具体实施方式

参考图1，附图标记1表示在箭头F所示的方向上前进并且将一系列物体2，在示例中被认为是瓶子，朝着具有用于抓住瓶子2的抓取头4的操纵机器人3传送的传送机。传送机1是高速传送机，通常以100m/min的速度移动，并且其在其部分路径上与导向件5相关联，所述导向件5用于在瓶子2前进时将瓶子保持在适当的位置并稳定瓶子2。点划线A-A表示传送机1的纵轴。机器人3例如从传送机1上拾取瓶子2，在瓶子的位置插入一要带到传送机下游工作站的瓶子，并按照轨迹T将拾取的瓶子带到传送机1外的位置。机器人3例如是在三个正交方向x(平行于前进方向F的纵向坐标)，y(垂直于传送机平面的方向x的横向坐标)和z(垂直于传送机平面x的垂直坐标)上移动的拟人机器人。机器人3在介入区域中操作，该介入区域位于导向件5的下游，并且其开始由设备6，例如，光电管装置(参考图2、3)设定，所述设备6检测瓶子2的通过并因此致动同一机器人。

为了使瓶子2可以被机器人3的抓取头4抓住，它们在三个方向x、y、z上的位置必须落入预定且相当有限的公差范围内(例如，±2mm)。根据本发明，为了校正瓶子2相对于参考位置的垂直和水平偏移，该参考位置是为了使机器人2抓住瓶子2的最佳位置，在致动设备6的上游设置了装置10(下文称为校正装置)。所述装置在x、y、z三个方向上检测瓶子2的位置，确定相对于参考位置的可能偏移，并且如果需要的话，命令机器人3移动以补偿该偏移。装置10基本上位于导向装置5的端部，在致动设备6的上游。装置10和致动设备6之间的距离必须足够大以获取瓶子2的位置，并在机器人抓住瓶子2之前计算校正并向机器人发送该校正(如果有的话)，以及，同时还要足够短以确保所计算的校正的有效性。例如，装置10必须在短于几十毫秒，通常短于20ms的延时时间内提供校正信号。

校正装置10包括用于确定瓶子2的位置的单元11和用于确定相对于参考位置的可能的偏移以及要传递给机器人3的校正的单元12。单元11又包括两个分开且独立的部分，分别确定瓶子的垂直位置(坐标z)和水平位置，尤其是在横向方向(坐标y)。

参考图2和图3，确定坐标z的部件由激光片传感器21组成，该激光片传感器21包括光源21A和检测器21B，并发射在垂直于支撑平面的平面，例如在垂直平面z-y中延伸、并在平行于支撑平面的方向y上传播的平面光束(片)210。传感器21被设置成与传送机1的表面相距一定距离，从而使得光束210基本上在其瓶盖的顶部被瓶子2拦截。给定某种类型的瓶子，激光片210在平面z-y上的位置和延伸必须使片在任何情况下也能被高度低于标称高度的瓶子(例如无盖的瓶子)拦截。优选地，也部分被高度超过标称高度的瓶子(例如，瓶盖拧坏或插入错误的瓶子)拦截。位置的确定和校正是基于片210被拦截的部分的垂直范围来确定的，并且因此基于传感器21的输出信号的处理，这将在下文中更详细地说明。传感器21的输出信号将以足够高的采样率进行采样，以便于为给定的瓶子提供最小数量的样本，以补偿形状像差。例如，鉴于上述传送机速度，1ms的采样时间将满足该要求。

确定坐标y的部件由两个高速激光光电管22、23组成，其激光束220、230在平行于平面x-y的平面中以与传送带1的前进方向，并因此相对于轴A-A成锐角的路径传播。附图标记22A、23A和22B、23B分别表示光电管22、23的源和检测器。而且，由光束220、230限定的平面可以位于与瓶盖的区域相对应的位置，但这不是必需的。有利地，两个光束220、230相对于轴A-A以相同的角度布置，从而使得它们对应于该轴在传播平面上的投影彼此交叉。优选地，该角度为45°：已经证明该角度具有最佳的分辨率灵敏度并且使整体尺寸最小。

基于检测瓶子在光电管22，23前面的通过以及对该通过测量发生的时刻之间可能的差异来确定和校正坐标y，这将在下文中进行更详细的解释。计算可能的校正的单元12使得例如，在确定上述的差异时具有非常精细的分辨率，例如，在如上所述传送机的速度下，分辨率约为100μs。使用激光光电管能在具有非常窄的椎体形高准直光束(具有大致点状横截面尺寸的光束)中产生辐射，从而最大限度地降低检测瓶子通过的误差。

未示出用于致动装置10(特别是位置确定单元11)的设备，例如，类似于用于致动机器人的设备6的设备可以设置在装置10的上游，以使该校正与瓶子关联起来。此类设备由瓶子跟踪系统使用，在该装置中，通常基于特定装置的操作规范来评估要操作的瓶子是否到达安装了机器人3的操作站，以及检查其位置是否正确。

为了附图的简单起见，未示出用于装置10的单元11的支撑结构。此类结构被固定连接到传送机1并与之连接，以便于尽可能地避免由同一传送机带来的振动，从而确保测量的动态稳定性。

此外，单元11必须具有用于校准系统并补偿定位和对准误差的机械规则。更具体地，此类规则必须确保光电管22，23的倾斜所期望的精度。再者，单元11的高度必须是可调节的，以使激光片传感器21的位置适应多格式生产线的不同格式。

为实现所需的测量精度，单元11相对于传送机1的对准可以在安装步骤中通过在该步骤中临时与单元11和传送机1相关联的系统30来实现。例如，如图4所示，此类系统包括安装在单元11上的激光指针31，该激光指针31旨在照亮位于传送机1上的目标32。或者，目标32可以与单元11关联，且指针31与传送机1关联。这种系统的操作方式是本领域技术人员众所周知的。优选地，即使与单元11相关联的元件可以永久地安装，但指针31和目标32都仅在对准步骤期间安装。

现在将描述本发明的方法的一个可能的示例性实施例。由单元12计算出的校正是相对校正，即，空值表示瓶子处于参考位置，非空值表示传递给机器人3的位移范围和符号，以便将其移动到适合抓取瓶子的位置。

关于坐标z的校正，参考图5和图6。如上所述，这种校正是基于被瓶子2所拦截的光束部分的垂直范围并与被位于参考位置(或者，等同地，具有预期的标称高度)的瓶子所拦截的部分的垂直范围进行比较来确定。

图5示出了三个瓶子2a、2b、2c(例如具有螺旋盖)以及它们相对于激光片210的位置。例如，瓶子2a具有预期的标称高度(正确拧紧盖)，因此其处于参考垂直位置；瓶子2b的高度大于标称高度(部分拧开的盖子)，瓶子2c的高度小于标称高度(缺少盖子)。

图6示出了传感器21的输出信号，仅作为示例并且为了描述得清楚起见，假设该信号是当光束210没有被拦截地到达检测器21B时处于最小电平(例如，4mA)的电流信号，以及当光束210被完全拦截时处于的最大电平(例如，20mA)。对于本领域技术人员而言，显而易见的是，此类信号由一系列脉冲组成，每一脉冲都是由瓶子2拦截光束210产生，其(负)峰值水平明显取决于被瓶子2拦截的光束210的部分的垂直范围，因此取决于瓶子高度。脉冲Pz(a)、Pz(b)、Pz(c)分别对应于瓶子2a、2b、2c的通过。为了附图的简化起见，未示出在瓶子通过时，传感器21的输出信号的采样。

在该示例性实施方式中，设：

Iz(i)(mA)为在第i(i＝a，b，c)个瓶子通过时传感器21的输出电流；

K(mm/mA)为传感器21的转换常数，例如通过关系式：

K＝Δ/(Imax-Imin)，

给出，其中，Δ是传感器可检测到的高度范围，Imax，Imin是最大和最小电流；

z(a)、z(b)、z(c)为瓶子2a、2b、2c的瓶盖相对于光束210底部边沿的高度，以及

Z0是与对应于参考位置的高度互补的值(即，光束210的底部边沿距具有标称高度的瓶子的瓶盖顶部的距离值)。

则，第i个瓶子的坐标z为Iz(i)*K，并且，用于机器人3的校正Cz(i)(如果有的话)为：

Cz(i)＝Iz(i)*K+Z0 (1)。

对于瓶子2a，显然，电流Iz(a)将使得Iz(a)*K＝-Z0，因此Cz(a)＝0。对于瓶子2b、2c，分别出现条件Iz(b)<Iz(a)和Iz(c)>Iz(a)，因此Cz(b)的值为正，而Cz(c)的值为负，因此必须分别提起或放下抓取头4才能移动到抓取位置。

显然，可以应用相同的原理，当光束210无拦截地到达检测器21B时，传感器21的输出信号为具有正最大电平的电压信号，以及，当光束210被完全拦截时，传感器21的输出信号为基本上是0电平。

如上所述，就坐标y的校正而言，检测到瓶子通过光束220、230，并且更具体地，测量了瓶子2到达那些光束的时刻之间的差。

参考图7和图8，其分别示出了以传送机1的轴A-A为中心的瓶子以及相对于该轴线未对准的瓶子到达光束220、230的情况，图9示出了在图8所示情况下的光电管22，23的输出信号。

假设光束相对于轴线A-A以相同的角度布置(图7、8中为45°)，以轴线为中心的瓶子在同一时刻到达光束220、230，如图7所示。相反，如果瓶子偏离轴线，则一个光束将在另一光束之前被拦截。图8显示了向右的偏移，因此瓶子2首先拦截了光束220，然后是光束230。

参照图9，假设光电管22、23提供电压信号V22、V23，如对本领域技术人员显而易见的那样，电压信号V22、V23由一组负脉冲组成(其中，图中仅示出了一个，分别表示为Py(22)和Py(23))，每一个分别对应于瓶子2对光束220、230的拦截。V22、V23的负脉冲的下降和上升边缘分别对应于瓶子2进入和离开相应的光束。此外，当光束220、230未被拦截时，假设信号V22、V23具有一定的正电压(例如24)；以及，当光束220、230被瓶子2拦截时，则电压基本为零。

设：

Cy(mm)为瓶子到传送机的轴A-A的偏移(因此，将要应用于机器人的坐标y的校正范围)；

R(mm)为沿瓶子前进方向F，瓶子进入光束230的实际进入点与理论进入点(即，瓶子以轴线为中心的进入点)之间的距离(即，如果瓶子以轴线为中心，则为进入点)；

DTF(ms)为脉冲Py(22)相对于Py(23)的下降边沿的延迟；

v(x)(m/s)为传送机的前进速度；

α为光束220、230与传送机轴线A-A的夹角，

则，通过简单的三角分析，对于如图7和图8所示的角度α＝45°，则可以得到：

Cy＝R/2 (2)

以及，对于一般角度α

Cy＝R/2*tangα. (3)

显然，R＝v(x)*DTF，对于角度α＝45°，和一般角度α，使用脉冲Py(22)，Py(23)的下降边沿计算校正Cy(f)分别通过以下公式给出：

Cy(f)＝v(x)*DTF/2 (4)

Cy(f)＝v(x)*DTF*tangα/2. (5)

理论上，使用脉冲Py(22)，Py(23)的下降边沿足以校正x-y平面中的位置。但是，在实际中，使用下降边沿只会使测量对系统未对准误差以及光束220、230的发散度差异敏感。为了减轻该问题，还可以利用上升边沿。在这种情况下，以DTR表示脉冲Py(23)的上升边沿相对于Py(22)的延迟，对于角度α＝45°，和一般角度α，使用上升边沿计算校正Cy(r)分别通过以下公式给出：

Cy(r)＝v(x)*DTR/2 (6)

Cy(r)＝v(x)*DTR*tangα/2. (7)

实际校正Cy可以是例如值Cy(f)和Cy(r)的平均值或相同值的其它组合。或者，例如与DTF-DTR成比例的校正系数可以应用于值Cy(f)。

通过使用脉冲的两个边沿，可以将对系统未对准误差和光束发散差异的测量灵敏度降低大约一个数量级。

还应指出的是，还可从瓶子2在光电管22、23前面通过的时刻检测瓶子的纵向位置(坐标x)。然而，由于通常可由机器人3基于从致动装置6和从控制传送机1移动的单元获得的信息来计算坐标x，因此不使用该信息项。因此，这里仅讨论了横向校正。

平面x-y中的校正与直径坐标无关，如图10所示。如果直径改变，则光束220、230的拦截时刻将改变，但仅取决于偏移量Cy的相对时间差将不会改变。因此，光束220、230是被瓶子2的瓶盖部分还是其它部分拦截都没有关系。出于相同的原因，在多格式安装的情况下，当开始使用不同直径的瓶子操作时，就无需再次对单元12进行编程。

显然，本发明可以解决上述现有技术的问题。更特别地，由于可以从上述关于调节的关系推导出，所述系统还能校正落入上述工程范围内的偏移。

显然，以上描述仅通过非限制性示例的方式给出，并且在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的范围的情况下，可以对其进行变化和修改。

更具体地，就坐标y的校正而言，当仅使用信号V22、V23的脉冲的一条边沿时，该边沿可以是上升边沿而不是下降边沿，因为，如果光束220、230完全相同且完全准直，并且系统完全对准，则对于上升和下降边沿都存在相同的时间关系。

此外，与上面作为示例给出的数学关系相反，传感器21的输出信号的电平和瓶子的标称高度(就坐标z的校正而言)或光电管22，23的输出信号的脉冲的上升和/或下降边沿之间的距离(就坐标y的校正而言)的不同函数可用于校正，这些函数也取决于特定传感器/光电管以及瓶子的几何参数。

此外，就坐标z的校正而言，即使已经将该坐标解释为瓶的顶部相对于光束210的底部边沿的高度，但显然，通过适当的编程单元12，装置10可以直接提供相对于传送机1的表面的高度。