Método de alineación de sistemas de referencia de brazo de una máquina de medición de múltiples brazos.

Un método de alineación de sistemas de referencia de brazo de una máquina de medición de múltiples brazos (1) que comprende por lo menos dos unidades de medición (4,

5), teniendo cada una un brazo móvil (11, 18), y una herramienta de medición (6, 7) que puede moverse mediante dicho brazo (11, 18) en un volumen de medición (M1, M2) respectivo; teniendo los volúmenes de medición (M1, M2) de dichas unidades de medición (4, 5) una intersección (I), y definiendo como un todo un volumen de medición de máquina (M) igual a los volúmenes de medición combinados (M1, M2) de las unidades de medición individuales; y comprendiendo el método las etapas de. fijar por lo menos un miembro de referencia (25) al brazo (11) de por lo menos una primera de dichas unidades de medición (4);

calificar cada una de dichas herramientas de medición (6, 7) de las unidades de medición (4, 5) respectivas; alinear los sistemas de referencia (X, Y, Z; x, y, z) de dichas unidades de medición cuando se configura la máquina (1); y

actualizar de manera periódica la alineación de dichos sistemas de referencia mediante la detección de dicho miembro de referencia (25) por medio de por lo menos otra de dichas unidades de medición (5); haciendo que el miembro de referencia (25) se mueva hasta un número de posiciones en dicha intersección (I) mediante la primera unidad de medición (4).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IT2007/000641.

Solicitante: HEXAGON METROLOGY S.P.A.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: VIA VITTIME DI PIAZZA DELLA LOGGIA 6 10024 MONCALIERI ITALIA.

Inventor/es: VERDI,Michele, RICCI,EMANUELE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B25J9/16 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B25 HERRAMIENTAS MANUALES; HERRAMIENTAS DE MOTOR PORTATILES; MANGOS PARA UTENSILIOS MANUALES; UTILLAJE DE TALLER; MANIPULADORES.B25J MANIPULADORES; RECINTOS CON DISPOSITIVOS DE MANIPULACION INTEGRADOS (dispositivos robóticos para recolección individual de frutas, hortalizas, lúpulo y similares A01D 46/30; manipuladores de agujas para cirugía A61B 17/062; manipuladores asociados a las laminadoras B21B 39/20; manipuladores asociados a las máquinas de forja B21J 13/10; medios para mantener las ruedas o sus elementos B60B 30/00; grúas B66C; disposiciones para la manipulación del combustible o de otros materiales utilizados en el interior de reactores nucleares G21C 19/00; combinación estructural de manipuladores con celdas o recintos protegidos contra la radiación G21F 7/06). › B25J 9/00 Manipuladores de control programado. › Controles por programa (control total de una fábrica, es decir, control centralizado de varias máquinas, G05B 19/418).
  • G01B21/04 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01B MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES ANALOGAS; MEDIDA DE ANGULOS; MEDIDA DE AREAS; MEDIDA DE IRREGULARIDADES DE SUPERFICIES O CONTORNOS.G01B 21/00 Disposiciones de medida o sus detalles en caso de no adaptarse a los tipos particulares de medios de medida de los otros grupos de esta subclase. › mediante la medida de coordenadas de puntos.
  • G01B5/008 G01B […] › G01B 5/00 Disposiciones de medida caracterizadas por la utilización de medios mecánicos (instrumentos de los tipos cubiertos por el grupo G01B 3/00 en sí G01B 3/00). › que utilizan máquinas de medida de coordenadas.

PDF original: ES-2475941_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método de alineación de sistemas de referencia de brazo de una máquina de medición de múltiples brazos Campo de la técnica La presente invención se refiere a un método de alineación de sistemas de referencia de brazo de una máquina de medición de múltiples brazos.

Antecedentes de la técnica Como es sabido, las máquinas de medición de múltiples brazos comprenden dos o más unidades de medición, cada con su propia herramienta de medición, que funcionan de forma coordinada bajo el control de un sistema de control común. Las unidades de medición se colocan normalmente con sus volúmenes de medición respectivos uno al lado del otro y solapándose en una pequeña intersección, por lo tanto el volumen de medición global de la máquina está definido por los volúmenes de medición combinados de las unidades individuales. Por tanto, las máquinas de medición de múltiples brazos del tipo anterior son adecuadas, en particular, para medir partes de gran tamaño, tal como bastidores de vehículos o componentes de aeronaves.

En una realización típica, a la que hace referencia la siguiente descripción por conveniencia y meramente a modo de ejemplo, la máquina comprende dos unidades de medición cartesianas de brazo horizontal ubicadas sobre lados opuestos del volumen de medición, y cada unidad comprende una columna que puede moverse a lo largo de un primer eje longitudinal con respecto al volumen de medición, un carro que está fijado a la columna y que puede moverse a lo largo de un segundo eje vertical, y un brazo que está fijado al carro y que puede moverse con respecto a este a lo largo de un tercer eje horizontal perpendicular al primer eje y en sentido transversal con respecto al volumen de medición.

En las máquinas de múltiples brazos que emplean unidades de medición de coordenadas (en particular, las máquinas con dos brazos horizontales) , la alineación del sistema cartesiano de referencia de uno de los dos brazos (el brazo secundario o “esclavo”) con respecto al otro (el brazo “primario” o “maestro”) es vital para el rendimiento de la medición en el modo de dos brazos.

El método de alineación usual comprende medir una esfera colocada de forma diversa en la intersección entre los volúmenes de medición de las dos unidades y, por consiguiente, rotar y trasladar el sistema cartesiano de referencia del brazo secundario con respecto al del brazo primario.

El rendimiento de las máquinas de medición en el modo de múltiples brazos depende estrechamente de la precisión de compensación y la estabilidad dimensional de las unidades individuales, y de la precisión y la estabilidad de los resultados del procedimiento de alineación anterior.

Esto último, en particular, está afectado por la deformación de ambas unidades de medición causada por variaciones en la temperatura ambiente, lo que puede dar como resultado la distorsión de la geometría de ambas unidades, no recuperable por completo por el procedimiento de compensación geométrica, y el alargamiento de las partes componentes de las unidades (transductores, vigas, etc.) , lo que a menudo da como resultado unos errores de medición lo bastante graves como para perjudicar el rendimiento.

La distorsión de las unidades individuales también da como resultado unos errores de medición incluso graves en el modo de múltiples brazos.

Actualizar con frecuencia la alineación de los sistemas cartesianos de referencia de cada unidad de una máquina de múltiples brazos es por tanto de vital importancia, si bien realmente difícil, si no imposible, de hacer en el caso de los sistemas de medición en línea, lo que descarta una esfera fija montada sobre el suelo por razones obvias de adaptación.

Otro factor que afecta al rendimiento de las máquinas de múltiples brazos es el peso de la pieza a máquina, que puede dar lugar a una deformación significativa del cimiento y / o bancada sobre el que se instalan las unidades, afectando de este modo a las condiciones de alineación determinadas sin carga de las unidades.

Una forma de minimizar este efecto es alinear los sistemas con la configuración de la pieza a máquina en su lugar, a pesar de que a menudo el propio tamaño de la pieza a máquina evita esto. Una “maqueta” es otra posible solución, pero a menudo poco práctica y técnicamente impracticable, al comportar movimientos adicionales, posiblemente interfiriendo con piezas fijas de apoyo de pieza a máquina dedicadas, y posiblemente difiriendo, de manera considerable, de la configuración de carga de la pieza a máquina real. El problema con esta solución se ve agravado adicionalmente por la variación de la carga con diferentes piezas a máquina.

La única solución a estos problemas radica en el sobredimensionamiento del cimiento y / o bancada, aumentando de este modo el coste de la máquina.

El documento EP 1 607 194 divulga un sistema robótico que comprende una pluralidad de robots provistos con unos medios para calibrar su posición relativa.

En particular, un primer robot tiene una cámara montada sobre el mismo y un segundo robot tiene una porción característica que se hace que se mueva de tal modo que la imagen de la porción característica detectada por la cámara adopta un tamaño o posición objetivo. El mismo proceso se repite varias veces a la vez que se cambia la posición del estado inicial de los robots con el fin de calibrar la posición relativa entre los robots.

Divulgación de la invención Un objeto de la presente invención es la provisión de un método de alineación de sistemas de referencia de brazo de una máquina de medición de múltiples brazos, que se diseña para eliminar los inconvenientes que se han mencionado en lo que antecede, asociados habitualmente con los métodos conocidos.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método de alineación de sistemas de referencia de brazo de una máquina de medición de múltiples brazos, tal como se reivindica en la reivindicación 1.

La invención (que también puede aplicarse a las máquinas no cartesianas y a sistemas que no sean de múltiples brazos de dos brazos) prevé actualizar de manera periódica la matriz de alineación por medio de uno o más miembros de referencia ubicados sobre la estructura de por lo menos una de las unidades de medición y mensurables por la otra unidad.

Los miembros de referencia pueden ser:

a) una o más esferas calibradas ubicadas sobre el extremo de uno de los brazos y a las que puede acceder con facilidad el palpador sobre el otro brazo o, en un ejemplo no cubierto por la invención, ubicadas sobre una herramienta dedicada intercambiable con las herramientas de medición y que puede alojarse en el almacén de cambio de herramientas; b) indicadores dedicados, si la máquina está equipada solo con palpadores sin contacto, que no pueden medir con facilidad las esferas anteriores.

Por medio de programas de medición apropiados que se activan de manera automática o por el operario junto con cambios en el tipo de pieza a máquina o en las condiciones ambientales, tal como variaciones en la temperatura, la invención prevé actualizar la matriz de alineación, mejorando de este modo el rendimiento de la medición y reduciendo en gran medida el coste en términos del dimensionamiento del cimiento y / o bancada.

Además, el método puede aplicarse a la porción ocupada por la pieza a máquina real del volumen local común a ambos brazos, mejorando potencialmente, de este modo, el rendimiento de la medición y también potenciando la versatilidad del sistema, que puede usarse de este modo para medir piezas a máquina tanto de gran como de pequeño tamaño (bastidores de vehículos y paneles) .

Breve descripción de los dibujos Una realización preferida y no limitante de la presente invención se describirá a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 muestra una vista en planta esquemática de una máquina de medición de dos brazos de acuerdo con la presente invención; la figura 2 muestra una vista frontal esquemática de la máquina de la figura 1; la figura 3 muestra un detalle esquemático de una unidad de medición de la máquina de la figura 1; la figura 4 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento para alinear los sistemas de referencia de la máquina de la figura 1 en la fase de instalación de la máquina; la figura 5 muestra la ubicación de un miembro de referencia durante el procedimiento que se muestra en el diagrama de flujo de la figura 4; la figura 6 muestra un diagrama de flujo de una primera operación en la actualización de la alineación de los sistemas de referencia de las unidades de medición de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método de alineación de sistemas de referencia de brazo de una máquina de medición de múltiples brazos (1) que comprende por lo menos dos unidades de medición (4, 5) , teniendo cada una un brazo móvil (11, 18) , y una herramienta de medición (6, 7) que puede moverse mediante dicho brazo (11, 18) en un volumen de medición (M1,

M2) respectivo; teniendo los volúmenes de medición (M1, M2) de dichas unidades de medición (4, 5) una intersección (I) , y definiendo como un todo un volumen de medición de máquina (M) igual a los volúmenes de medición combinados (M1, M2) de las unidades de medición individuales; y comprendiendo el método las etapas de.

fijar por lo menos un miembro de referencia (25) al brazo (11) de por lo menos una primera de dichas unidades de medición (4) ;

calificar cada una de dichas herramientas de medición (6, 7) de las unidades de medición (4, 5) respectivas; alinear los sistemas de referencia (X, Y, Z; x, y, z) de dichas unidades de medición cuando se configura la máquina (1) ; y actualizar de manera periódica la alineación de dichos sistemas de referencia mediante la detección de dicho miembro de referencia (25) por medio de por lo menos otra de dichas unidades de medición (5) ; haciendo que el

miembro de referencia (25) se mueva hasta un número de posiciones en dicha intersección (I) mediante la primera unidad de medición (4) .

2. Un método tal como se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado por que dicho miembro de referencia (25) está afianzado rígidamente a dicho brazo (11) de dicha primera unidad de medición (4) .

3. Un método tal como se reivindica en la reivindicación 2, caracterizado por que dicho miembro de referencia (25) 20 es una esfera.

4. Un método tal como se reivindica en una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por comprender la etapa de determinar la posición de dicho miembro de referencia (25) con respecto a dicho brazo (11) de dicha primera de dichas unidades de medición (4) por medio de dicha otra de dichas unidades de medición (5) .

5. Un método tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que

dicha etapa de actualizar la alineación de los sistemas de referencia comprende actualizar una matriz de rotación (R) y un vector de translación (T) .

6. Un método tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que dicha etapa de actualizar la alineación de los sistemas de referencia comprende solo actualizar un vector de translación (T) .

7. Un método tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha etapa de actualizar comprende realizar un ciclo de medición automático, en el que dicho miembro de referencia (25) se coloca en dicha intersección (I) mediante dicha primera de dichas unidades de medición (4) y se mide mediante dicha otra de dichas unidades de medición (5) .

8. Un método tal como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha etapa de actualizar se inicia tras la detección de un error residual que varía entre un valor umbral mínimo (S1; S3) y un valor umbral máximo (S2; S4) .


 

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