Verfahren und Robotersteuerung zur Erstellung einer Bahn eines Roboters

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Robotersteuerung zur Erstellung einer Bahn eines Roboters, eine Roboteranordnung mit einem Roboter, einer Referenzbahnmarkierung und der Robotersteuerung sowie ein

Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens.

Insbesondere zum Bearbeiten von Werkstücken, etwa zum (Laser- oder

Schutzgasschweißen, (Laser)Schneiden, Polieren, Kleben, Lackieren oder dergleichen, müssen Roboterbahnen oft sehr präzise abgefahren werden. Nach betriebsinterner Praxis werden Roboterbahnen, insbesondere solche

Roboterbahnen, bislang noch weitgehend manuell programmiert, insbesondere durch manuell gesteuertes Anfahren einzelner Bahnpunkte, Abspeichern dieser Bahnpunkte (sogenanntes„Teachen") und Parametrieren einer Bahngeschwindigkeit und/oder - beschleunigung, insbesondere an solchen Bahnpunkten. Dabei kann der Roboter häufig nicht auf Anhieb einer gewünschten Bearbeitungsbahn genau genug folgen oder eine gewünschte, häufig konstante, Bahngeschwindigkeit nicht genau genug einhalten, insbesondere aufgrund seiner Kinematik, insbesondere aufgrund notwendiger Umorientierungen oder dergleichen, aufgrund seiner Dynamik, insbesondere aufgrund von Trägheiten und dergleichen, und/oder aufgrund seiner Steuerung, beispielsweise aufgrund der zeitlichen Abarbeitung von vorgegebenen Bahnpunkten oder dergleichen.

Dies erfordert in der Praxis daher bislang einerseits eine hohe Expertise des

Bedienpersonals beim Erstellen der Bahn und andererseits häufig mehrfache

Korrekturschleifen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Erstellung einer Bahn eines Roboters zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 8 - 10 stellen eine Robotersteuerung bzw. ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens bzw. eine Roboteranordnung mit einer hier beschriebenen Robotersteuerung unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zur Erstellung, insbesondere Programmierung bzw. Vorgabe, insbesondere Generierung und/oder Modifikation, einer Bahn eines Roboters die Schritte auf:

- Erfassen einer Referenzbahnmarkierung; und

- Modifizieren von einem oder mehreren vorgegebenen Bahnpunkten und/oder einer vorgegebenen Bahngeschwindigkeit und/oder -beschleunigung der

Roboterbahn, insbesondere an einem oder mehreren Bahnpunkten der

Roboterbahn, auf Basis dieser erfassten Referenzbahnmarkierung und/oder Generieren von einem oder mehreren Bahnpunkten auf Basis dieser erfassten Referenzbahnmarkierung, in einer Ausführung zusätzlich zu, insbesondere zwischen, (den) vorgegebenen, insbesondere modifizierten, Bahnpunkten bzw. Ergänzen bzw. Hinzufügen von einem oder mehreren zusätzlichen Bahnpunkten auf Basis dieser erfassten Referenzbahnmarkierung zusätzlich zu, insbesondere zwischen, (den) vorgegebenen Bahnpunkten. Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist eine Robotersteuerung, insbesondere hard- und/oder Software-, insbesondere programmtechnisch, zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet und/oder weist auf:

- Mittel zum Erfassen einer Referenzbahnmarkierung; und

- Mittel zum Modifizieren von einem oder mehreren vorgegebenen Bahnpunkten und/oder einer vorgegebenen Bahngeschwindigkeit und/oder -beschleunigung der Roboterbahn, insbesondere an einem oder mehreren Bahnpunkten der

Roboterbahn, auf Basis dieser erfassten Referenzbahnmarkierung und/oder zum Generieren von einem oder mehreren Bahnpunkten auf Basis dieser erfassten Referenzbahnmarkierung, in einer Ausführung zusätzlich zu, insbesondere zwischen, (den) vorgegebenen, insbesondere modifizierten, Bahnpunkten bzw.

Ergänzen bzw. Hinzufügen von einem oder mehreren zusätzlichen Bahnpunkten auf Basis dieser erfassten Referenzbahnmarkierung zusätzlich zu, insbesondere zwischen, (den) vorgegebenen Bahnpunkten.

Durch die Nutzung einer Referenzbahnmarkierung kann in einer Ausführung die Erstellung der Roboterbahn verbessert, insbesondere vereinfacht und/oder

beschleunigt und/oder eine Bahntreue erhöht und/oder eine

Geschwindigkeitsschwankung beim Abfahren der Bahn reduziert werden.

Der Roboter weist in einer Ausführung wenigstens vier, insbesondere wenigstens sechs, insbesondere wenigstens sieben, (Bewegungs-, insbesondere Dreh-)Achsen auf. Insbesondere bei solchen komplexen Robotern kann ein erfindungsgemäßes Erstellen einer Roboterbahn mit besonderem Vorteil verwendet werden.

Ein Bahnpunkt hängt in einer Ausführung von einer Pose des Roboters und/oder einer, insbesondere dreidimensionalen und/oder kartesischen, Position und/oder einer, insbesondere dreidimensionalen, Orientierung einer roboterfesten Referenz, insbesondere eines„Tool Center Points" („TCPs") des Roboters, ab, er kann diese insbesondere beschreiben bzw. definieren.

Eine Roboterbahn umfasst in einer Ausführung einen oder mehrere Bahnpunkte, sie kann insbesondere durch deren Generierung und/oder Modifikation erstellt werden bzw. durch diese definiert sein. Entsprechend kann in einer Ausführung ein Erstellen einer Bahn eines Roboters ein Modifizieren einer (bereits) vorgegebenen Bahn des Roboters durch Modifizieren von vorgegebenen Bahnpunkten

und/oder -geschwindigkeiten und/oder -beschleunigungen umfassen, insbesondere sein.

Eine Bahngeschwindigkeit hängt in einer Ausführung von einer Posenänderung des Roboters mit der bzw. über die Zeit und/oder einer, insbesondere dreidimensionalen, translatorischen und/oder rotatorischen Geschwindigkeit einer roboterfesten Referenz, insbesondere eines TCPs des Roboters, ab, insbesondere an einem oder mehreren Bahnpunkten der Roboterbahn bzw. längs der Bahn, sie kann diese insbesondere beschreiben bzw. angeben. Eine Bahnbeschleunigung hängt in einer Ausführung von einer Änderung einer Bahngeschwindigkeit mit der bzw. über die Zeit ab, sie kann diese insbesondere beschreiben bzw. angeben. Ein Bahnpunkt kann insbesondere durch Anfahren mit dem Roboter und Abspeichern bzw. durch sogenanntes Teachen vorgegeben werden bzw. sein. Entsprechend ist ein vorgegebener Bahnpunkt in einer Ausführung (ein) abgespeicherter Bahnpunkt).

In einer Ausführung ist, insbesondere wird, die Referenzbahnmarkierung temporär bzw. (nur) zeitweise und/oder lösbar, insbesondere stoffschlüssig, reibschlüssig oder magnetisch, auf einer Oberfläche, insbesondere einer Bearbeitungsoberfläche eines Werkstücks, angeordnet. In einer Weiterbildung kann die Referenzbahnmarkierung insbesondere einen oder mehrere Klebe- und/oder Magnetstreifen bzw. -bänder oder dergleichen aufweisen, insbesondere hieraus bestehen. Entsprechend wird in einer Ausführung die lösbar angeordnete Referenzbahnmarkierung nach Erstellen der Roboterbahn wieder gelöst, wobei die Referenzbahnmarkierung beim Lösen beschädigt, insbesondere zerstört, oder auch zerstörungsfrei lösbar angeordnet werden bzw. sein bzw. hierzu eingerichtet sein bzw. verwendet werden kann. In einer Ausführung ist die Referenzbahnmarkierung elastisch bzw. flexibel ausgebildet Hierdurch kann in einer Ausführung die Vorgabe der Roboterbahn mittels

entsprechender Anordnung der Referenzbahnmarkierung verbessert, insbesondere vereinfacht und/oder für bzw. durch Bedienpersonal visualisiert und/oder überprüft werden.

In einer Ausführung ist die Roboterbahn eine Bearbeitungsbahn bezüglich bzw. relativ zu, insbesondere auf, einer Werkstückoberfläche, insbesondere eine Schweiß-, Schneid-, Polier-, Klebe-, Lackierbahn oder dergleichen. Bei solchen Applikationen kann die vorliegende Erfindung mit besonderem Vorteil verwendet werden.

In einer Ausführung wird die Referenzbahnmarkierung mittels eines Erfassungsmittels berührungslos, insbesondere elektromagnetisch, insbesondere optisch, erfasst bzw. weist die Robotersteuerung bzw. - anordnung ein hierzu eingerichtetes bzw.

berührungslos, insbesondere elektromagnetisch, insbesondere optisch, erfassendes bzw. arbeitendes Erfassungsmittels auf. Zusätzlich oder alternativ ist, insbesondere wird, in einer Ausführung das Erfassungsmittel, insbesondere temporär bzw. (nur) zeitweise und/oder lösbar, an dem Roboter angeordnet und/oder weist einen elektromagnetischen, insbesondere optischen, insbesondere licht-, insbesondere helligkeits- und/oder farbdetektierenden bzw. -sensitiven, Sensor, insbesondere SD- Sensor, auf, es kann insbesondere ein solcher Sensor sein.

In einer Ausführung weist die Referenzbahnmarkierung eine oder mehrere optische und/oder zwei- oder dreidimensionale, insbesondere geometrische, Markierungen, insbesondere Helligkeits- und/oder Farbunterschiede bzw. -Wechsel bzw. -grenzen, insbesondere (dunkle(re) bzw. helle(re) und/oder farbige und/oder gerade und/oder gegeneinander geneigte) Linien, Flächen oder dergleichen, (dreidimensionale) Erhebungen und/oder Vertiefungen und/oder, insbesondere gerade und/oder gegeneinander geneigte, Kanten, und/oder gegeneinander zwei- oder dreidimensional versetzte und/oder geneigte, insbesondere ebene, Flächen, insbesondere ein

(optisches und/oder zwei- bzw. dreidimensionales, insbesondere geometrisches) Muster, auf, insbesondere eine (optische und/oder zwei- bzw. dreidimensionale, insbesondere geometrische) Markierung einer (Referenz)Bahn(richtung), eine, insbesondere äquidistante, (optische und/oder zwei- bzw. dreidimensionale, insbesondere geometrische) Skala bzw. Unterteilung einer Bahn(länge) und/oder (optische und/oder zwei- bzw. dreidimensionale, insbesondere geometrische)

Markierungen zur, insbesondere berührungslosen, Erfassung von Abweichungen senkrecht zur Bahn((längs)richtung), insbesondere in einer (Referenz-, insbesondere Grund- bzw. Auflage)Ebene der Referenzbahnmarkierung und/oder senkrecht hierzu, und/oder zur, insbesondere berührungslosen, Erfassung einer Orientierung relativ zu einer Bahn(längs)richtung und/oder einer (Referenz-, insbesondere Grund- bzw.

Auflage)Ebene der Referenzbahnmarkierung.

So verkürzen sich beispielsweise S(kalens)triche entsprechend einer Neigung gegen eine Strichebene, so dass hieraus die Neigung ermittelt werden kann. Durch (ein(e)) dreidimensionale, insbesondere geoemtrische(s), Markierung(en) bzw. Muster kann in einer Ausführung insbesondere ein Abstand senkrecht zu einer Referenz-,

insbesondere Grund- bzw. Auflage)Ebene der Referenzbahnmarkierung und/oder eine Orientierung relativ hierzu vorteilhaft ermittelt werden. Ein dreidimensionales Muster bzw. dreidimensionale Markierung(en) können in einer Ausführung

insbesondere durch Ur- und/oder Umformen der Referenzbahnmarkierung, beispielsweise Spritzen, Prägen, Tiefziehen oder dergleichen, hergestellt sein bzw. werden. In einer Ausführung weist die dreidimensional gemustere

Referenzbahnmarkierung eine Höhe auf, die wenigstens 0,5 mm, insbesondere wenigstens 1 ,0 mm, und/oder höchstens 10 mm, insbesondere höchstens 5 mm, beträgt, was für eine erfindungsgemäße Verwendung, insbesondere Erfassung und/oder Anordnung, besonders vorteilhaft sein kann.

Durch eine berührungslose, insbesondere elektromagnetisch, insbesondere optische, Erfassung kann diese in einer Ausführung verbessert, insbesondere ihre

Geschwindigkeit und/oder Präzision erhöht und/oder eine mechanische

Beaufschlagung der Referenzbahnmarkierung vermieden werden. Durch eine temporäre und/oder (zerstörungsfrei) lösbare Anordnung, insbesondere Befestigung, an dem Roboter kann das Erfassungsmittel in einer Ausführung bei Nichtbedarf, insbesondere in einem Normalbetrieb, entfernt und/oder abwechselnd bei mehreren Robotern erfindungsgemäß verwendet werden.

In einer Ausführung umfasst das Verfahren die Schritte:

- Ermitteln von einer oder mehreren, insbesondere dreidimensionalen und/oder kartesischen, Positionen und/oder einer oder mehreren, insbesondere

dreidimensionalen, Orientierungen und/oder einer Bahngeschwindigkeit, insbesondere an einem oder mehreren Bahnpunkten der Roboterbahn, einer roboterfesten Referenz, insbesondere eines TCPs des Roboters, relativ zu der erfassten Referenzbahnmarkierung, insbesondere in einem vorgegebenen Suchstartpunkt oder dem bzw. einem oder mehreren der vorgegebenen

Bahnpunkt(e); und

- Modifizieren des bzw. der vorgegebenen Bahnpunkte der Roboterbahn und/oder der vorgegebenen Bahngeschwindigkeit und/oder -beschleunigung zum

Reduzieren, insbesondere Minimieren, einer Abweichung der (Position(en) und/oder Orientierung(en) der) roboterfesten Referenz von einer oder mehreren durch die Referenzbahnmarkierung definierten Referenzpositionen und/oder - Orientierungen und/oder einer Abweichung der ermittelten von der bzw. den vorgegebenen Bahngeschwindigkeit bzw. so, dass diese Abweichung(en) hierdurch reduziert, insbesondere minimiert wird/werden und/oder Generieren des bzw. der, insbesondere zusätzlichen, Bahnpunkte zum Reduzieren, insbesondere Minimieren, einer Abweichung der (Position(en) und/oder Orientierung(en) der) roboterfesten Referenz von einer oder mehreren durch die

Referenzbahnmarkierung definierten Referenzpositionen und/oder -Orientierungen und/oder einer Abweichung der ermittelten von der bzw. den vorgegebenen Bahngeschwindigkeit bzw. so, dass diese Abweichung(en) hierdurch reduziert, insbesondere minimiert wird/werden.

Entsprechend weist die Robotersteuerung in einer Ausführung auf:

- Mittel zum Ermitteln von einer oder mehreren, insbesondere dreidimensionalen und/oder kartesischen, Positionen und/oder einer oder mehreren, insbesondere dreidimensionalen, Orientierungen und/oder einer Bahngeschwindigkeit, insbesondere an einem oder mehreren Bahnpunkten der Roboterbahn, einer roboterfesten Referenz, insbesondere eines TCPs des Roboters, relativ zu der erfassten Referenzbahnmarkierung, insbesondere in einem vorgegebenen Suchstartpunkt oder dem bzw. einem oder mehreren der vorgegebenen

Bahnpunkt(e); und

- Mittel zum Modifizieren des bzw. der vorgegebenen Bahnpunkte der Roboterbahn und/oder der vorgegebenen Bahngeschwindigkeit und/oder -beschleunigung und/oder Generieren des bzw. der Bahnpunkte zum Reduzieren, insbesondere Minimieren, einer Abweichung der (Position(en) und/oder Orientierung(en) der) roboterfesten Referenz von einer oder mehreren durch die

Referenzbahnmarkierung definierten Referenzpositionen und/oder -Orientierungen und/oder einer Abweichung der ermittelten von der bzw. den vorgegebenen Bahngeschwindigkeit bzw. so, dass diese Abweichung(en) hierdurch reduziert, insbesondere minimiert wird/werden.

Das Modifizieren eines vorgegebenen Bahnpunkts kann in einer Ausführung durch Verändern des entsprechenden Bahnpunkts, insbesondere Abspeichern des veränderten Bahnpunktes oder eines Korrekturwertes, erfolgen. Das Modifizieren einer vorgegebenen Bahngeschwindigkeit bzw. -beschleunigung kann in einer Ausführung durch Verändern entsprechend vorgegebener Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungsparameter, insbesondere Abspeichern der veränderten

Parameterwerte oder Korrekturwerte, erfolgen.

Eine durch die Referenzbahnmarkierung definierte Referenzposition kann in einer Ausführung auf einer durch die Referenzbahnmarkierung definierten, insbesondere markierten, Referenzbahn selber liegen oder gegenüber einer solchen einen vorgegebenen, insbesondere konstanten, (Positions- und/oder Orientierungs)Versatz, insbesondere senkrecht zur Referenzbahn und/oder einer (Referenz)Ebene der Referenzbahnmarkierung aufweisen, um beispielsweise eine Roboterbahn in einem (konstanten) Abstand zu der Referenzbahn(markierung) zu erstellen. Eine durch die Referenzbahnmarkierung definierte Referenzorientierung kann in einer Ausführung einen vorgegebenen Winkel zu einer (Referenz)Bahn -und/oder (Referenz)Ebene der Referenzbahnmarkierung beschreiben bzw. angeben, insbesondere einen

senkrechten Winkel oder dergleichen.

Eine vorgegebene Bahngeschwindigkeit ist in einer Ausführung eine konstante Bahngeschwindigkeit, was insbesondere bei den bereits genannten Schweiß-, Schneid-, Polier-, Klebe-, Lackier- oder ähnlichen Bahnen bzw. Applikationen besonders vorteilhaft sein kann. Eine Bahngeschwindigkeit relativ zu der erfassten Referenzbahnmarkierung kann in einer Ausführung durch Erfassung derselben Markierung(en) der Referenzbahnmarkierung zu verschiedenen Zeitpunkten und entsprechende Quotientenbildung erfolgen.

Durch ein Generieren von Bahnpunkten kann in einer Ausführung, insbesondere ausgehend von einem (angefahrenen bzw. vorgegebenen) Suchstartpunkt, das Verfahren bzw. der Roboter die Bahn durch Erfassen und Nachfahren der

Referenzbahnmarkierung selbsttätig erstellen.

Durch ein Generieren von Bahnpunkten zusätzlich zu, insbesondere zwischen, (bereits) vorgegebenen Bahnpunkten kann in einer Ausführung die vorgegebene Roboterbahn bzw. Bahngeschwindigkeit besonders vorteilhaft modifiziert werden.

In einer Ausführung wird bzw. ist auf Basis der bzw. durch die vorgegebenen

Bahnpunkte die Roboterbahn bereits vor Erfassen der Referenzbahnmarkierungen vorgegeben, insbesondere abgespeichert, in einer Ausführung durch manuelles Teachen oder selbsttätig durch ein initiales Generieren von Bahnpunkten mittels Erfassen und Nachfahren der Referenzbahnmarkierungen.

Durch ein Modifizieren von vorgegebenen Bahnpunkten kann somit in einer

Ausführung eine, insbesondere zunächst nur grob geteachte, Roboterbahn

anschließend, insbesondere selbsttätig, optimiert, insbesondere sozusagen auf eine durch die Referenzbahnmarkierung definierte Referenz- bzw. Sollbahn

„gezogen" werden. Durch ein Modifizieren einer vorgegebenen Bahngeschwindigkeit kann in einer Ausführung insbesondere eine uniforme Bahngeschwindigkeit realisiert und/oder einer Kinematik, insbesondere notwendigen Umorientierungen oder dergleichen, Dynamik, insbesondere Trägheiten und dergleichen, und/oder Steuerung, beispielsweise der zeitlichen Abarbeitung von vorgegebenen Bahnpunkten oder dergleichen, des

Roboters Rechnung getragen werden. So kann in einem einfachen Beispiel durch ein Erhöhen oder Reduzierung einer vorgegebenen bzw. Sollgeschwindigkeit an einem Bahnpunkt, Verschiebung dieses Bahnpunktes entlang der Bahn und/oder

Generierung eines weiteren bzw. zusätzlichen Bahn- bzw. Hilfspunktes ein

unerwünschter Geschwindigkeitssprung, insbesondere -einbruch und/oder -anstieg, an, vor und/oder nach dem Bahnpunkt reduziert, vorzugsweise vermieden werden.

In einer Ausführung umfasst das Verfahren die Schritte: insbesondere mehrfach bzw. iterativ:

- Abfahren der Roboterbahn mit dem bzw. den generierten und/oder modifizierten Bahnpunkt(en) und/oder der modifzierten Bahngeschwindigkeit und/oder - beschleunigung und/oder einer herunterskalierter Bahngeschwindigkeit und/oder - beschleunigung; Ermitteln von wenigstens einer Position und/oder Orientierung und/oder einer Bahngeschwindigkeit der roboterfesten Referenz relativ zu der erfassten Referenzbahnmarkierung bei diesem Abfahren; und, insbesondere abwechselnd:

- Modifizieren des bzw. eines oder mehrerer der vorgegebenen Bahnpunkte der Roboterbahn und/oder der vorgegebenen Bahngeschwindigkeit und/oder - beschleunigung zum Reduzieren, insbesondere Minimieren, einer Abweichung der roboterfesten Referenz von einer oder mehreren durch die

Referenzbahnmarkierung definierten Referenzposition(en) und/oder - orientierung(en) und/oder einer Abweichung der ermittelten von der vorgegebenen Bahngeschwindigkeit bzw. so, dass diese Abweichung(en) hierdurch reduziert, insbesondere minimiert wird/werden.

Entsprechend weist die Robotersteuerung in einer Ausführung auf Mittel zum, insbesondere mehrfachen, Abfahren der Roboterbahn mit dem bzw. den generierten und/oder modifizierten Bahnpunkt(en) und/oder der modifzierten Bahngeschwindigkeit und/oder -beschleunigung und/oder einer herunterskalierter Bahngeschwindigkeit und/oder -beschleunigung; Ermitteln von wenigstens einer Position und/oder Orientierung und/oder einer Bahngeschwindigkeit der roboterfesten Referenz relativ zu der erfassten Referenzbahnmarkierung bei diesem Abfahren; und, insbesondere abwechselndem, Modifizieren des bzw. eines oder mehrerer der vorgegebenen Bahnpunkte der Roboterbahn und/oder der vorgegebenen Bahngeschwindigkeit und/oder -beschleunigung zum Reduzieren, insbesondere Minimieren, einer

Abweichung der roboterfesten Referenz von einer oder mehreren durch die

Referenzbahnmarkierung definierten Referenzposition(en) und/oder -orientierung(en) und/oder einer Abweichung der ermittelten von der vorgegebenen

Bahngeschwindigkeit bzw. so, dass diese Abweichung(en) hierdurch reduziert, insbesondere minimiert wird/werden.

Hierdurch kann die Roboterbahn in einer Ausführung iterativ und/oder, jedenfalls insoweit bzw. wenigstens bezüglich dieser Schritte automatisiert, erstellt werden.

Insbesondere kann durch das, insbesondere mehrfache und/oder abwechselnde, Modifizieren von Bahnpunkten, und -geschwindigkeit bzw. -beschleunigung, die Roboterbahn an eine Dynamik des Roboters und/oder einer Robotersteuerung angepasst bzw. bezüglich dieser optimiert werden. Durch das Abfahren mit der vorgegebenen bzw. modifizierten und/oder das Abfahren mit der herunterskalierten Bahngeschwindigkeit, insbesondere das Abfahren mit der herunterskalierten modifizierten Bahngeschwindigkeit, insbesondere (jeweils) durch einen Skalierungs- bzw. Overridefaktor kleiner eins oder dergleichen, kann in einer Ausführung die

Bahntreue vorteilhaft geprüft und gegebenenfalls durch Bahnpunktmodifikation verbessert werden. Eine herunterskalierte Bahngeschwindigkeit ergibt sich daher in einer Ausführung durch Multiplikation einer vorgegebenen, gegebenenfalls bereits modifizierten, Bahngeschwindigkeit mit einem Faktor kleiner eins und größer Null. In einer Ausführung wird die Roboterbahn bei diesem iterativen Verfahren

- ein- oder mehrfach, insbesondere wenigstens einmal anfänglich, mit den

generierten bzw. modifizierten Bahnpunkten und einer (gegenüber einer

Arbeitsgeschwindigkeit) reduzierten, insbesondere herunterskalierten

vorgegebenen bzw. modifizierten, Bahngeschwindigkeit abgefahren, insbesondere, um dabei die Bahntreue abzuschätzen, und in einer Ausführung gegebenenfalls ein oder mehrere Bahnpunkte modifiziert und/oder, insbesondere abwechselnd hierzu, eine Bahngeschwindigkeit und/oder -beschleunigung modifiziert; und/oder - ein- oder mehrfach, insbesondere wenigstens einmal abschließend, mit den generierten bzw. modifizierten Bahnpunkten und einer bzw. der (vollen)

Arbeitsgeschwindigkeit, insbesondere der vorgegebenen bzw. modifizierten, nicht (mehr) herunterskalierten Bahngeschwindigkeit, abgefahren, insbesondere um (auch) dabei die Bahntreue zu prüfen, und in einer Ausführung gegebenenfalls ein oder mehrere Bahnpunkte modifiziert und/oder, insbesondere abwechselnd hierzu, eine Bahngeschwindigkeit und/oder -beschleunigung modifiziert.

In einer Ausführung umfasst das Verfahren die Schritte:

- Vorgeben eines Abbruchkriteriums, insbesondere einer maximal zulässigen

Iterationszahl, einer erforderlichen Bahnfolgegenauigkeit, einer erforderlichen

Geschwindigkeitsgenauigkeit und/oder einem maximal zulässigen und/oder minimal zulässigen Verhältnis zwischen Bahnfolge- und

Geschwindigkeitsgenauigkeit; und

- Abspeichern, Ausgeben und/oder Abfahren des bzw. der generierten und/oder modifizierten Bahnpunkte und/oder der modifizierten Bahngeschwindigkeit und/oder -beschleunigung, insbesondere der (solcherart) erstellten Bahn mit diesem bzw. diesen Bahnpunkten und/oder dieser Bahngeschwindigkeit und/oder -beschleunigung, in Abhängigkeit von dem Abbruchkriterium, insbesondere bei bzw. nach dessen Eintreten. Entsprechend weist die Robotersteuerung in einer Ausführung auf:

- Mittel zum Vorgeben eines Abbruchkriteriums, insbesondere einer maximal

zulässigen Iterationszahl, einer erforderlichen Bahnfolgegenauigkeit, einer erforderlichen Geschwindigkeitsgenauigkeit und/oder einem maximal zulässigen und/oder minimal zulässigen Verhältnis zwischen Bahnfolge- und

Geschwindigkeitsgenauigkeit; und

- Mittel zum Abspeichern, Ausgeben und/oder Abfahren des bzw. der generierten und/oder modifizierten Bahnpunkte und/oder der modifizierten

Bahngeschwindigkeit und/oder -beschleunigung, insbesondere der (solcherart) erstellten Bahn mit diesem bzw. diesen Bahnpunkten und/oder dieser

Bahngeschwindigkeit und/oder -beschleunigung, in Abhängigkeit von dem

Abbruchkriterium, insbesondere bei bzw. nach dessen Eintreten. Eine Bahnfolgegenauigkeit kann in einer Ausführung von einer, insbesondere maximalen und/oder mittleren bzw. gemittelten, Abweichung der roboterfesten Referenz von durch die Referenzbahnmarkierung definierten Referenzpositionen und/oder -Orientierungen abhängen, diese insbesondere angeben, eine erforderliche Bahnfolgegenauigkeit entsprechend insbesondere durch eine maximal zulässige, insbesondere maximale und/oder mittlere bzw. gemittelten, Abweichung der roboterfesten Referenz von durch die Referenzbahnmarkierung definierten

Referenzpositionen und/oder -Orientierungen vorgegeben bzw. bestimmt sein bzw. werden. Eine Geschwindigkeitsgenauigkeit kann entsprechend in einer Ausführung von einer, insbesondere maximalen und/oder mittleren bzw. gemittelten, Abweichung der Bahngeschwindigkeit von einer vorgegebenen Bahngeschwindigkeit oder einem Mittelwert der Bahngeschwindigkeit bzw. einer (maximale bzw. mittlere) Variation der Bahngeschwindigkeit abhängen, diese insbesondere angeben, eine erforderliche Geschwindigkeitsgenauigkeit entsprechend insbesondere durch eine maximal zulässige, insbesondere maximale und/oder mittlere bzw. gemittelten, Abweichung der Bahngeschwindigkeit von einer vorgegebenen Bahngeschwindigkeit oder einem Mittelwert der Bahngeschwindigkeit bzw. einer (maximale bzw. mittlere) Variation der Bahngeschwindigkeit vorgegeben bzw. bestimmt sein bzw. werden. Durch die Gewichtung bzw. Vorgabe eines Verhältnisses zwischen Bahnfolge- und Geschwindigkeitsgenauigkeit bzw. -Variation kann in einer Ausführung eine für die jeweilige Applikation optimale Roboterbahn erstellt werden. So kann beispielsweise bei einer Lackierbahn die Variation der Bahngeschwindigkeit, die für einen

gleichmäßigen Farbauftrag entscheidend ist, stärker gewichtet werden als eine Bahnfolgegenauigkeit, die aufgrund eines unscharfen Sprühnebels weniger Einfluss auf das Lackierergebnis hat. Umgekehrt kann beispielsweise bei einer Schneidbahn, bei der die Präzision des Schnittes entscheidend ist, die Bahnfolgegenauigkeit stärker gewichtet werden als eine Geschwindigkeitsgenauigkeit.

Ein maximales und/oder minimales Verhältnis zwischen Bahnfolge- und

Geschwindigkeitsgenauigkeit kann in einer Weiterbildung durch einen, insbesondere hard- oder softwaretechnisch implementierten, Schieberegler vorgegeben bzw.

eingestellt werden. Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder

Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere die Roboterbahn erstellen bzw. den Roboter zum Erstellen und/oder Abfahren dieser Bahn steuern kann. In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des

Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch die Robotersteuerung bzw. ihre Mittel.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert,: Fig. 1 : einen Teil einer Roboteranordnung mit einer Robotersteuerung zur

Erstellung einer Bahn eines Roboters der Roboteranordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2: ein Verfahren zur Erstellung der Roboterbahn nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und Fig. 3:einen Teil einer Referenzbahnmarkierung einer Roboteranordnung zur

Erstellung einer Bahn eines Roboters der Roboteranordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht. Fig. 1 zeigt einen Teil eines Arms eines Roboters 1 einer Roboteranordnung in einer Pose (ausgezogen in Fig. 1 ) sowie in zwei weiteren Posen (gestrichelt in Fig. 1 ) sowie eine Robotersteuerung 2 zum Erstellung einer Bahn des Roboters und Steuern des Roboters zum Abfahren dieser Bahn. Die Roboteranordnung weist weiter eine Referenzbahnmarkierung in Form eines zweidimensional(en) gemusterten Klebestreifens 3 auf, der in einem Schritt S10 temporär auf einer Bearbeitungsoberfläche eines Werkstücks 4 aufgeklebt wird.

Die Roboteranordnung weist weiter ein Erfassungsmittel in Form eines optischen SD- Sensors 5 auf, der in Schritt S10 temporär an dem Arm des Roboters 1 befestigt wird und mit der Robotersteuerung 2 drahtlos oder leitungsgebunden kommuniziert bzw. signalverbunden ist, insbesondere über eine Antriebsbus-Schnittstelle oder eine Schnittstelle vergleichbarer Geschwindigkeit.

Die Robotersteuerung 2 kann allgemein eine integrale oder verteilte Steuerung sein bzw. einen oder mehrere Rechner aufweisen, insbesondere eine (eigentliche) Roboter(antriebs)steuerung zum Steuern des Roboter(arms) bzw. seiner Antriebe sowie ein integriertes Modul oder einen damit drahtlos oder leitungsgebunden kommunizierenden bzw. signalverbundenen (weiteren) Rechner, insbesondere zum Auswerten von Signalen des 3D-Sensors 5 und/oder wenigstens teilweisem

Ausführen des Verfahrens, insbesondere eines oder mehrerer der nachfolgend beschriebenen Schritte S10 - S70.

Die Referenzbahnmarkierung 3 gibt durch ihre äquidistant skalierte Mittellinie eine gewünschte Bearbeitungsbahn B auf der Bearbeitungsoberfläche 4 vor. Durch das Muster bzw. dessen Erfassung können mittels des 3D-Sensors 5 zudem

Abweichungen sowohl in der Referenzebene des Klebestreifens 3 bzw. der

Zeichenebene der Fig. 1 sowie (anhand optischer Verzerrungen, insbesondere

Verkürzungen, und dergleichen) senkrecht hierzu und eine Orientierung relativ zum Klebestreifen 3 erfasst werden.

In einem Schritt S20 werden die beiden gestrichelt dargestellten Posen angefahren und dabei die beiden in Fig. 1 eingezeichneten Bahnpunkte Ρ-ιο, P20 vorgegeben, d.h. grob geteacht. Diese können insbesondere Positionen und/oder Orientierungen eines TCPs umfassen, insbesondere sein, beispielsweise eines Focus und/oder einer Wirkachse eines robotergeführten Laserschweiß- oder -Schneidwerkzeugs, eines Referenz(arbeits- bzw. -wirk)punktes und/oder einer Referenz(arbeits- bzw. -wirk)achse eines robotergeführten Lackier-, Polier- oder Klebwerkzeugs oder dergleichen.

Anschließend fährt die Robotersteuerung 2 in einem Schritt S30 eine hierdurch zunächst nur grob teteachte Roboterbahn in Form einer Geraden zwischen diesen beiden Bahnpunkten P ₀ , P20 mit einer Bahngeschwindigkeit ab, die gegenüber einer, beispielsweise zum Schweißen, Schneiden, Kleben, Lackieren, Polieren oder dergleichen, durch Parametrierung in Schritt S20 vorgegebenen konstanten

Bahngeschwindigkeit herunterskaliert ist, und erfasst dabei mittels des 3D-Sensors 5 optisch die Referenzbahnmarkierung 3.

Dabei ermittelt sie Position- und/oder Orientierungsabweichungen relativ zur

Referenzbahnmarkierung 3, beispielsweise kartesische Abweichungen gegenüber einem dem jeweiligen Bahnpunkt nächsten Punkt auf der Mittellinie B sowohl in der (Referenz)Ebene der Referenzbahnmarkierung 3 (Zeichenebene der Fig. 1 ) als auch senkrecht hierzu, wie in Fig. 1 durch Abweichung(svektor)en Δ angedeutet.

Anschließend korrigiert die Robotersteuerung 2 in Schritt S30 die (grob geteachte) Roboterbahn, indem sie die (grob geteachten) Bahnpunkten P ₀ , P20 entsprechend der Abweichungsvektoren Δ modifiziert, insbesondere die Abweichung(svektor)en Δ zu den vorgegebenen Bahnpunkten P ₀ , P20 hinzuaddiert.

In einem Schritt S40 fährt die Robotersteuerung 2 die solcherart modifizierte

Roboterbahn B mit den modifizierten vorgegebenen Bahnpunkten erneut mit der herunterskalierten Bahngeschwindigkeit ab und prüft dabei die Bahnfolgegenauigkeit bzw. (verbleibende) maximale und/oder mittlere Abweichungen von der Mittellinie der Referenzbahnmarkierung 3.

Wird dabei eine vorgegebene erforderliche Bahnfolgegenauigkeit nicht erreicht bzw. festgestellt (S40:„N"), werden die Schritte S30, S40, gegebenenfalls mehrfach, wiederholt, bis dies der Fall oder eine maximale Iterationszahl erreicht ist. Sobald die vorgegebene erforderliche Bahnfolgegenauigkeit erreicht bzw. festgestellt (oder die maximale Iterationszahl erreicht) ist (S40:„Y"), fährt die Robotersteuerung 2 mit Schritt S50 fort.

In diesem erhöht sie die zuvor herunterskalierte vorgegebene konstante

Bahngeschwindigkeit, gegebenenfalls schrittweise, und fährt die modifizierte

Roboterbahn B mit dieser Bahngeschwindigkeit ab.

Dabei prüft sie eine Geschwindigkeitsgenauigkeit. Überschreitet eine maximale oder mittlere Variation der Bahngeschwindigkeit einen vorgegebenen maximal zulässigen Grenzwert, modifiziert die Robotersteuerung 2 in Schritt S50 die vorgegebene Bahngeschwindigkeit, beispielsweise, indem sie Geschwindigkeitsparameter in den modifizierten Bahnpunkten entsprechend anpasst. Im Ausführungsbeispiel ist exemplarisch auch die Generierung eines zusätzlichen bzw. weiteren

(Hilfs)Bahnpunktes P zwischen den beiden modifizierten Bahnpunkten Ρ-ιο+Δ, Ρ ₂ ο+Δ angedeutet. Indem ein solcher Bahnpunkt eingefügt und entsprechend beim Abfahren der Bahn von der Robotersteuerung 2 verarbeitet wird, kann ebenfalls eine unerwünschte Geschwindigkeitsvariation zwischen den modifizierten Bahnpunkten Ρ-ιο+Δ, Ρ ₂ ο ⁺ Δ reduziert bzw. eine Bahngeschwindigkeit modifiziert werden.

Gleichermaßen können zur Modifizierung der vorgegebenen Bahngeschwindigkeit beispielsweise die modifizierten Bahnpunkten P ₀ , P ₂ o längs der Bahn B verschoben werden, so dass sie bei Abfahren der erstellen bzw. programmierten Bahn

entsprechend früher bzw. später verarbeitet werden.

Nachdem in Schritt S50 gegebenenfalls die vorgegebene Bahngeschwindigkeit modifiziert worden ist, fährt die Robotersteuerung 2 in Schritt S60 die modifizierte Roboterbahn B mit der gegebenenfalls modifizierten Bahngeschwindigkeit ab und prüft dabei einerseits die Bahnfolgegenauigkeit bzw. (verbleibenden) maximale und/oder mittlere Abweichung von der Mittellinie der Referenzbahnmarkierung 3 und andererseits ein Verhältnis der Bahnfolge- zur Geschwindigkeitsgenauigkeit.

Wird sowohl die erforderliche Bahnfolgegenauigkeit als auch der vorgegebene Bereich für das Verhältnis zwischen Bahnfolge- und Geschwindigkeitsgenauigkeit eingehalten bzw. festgestellt (S60:„Y"), werden in einem Schritt S70 die modifizierte Roboterbahn B mit dem generierten Bahnpunkt P und den modifizierten Bahnpunkten Ρ-ιο+Δ, Ρ ₂ ο ⁺ Δ sowie die gegebenenfalls modifizierte

Bahngeschwindigkeit als Bahnpunkte bzw. -geschwindigkeit der solcherart erstellten Roboterbahn abgespeichert und ausgegeben.

Die solcherart erstellte Roboterbahn kann nun von der Robotersteuerung 2 im

Normalbetrieb zum Bearbeiten von Werkstückoberflächen 4 abgefahren werden, insbesondere, nachdem der Klebestreifen 3 entfernt wurde (Schritt S80).

Solange die erforderliche Bahnfolgegenauigkeit oder das vorgegebene Verhältnis zwischen Bahnfolge- und Geschwindigkeitsgenauigkeit und auch eine maximale Iterationszahl noch nicht erreicht bzw. festgestellt ist (S60:„N"), die in Schritt S10 vorgegeben wurden, wird die Modifikation der Bahnpunkte (Schritt S30) und/oder der Bahngeschwindigkeit (Schritt S50), gegebenenfalls alternierend, wiederholt, wie in Fig. 2 nur schematisiert durch den Rücksprung zu Schritt S30 angedeutet.

Man erkennt, dass auch Bedienpersonal ohne große Expertise eine Schweiß-,

Schneid-, Klebe-, Lackier-, Polier- oder ähnliche (Roboter)Bahn mit entsprechend uniformer Bahngeschwindigkeit einfach und präzise erstellen kann, indem der

Klebestreifen 3 entsprechend auf der Werkstückoberfläche angebracht und die

Roboterbahn durch Anfahren der Punkte Ρ-ιο, P20 grob geteacht wird, während die anschließende iterative Modifikation der Bahnpunkte und -geschwindigkeit

automatisiert erfolgt. Fig. 3 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Teil einer Referenzbahnmarkierung einer Roboteranordnung zur Erstellung einer Bahn eines Roboters der Roboteranordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, die bis auf nachfolgend erläuterte Unterschiede der vorstehend erläuterten Ausführung entspricht, so dass nachfolgend auf diese Bezug genommen und nur auf die Unterschiede eingegangen wird.

In der Ausführung der Fig. 3 ist die Referenzbahnmarkierung als

dreidimensional gemustertes Klebeband 3' ausgebildet, das geometrische

Vertiefungen bzw. Erhöhungen mit einer Höhe (bzw. Tiefe) von etwa 2-3 mm aufweist. Auch die Referenzbahnmarkierung 3' gibt durch ihre (dreidimensional(e)) äquidistant skalierte Mittellinie eine gewünschte Bearbeitungsbahn B auf der

Bearbeitungsoberfläche 4 vor. Durch das dreidimensionale Muster bzw. dessen Erfassung können mittels des 3D-Sensors 5 zudem Abweichungen sowohl in der Referenz- bzw. Grund- bzw. Auflageebene des Klebebands 3' bzw. der Zeichenebene der Fig. 1 sowie (anhand 3D-Kanten, optischer Verzerrungen, insbesondere

Verkürzungen, und dergleichen) senkrecht hierzu und/oder eine Orientierung relativ zum Klebeband 3' vorteilhaft erfasst werden.

Wie auch bei dem zweidimensionalen Muster des Klebestreifens 3 (vgl. Fig. 1 ) erkennt man beim dreidimensionalen Muster des Klebebands 3' senkrecht zur

Mittellinie Abstandslinien A, insbesondere zur Erfassung der Bahngeschwindigkeit, sowie alternierende Hilfslinien H, insbesondere zur Erfassung einer Bahnkrümmung.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. So kann beispielsweise statt des (groben Vor)Teaches der Roboterbahn auch nur ein Suchstartpunkt angefahren werden und die Robotersteuerung, ausgehend hiervon, durch Erfassen und Nachfahren (der Mittellinie) des Klebestreifens 3 entsprechende Bahnpunkte generieren.

Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen

Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die

Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die

Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten

Merkmalskombinationen ergibt. Bezuqszeichenliste

1 Roboter(arm)

2 Robotersteuerung

3 gemusterter Klebestreifen (Referenzbahnmarkierung)

3' Klebeband mit dreidimensionalem Muster (Referenzbahnmarkierung)

4 Werkstück(oberfläche)

5 3D-Sensor (Erfassungsmittel)

A Abstandslinie

B Roboterbahn

H Hilfslinie

Pio - P20 TCP-Position

Δ Abweichung