfassungsstufe 4a folgt hier im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Konkordanzstufe 4b, die dazu bestimmt ist, zu realen Koordinaten und Lagen des Zeigers 5 an einem existierenden und vorliegenden Werkstück 2 entsprechende virtuelle Positionen und gegebenenfalls Lagen an einem idealisierten, beispielsweise ideal glatten Werkstück zu bestimmen. Dies ist in der Stufe 4b dargestellt durch den Übergang der Realkoordinaten x, y, z, oι, ß, γ am Realwerkstück 2 zu virtuellen Koordinaten X^{^}VIR, Y"VIR# Z"VIR/

The control electronics 4 initially comprises a sensor signal conditioning stage 4aO, with which the sensors 6 signals indicative of a reception of measurement signals 5a, which are emitted by signal sources 5b on the pointer 5. The sensor signal conditioning stage 4aO, which receives sensor signals from the sensors 6, conditions them with respect to signal levels, etc., and feeds the conditioned signals to a pointer coordinate and attitude detection stage 4a arranged from the conditioned position and position signals of the pointer 5 determine. The pointer coordinate and position detection stage 4a follows here in the illustrated embodiment, a concordance stage 4b, which is intended to real coordinates and positions of the pointer 5 to an existing and existing workpiece 2 corresponding virtual positions and possibly positions on an idealized, for example, ideally smooth workpiece determine. This is illustrated in the step 4b by the transition of the real coordinates x, y, z, oι, ß, γ on the real workpiece 2 to virtual coordinates X ^{^} VIR, Y "VIR # Z" VIR /

Die ermittelten virtuellen Koordinaten, die einer Lage am als bekannt abgelegten und vorausgesetzten Werkstück 2 entsprechen, werden dann in einer Verarbeitungsstufe 4c herangezogen, um an Hand der bereits abgelegten älteren Programmierung, vergleiche Pfeil 8 von Kästchen 4g, zu ermitteln, ob nahe der vom Bediener angetasteten Stelle des Realwerkstückes eine bestimmte Bearbeitung vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall sind für Werkstück 2 insgesamt nur vier verschiedene unterschiedliche Bearbeitungen in Form von Makros vorgesehen, nämlich zwei für die Anfertigung von Schweißnähten, eine für eine Reihe Bohrlöcher und eine für eine Ausfräsung. Die Konkordanzstufe 4c ist dazu ausgebildet, hier z. B. anhand der Abstände des virtuell bestimmten Punktes X"VIR, Y"VIR, z%_IRvon den Koordinaten, an denen die jeweiligen unterschiedlichen Bearbeitungen stattfinden sollen, was für jeweils einen indi- kativen (Schwer-) Punkt xl, yl, zl für das Makro der ersten Schweißnaht, x2, y2, z2 für das Makro der Bohrungsreihe, x3, _y3, z3 für die zweite Schweißnaht und x4, y4, z4 für das Makro der Fräsung angedeutet ist, zu ermitteln, das dem am realen Werkstück durch den Zeiger 5 angezeigten Punkt die Bohrlochreihe nahe den Koordinaten x2 , y2, z2 am nächsten liegt. Dies ist in Stufe 4d dargestellt. Es versteht sich, dass tat- sächlich auch das exakte Bohrloch identifizierbar ist, das angetastet wurde, dass aber von der Verwendung einer zu großen Menge von Koordinaten in der Offenbarung übersichtshalber abgesehen wurde.The determined virtual coordinates, which correspond to a position on the workpiece 2 stored and assumed to be known, are then used in a processing stage 4c to determine whether it is close to that of the operator based on the already stored older programming, see arrow 8 of box 4g touched point of the real work piece a certain processing is provided. In the present case, only four different different operations in the form of macros are provided for workpiece 2, namely two for the production of welds, one for a series of holes and one for a cutout. The concordance stage 4c is designed here z. Based on the distances of the virtual point X "VIR, Y" VIR, z% _IR of the coordinates at which the respective different machining operations are to take place, which are in each case an indicative (heavy) point x1, y1, z1 for the macro of the first weld seam, x2, y2, z2 for the macro of the bore series, x3, _y3 , z3 is indicated for the second weld and x4, y4, z4 for the macro of the milling, to determine that the hole row near the coordinates x2, y2, z2 is closest to the point indicated on the real workpiece by the pointer 5. This is shown in step 4d. It will be understood that, in fact, the exact wellbore that was probed is also identifiable, but the use of too large an amount of coordinates has been omitted in the disclosure for the sake of clarity.

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

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

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

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

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

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

Mit der beschriebenen Vorrichtung kann ein Maschinensteuerungsverfahren ausgeführt werden wie folgt :With the described apparatus, a machine control method can be carried out as follows:

Es wird zunächst ein Werkstück 2 mittels eines CAD-Programmes in seinen Koordinaten vorgegeben und eine erste Maschinensteuerung zur Durchführung einer gewünschten und erfordern- che Werkstückbearbeitung programmiert . Dabei kann per se zwar bereits auf die vorliegende Erfindung Rückgriff genommen werden. Für die Zwecke der näheren Erläuterung der besonderen Vorteile der Erfindung wird aber davon ausgegangen, dass ein _ solches Programm schon vorliegt; es ist auch nicht erforderlich, obgleich vorteilhaft, zur Erstellung eines solchen ersten Maschinensteuerungsprogrammes dringend und unabdingbar die vorliegende Erfindung heranzuziehen.First of all, a workpiece 2 is predetermined in its coordinates by means of a CAD program and a first machine control for carrying out a desired and required programmed workpiece machining. In this case, per se, the present invention can be resorted to. For the purposes of further explanation of the particular advantages of the invention, it is assumed, however, that such a program already exists; it is also not necessary, although advantageous, for establishing such a first machine control program urgently and indispensably to use the present invention.

Wenn nun im Laufe einer Fertigungsserie festgestellt wird, dass etwa in eine Bohrung im Werkstück- 2 künftighin größere Teile einzusetzen sind und daher eine von drei Bohrungen einer Bohrungsreihe zu vergrößern ist, wird vorgegangen wie folgt :If, during the course of a production series, it is determined that, for example, larger parts are to be inserted into a hole in the workpiece 2 in the future, and therefore one of three holes in a row of holes has to be enlarged, the procedure is as follows:

Zunächst wird mit dem Zeiger 5 auf das entsprechende Loch gezeigt. Dies kann durch Richten des Zeigers und Bestimmung seiner Lage erfolgen, so dass nicht zwingend das Werkstück 2 berührt werden muss, was besonders vorteilhaft ist, wenn ein reales, extrem empfindliches Werkstück bearbeitet wird. Vorliegend typisch wird der Zeiger jedoch bei Antasten des an seiner Spitze angeordneten Kontaktsensors am Werkstück 2 die Berührung des Werkstückes erfassen und im Ansprechen darauf die von den einzelnen Sendern bevorzugt kontinuierlich ausge- sandten Ultraschallsignale derart modulieren, dass an denFirst, with the pointer 5 is shown on the corresponding hole. This can be done by pointing the pointer and determining its position, so that not necessarily the workpiece 2 must be touched, which is particularly advantageous when a real, extremely sensitive workpiece is processed. In the present case, however, when the contact sensor arranged on its tip touches the workpiece, the pointer will detect the contact of the workpiece and, in response thereto, modulate the ultrasonic signals which are preferably emitted continuously by the individual transmitters in such a way that the ultrasonic signals

Sensoren 6 die Antastung des Werkstückes 2 an Hand der Modulation beobachtbar und somit von der Erfassungsstufe 4aO. erkennbar ist.Sensors 6, the probing of the workpiece 2 on the basis of the modulation observable and thus of the detection stage 4aO. is recognizable.

Nachdem in der angetasteten Position von allen Sensoren 6 für jeden Ultraschallsender am Zeiger 5 Signale an die Stufe 4aO gesandt wurden, was angesichts einer bei Ultraschall schon ohne Probleme möglichen schnellen Durchschaltung der einzelnen Sender und der Möglichkeit, Ultraschallsensoren parallel auszulesen, ohne merkliche Verzögerung und ohne eine Beeinträchtigung der Messgenauigkeit geschehen kann, werden die _ Koordinaten x, y, z, die die Zeigerposition anzeigen, sowie die die Lage angebenden Daten, hier als Winkel α, ß, y, in Stufe 4a bestimmt und weitergeleitet, um daraus in Stufe 4b eine Position X'VIR, Y^'VIR, Z'VI_R ZU bestimmen, das heißt, dass zu der realen, erfassten Koordinate eine wahrscheinlichste vir- tuelle Koordinate bestimmt wird. Dann wird in der Konkordanz- . stufe.4c an Hand der bestimmten, virtuellen Koordinaten X'_VIR, y'viR, z'VIR überprüft, ob nahe dieser Punkte eine bestimmte Bearbeitung im bestehenden Programm vorgesehen ist. Die Konkordanzstufe 4c hat dabei durch eine geeignete Anbindung an das eigentliche Bearbeitungsprogramm Zugriff auf die Bearbeitungsdaten, wobei die Anbindung im vorliegenden Beispiel als Linie 8 eingezeichnet ist und technisch beispielsweise durch einen Speicherzugriff in einem Maschinensteuerungssystem auf den Bearbeitungsprogrammspeicher realisiert sein kann.After 5 signals have been sent to the stage 4a0 in the keyed position of all sensors 6 for each ultrasonic transmitter at the pointer, which in view of one already in ultrasound Without problems possible fast switching of the individual transmitters and the possibility to read out ultrasonic sensors in parallel, can be done without noticeable delay and without affecting the measurement accuracy, the coordinates x, y, z, which indicate the pointer position, as well as the position indicating data, Here, as angle α, β, y, determined and forwarded in step 4a, to determine therefrom in step 4b a position X'VIR, Y ^' VIR, Z'VI _R ZU, that is, to the real, detected coordinate one of the most probable Virtual coordinate is determined. Then in the concordance. stage .4c on the basis of the specific, virtual coordinates X ' _VIR , y'viR, z'VIR checks whether there is a specific processing in the existing program close to these points. The concordance stage 4c has access to the processing data through a suitable connection to the actual processing program, wherein the connection in the present example is shown as line 8 and can be technically realized for example by a memory access in a machine control system to the processing program memory.

Nachdem festgestellt wurde, dass im vorliegenden Fall nahe des mit dem Zeiger 5 angetasteten Punktes x2, y2, z2 Bohrungen vorzunehmen sind und auch festgestellt wurde, dass mehrere Bohrungen in einer Reihe liegen, wird unter Rückgriff auf eine Datenbank mit möglicherweise zu fordernden und zuzulassenden Makroänderungen eine Anzahl von möglichen, von der bisherigen Bearbeitung differierenden Bearbeitungsvarianten generiert. So wird, ohne weiteres Zutun des Benutzers, eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Bohrloches zur Auswahl gestellt, genauso wie eine Verschiebung des bereits vorhandenen, vom Zeiger 5 aus der Reihe der hier drei Bohrlöcher angetasteten Bohrloches . Der Zeigerbediener muss sich dabei in der dargestellten, bevorzugten Variante nicht um die Einzel- befehle kümmern, mit denen etwa nach Bohren der ersten beiden Löcher der Reihe die Bohrlochgröße verändert wird, das heißt, er ist nicht mit den Details befasst, die ein Bohrerwechsel _ erfordert, noch muss er für eine Verschiebung des Bohrloches auf der Oberfläche die exakten Koordinaten der Verschiebung selbst im CAD-Programm vorgeben, was bei komplexen Werkstük- ken auf Grund der schrägen Lage von Ebenen und dergleichen im Raum zu erheblichen Schwierigkeiten führen kann.Having determined that in the present case, near the point x2, y2, z2 touched with the pointer 5, bores have to be made and it has also been found that several bores are in a row, a database with possibly to be requested and approved macro-changes will be made generated a number of possible, different from the previous processing processing variants. Thus, without further user intervention, an enlargement or reduction of the borehole is made available for selection, as well as a displacement of the already existing borehole, which is probed by the pointer 5 from the row of the three boreholes here. The pointer operator must be in In the preferred embodiment shown, it does not take care of the individual commands with which, for example, after drilling the first two holes of the series, the size of the hole is changed, that is, he is not concerned with the details that a drill change requires, nor does he have to a displacement of the borehole on the surface predetermine the exact coordinates of the displacement itself in the CAD program, which can lead to considerable difficulties in complex workpieces due to the oblique position of planes and the like in space.

Die Generierungsstufe 4d offerierte vielmehr unterschiedliche Befehlsmakros, die aus einer Reihe von Einzelschritten wie „bewege den Bohrer zu der Bohrerwechselstation, wechsle dort den Bohrer, bewege den Roboterarm an die nächste Stelle" zu- sammengesetzt sind. Die von der Generierungsstufe vorgeschlagenen und im übrigen im Hinblick auf eine jeweilige Qualifizierung eines Bedieners als zulässig forderbar erkannten und eingestuften Makros werden dann in einer Stufe 4e zur Auswahl gebracht . Dabei kann es sich insbesondere um einen Touch- screen handeln, auf dem der Bediener nur kurz antippen muss, was er wünscht. Nachdem die Auswahl geschehen ist, dargestellt bei 4f , wird das entsprechende Makro in der Maschinensteuerungsstufe 4g geändert und es kann dann sofort die weitere Bearbeitung des Werkstückes 2 vorgenommen werden, sofern der Benutzer nicht weitere Änderungen wünscht.Instead, the generation stage 4d offered different instruction macros, which consisted of a series of individual steps such as "move the drill to the drill change station, change the drill there, move the robot arm to the next location." Macros recognized as eligible and identifiable according to a respective qualification of an operator are then selected in a step 4e, which may in particular be a touch screen on which the operator only has to briefly tap what he wishes the selection has been made, shown at 4f, the corresponding macro in the machine control stage 4g is changed and then immediately further processing of the workpiece 2 can be made, unless the user wishes to make further changes.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es somit, sehr schnell eine Programmierung einer Maschine vorzunehmen und/oder zu ändern und unterstützt dabei die Bedienung in optimaler Wei- se. The present invention thus makes it possible to make and / or modify a programming of a machine very quickly and thereby supports the operation in an optimum manner.

Claims

claims

A machine control method for controlling a workpiece processing machine, wherein a position is determined using a non-contact detected pointer and a desired processing determined thereon, characterized in that in response to the detected pointer coordinates a list of possible processing steps is automatically generated and stored for Selection is made available.

2. Machine control method according to one of the preceding claims, characterized in that the workpiece-processing machine is a CNC, joining, handling, measuring, assembly, drilling, turning, milling and / or welding device.

3. Machine control method according to one of the preceding claims, characterized in that the machine has at least one tool-carrying robot arm for workpiece machining.

4. Machine control method according to one of the preceding claims, characterized in that a first control program for the machine is provided and stored, according to which stepwise processing done at given positions, one or a plurality of virtual target positions are determined based on the detected real position, in which Machining operations are provided in accordance with the pre-stored programming and, on the basis of the machining instruction stored there, a selection list of possible processing steps is made available.

5. Machine control method according to one of the preceding claims, characterized in that the virtual target position is determined on the basis of the proximity of a virtual point to a detected real point.

6. Machine control method according to one of the preceding claims, characterized in that the selection list is determined in response to the pointer alignment at the reference point.

7. Machine control method according to one of the preceding claims, characterized in that the position and / or position of the pointer is determined using ultrasonic signals, in particular by phase measurement with a plurality of transmitters and / or receivers, each at the pointer and firmly referenced to the processing cell and / or machine are provided.

8. Machine control method according to one of the preceding claims, characterized in that the position of the pointer using electromagnetic waves, in particular radar signals, takes place, in particular by phase measurement with a plurality of transmitters and / or receivers, each at the pointer and / or firmly referenced to the processing cell are provided.

9. Machine control method according to one of the preceding claims, characterized in that the position of the pointer is detected in space.

10. Machine control method according to one of the preceding claims, characterized in that the selection is made available on the pointer pin and / or on a touch panel.

11. Machine control method according to one of the preceding claims, characterized in that the selection is enforced before a further position determination and / or a further position determination only after a predetermined time has elapsed.

12. Machine control method according to one of the preceding claims, characterized in that at certain processing steps macros are provided, which are executable in conjunction with other macros for the workpiece machining, and the list of permissible processing steps is generated with respect to predetermined macros, the change a single Macro changes and after that the modified macro is integrated for joint execution with other macros by appropriate adaptations.