BR112019028064A2 - dispositivo programável fornecido em um ambiente de produção para auxiliar um operador - Google Patents
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Abstract
Um dispositivo programável (D) disposto em um ambiente de produção, para auxiliar um operador (O) a executar operações de montagem manual realizadas pelo operador (O), particularmente durante operações de montagem executadas em peças (P) transportadas pelos pallets (5) em uma linha de produção (1). O dispositivo (D) compreende um meio de montagem usável pelo operador (O), um dispositivo de iluminação (4) para iluminar uma área de trabalho na qual o operador (O) trabalha, um sensor (6) configurado para detectar a posição do meio de montagem, um dispositivo de entrada (10) usável pelo operador e um sistema de controle eletrônico (8) configurado para memorizar uma sequência de aprendizagem incluindo uma sequência de operações de montagem manual.
Description
“DISPOSITIVO PROGRAMÁVEL FORNECIDO EM UM AMBIENTE DE PRODUÇÃO PARA AUXILIAR UM OPERADOR” Campo da invenção
[0001] A presente invenção refere-se a dispositivos programáveis fornecidos em um ambiente de produção para auxiliar um operador. Em particular, a invenção refere- se a um dispositivo programável projetado para auxiliar um operador a executar operações de montagem manual, por exemplo, operações de montagem realizadas em peças transportadas por pallets em uma linha de produção. Técnica anterior
[0002] Em linhas de produção modernas, particularmente no setor automotivo, partes ou componentes básicos avançam ao longo de uma linha de transporte de pallet através de uma série de estações de montagem, onde partes e componentes adicionais são montadas em sucessão em cada componente básico carregado por um pallet fornecido para o transporte de partes ou componentes. Atualmente, uma solução em uso que é alternativa a uma indicada acima para transportar partes ou componentes é aquela de configurar uma pluralidade de Veículos Guiados automatizados (AGVs) com as peças a serem montadas a bordo, que se movem dentro do ambiente de produção. As operações de montagem são realizadas manualmente por operadores com a ajuda de sistemas de montagem automatizados. Em ambientes de produção desse tipo, a produção deve ser maximizada, assegurando que os operadores realizem operações de montagem rápida e corretamente. O cumprimento dessa exigência em um modo ótimo não é fácil uma vez que a sequência de operações de montagem, que os operadores devem executar, varia de acordo com as peças ou componentes transportados pelos pallets que, por sua vez, variam de acordo com a solicitação de produção.
[0003] Os exemplos de sistemas fornecidos em um ambiente de produção para auxiliar um operador a executar operações de montagem manual são descritos nos documentos US 2012/0062725 A1, US 9372278 B2 e US 2013/325155 A1. Objetivo da invenção
[0004] O objetivo da presente invenção é fornecer um dispositivo programável do tipo indicado acima, que é particularmente eficaz em assegurar que as operações de montagem sejam realizadas corretamente pelos operadores e que seja simples e intuitivo de usar.
[0005] Um objetivo adicional da invenção é obter os objetivos acima mencionados com um dispositivo que permita adaptação rápida com relação à sequência de operações que o operador deve executar, no evento de que surja a necessidade de alterar a sequência de operações. Sumário da invenção
[0006] Em vista de obtenção desses objetivos, a invenção refere-se a um dispositivo programável disposto em um ambiente de produção, para auxiliar um operador na execução de operações de montagem manual executadas pelo operador no ambiente de produção, particularmente no curso de operações de montagem executadas em peças transportadas por pallets em uma linha de produção, o dispositivo compreendendo: - um meio de montagem usável pelo operador para executar as operações de montagem manual nas peças transportadas pelos pallets, o meio de montagem sendo em particular uma ferramenta ou as mãos do operador diretamente; - Pelo menos um dispositivo de entrada usável pelo operador; - pelo menos um dispositivo de iluminação tendo pelo menos uma fonte de luz para iluminar uma área de trabalho na qual o operador trabalha, o dispositivo de iluminação sendo configurado para indicar a sequência correta de operações manuais a serem realizadas nas peças, carregadas pelos pallets, para o operador; - pelo menos um sensor configurado para detectar as coordenadas espaciais do meio de montagem com referência à área de trabalho; e - um sistema de controle eletrônico operativamente conectado ao dispositivo de entrada, pelo menos um dispositivo de iluminação e pelo menos um sensor, o sistema de controle eletrônico sendo configurado para memorizar uma sequência de aprendizado incluindo uma sequência das operações de montagem manual, para registrar a posição do meio de montagem durante a execução – em tempo real – pelo operador (O) de um ciclo de trabalho incluindo a sequência de operações, em que a sequência de aprendizado compreende as seguintes etapas: - o sistema de controle eletrônico fornece um comando para o sensor para observar continuamente a área de trabalho, o operador e o meio de montagem para detector as coordenadas espaciais do meio de montagem; - o sistema de controle eletrônico recebe as coordenadas espaciais do meio de montagem detectadas pelo sensor e comunica as coordenadas para o dispositivo de iluminação; - o dispositivo de iluminação projeta uma instrução gráfica sobre a área de trabalho, em particular um símbolo, por meio da fonte de luz, nas coordenadas espaciais do meio de montagem; - o sistema de controle eletrônico recebe uma solicitação para registrar a posição do meio de montagem após o acionamento do dispositivo de entrada; - o operador passa para uma operação subsequente da sequência de aprendizado ou ativa o dispositivo de entrada para terminar a sequência de aprendizado.
[0007] Graças às características indicadas acima, o dispositivo programável de acordo com a presente invenção é particularmente flexível com relação a exigências de produção, visto que é possível iniciar uma nova sequência de aprendizado em um modo simples e intuitivo, sempre que a sequência de operações que o operador deve executar varia. Além disso, esse dispositivo é adequado para obter os objetivos predeterminados tanto no caso no qual as operações de montagem são realizadas pelas mãos do operador, como no caso no qual o operador usa uma ferramenta de montagem para montar os componentes.
[0008] O sistema de controle eletrônico do dispositivo de acordo com a invenção é também configurado para colaborar com o operador para executar o ciclo de trabalho de acordo com a sequência de aprendizado realizada, em que: - o sistema de controle eletrônico regula o feixe de luz do dispositivo de iluminação na posição registrada do meio de montagem; - o dispositivo de iluminação ilumina a área de trabalho, em particular por projetar os símbolos por meio da fonte de luz; - o operador posiciona o meio de montagem na posição indicada pelo dispositivo de iluminação e aciona uma entrada para o início do ciclo de trabalho; - o sistema de controle eletrônico requer que o sensor localize o meio de montagem; - o sensor calcula as coordenadas espaciais do meio de montagem; - o sistema de controle eletrônico recebe as coordenadas espaciais do meio de montagem a partir do sensor e verifica a correspondência entre a posição do meio de montagem e símbolos; - o operador verifica o resultado de correspondência que ocorreu e executa uma operação de montagem indicada pelo símbolo.
[0009] No caso no qual o meio de montagem tem a forma de uma ferramenta, o dispositivo de entrada é disposto na ferramenta na forma de um botão de gravação manualmente operável pelo operador para solicitar uma gravação da posição da ferramenta, terminar a sequência de aprendizado ou iniciar o ciclo de trabalho.
[0010] No caso no qual operações manuais são realizadas diretamente pelas mãos do operador e a ferramenta de montagem, portanto, não está presente, o dispositivo de entrada acima mencionado pode ser produzido na forma de um dispositivo disposto no pulso do operador (por exemplo, um SmartWatch) ou um dispositivo disposto no braço do operador (por exemplo, um SmartPhone ou Tablet). Uma solução de alternativa adicional que pode ser implementada para produzir o dispositivo de entrada é aquela de fornecer um dispositivo de reconhecimento de voz (por exemplo, um microfone na garganta que é imune ao ruído ambiental).
[0011] Em uma modalidade preferida, o sensor é um sistema de sensores inerciais dispostos para determinar a posição do meio de montagem, de tal modo que o sistema seja capaz de detectar a posição no espaço do meio de montagem.
[0012] Variações adicionais nas modalidades indicadas acima são descritas na descrição que se segue e nas reivindicações em anexo.
[0013] A presente descrição também é dirigida a um método para auxiliar um operador durante operações de montagem manual conduzidas em um ambiente de produção, particularmente durante operações de montagem executadas em peças transportadas por pallets em uma linha de produção, em que o operador coopera com um dispositivo programável tendo as características descritas em detalhe na parte a seguir da presente descrição. Descrição detalhada de uma modalidade
[0014] Características e vantagens adicionais da presente invenção tornar-se-ão evidentes a partir da descrição que se segue com referência aos desenhos em anexo, fornecidos simplesmente como exemplo não limitador, em que: - a figura 1 é uma vista esquemática de uma modalidade preferida do dispositivo de acordo com a presente invenção; - a figura 2 é um exemplo de uma linha de produção com a qual o dispositivo de acordo com a presente invenção pode ser associado; - a figura 3 ilustra um exemplo de um pallet para transportar peças nas quais operações de montagem são realizadas; e - a figura 4 ilustra um exemplo de uma ferramenta de montagem com a qual um operador realiza operações de montagem.
[0015] Na descrição a seguir, vários detalhes específicos são ilustrados direcionados a uma compreensão completa das modalidades. As modalidades podem ser implementadas sem um ou mais dos detalhes específicos, ou com outros métodos, componentes, materiais, etc. Em outros casos, estruturas, materiais ou operações conhecidas não são mostradas ou descritas em detalhe para evitar obscurecer vários aspectos das modalidades. As referências usadas aqui são somente para conveniência e não definem, portanto, o campo de proteção ou o escopo das modalidades.
[0016] Na vista esquemática da figura 1, a referência D indica – na íntegra – uma modalidade preferida de um dispositivo programável de acordo com a presente invenção, para auxiliar um operador O na execução de operações de montagem manual em um ambiente de produção. Na modalidade ilustrada nos desenhos, a invenção é dirigida a um dispositivo D para auxiliar um operador O capaz de executar operações de montagem em peças P transportadas por pallets 5 que se movem ao longo de uma linha de produção 1.
[0017] Com referência à figura 2, o numeral 1 indica – na íntegra – uma linha de produção com a qual o dispositivo D de acordo com a invenção pode ser associado. A linha de produção 1 é do tipo de movimento contínuo e compreende uma pluralidade de estações de montagem 2 dispostas em série entre si, em que um operador O é atribuído a cada estação de montagem 2. A linha 1 inclui um dispositivo de transportador de cadeia 3 montado adjacente às estações de montagem 2 e disposto para permitir o transporte de uma pluralidade de pallets 5 ao longo da linha 1. Cada pallet 5 é disposto, por exemplo, para carregar uma peça base (por exemplo, um cabeçote de cilindro) na qual o operador O monta manualmente componentes adicionais. Todos os detalhes referentes a uma linha de produção de movimento contínuo como descrito acima fazem parte de um pedido de patente europeia já proposto pelo mesmo requerente.
[0018] Evidentemente, a linha de produção ilustrada na figura 2 e descrita acima é fornecida puramente como exemplo, uma vez que a presente invenção também é aplicável a outros tipos de ambientes de produção, por exemplo, uma linha de parar & ir, uma célula de produção única ou um ambiente povoado por uma pluralidade de AGVs.
[0019] Voltando ao exemplo ilustrado na figura 2, um operador O é atribuído a cada das estações de montagem acima mencionadas 2, que trabalha nas peças transportadas pelos pallets 5 que se movem continuamente na frente dele. Cada operador O trabalha em todos os pallets 5 que passam através da estação de montagem 2 que ele está controlando. Para cada pallet 5 que se move continuamente através da estação, o operador executa uma pluralidade de operações de montagem nas peças P transportadas pelos pallets 5, movendo pelo lado da linha 1 para seguir o pallet 5m seu movimento. Se todas as operações manuais forem realizadas corretamente e no tempo esperado, quando o pallet – seguindo seu movimento contínuo – sai da estação de montagem acima mencionada, o componente carregado pelo pallet contém todos os componentes adicionais corretamente montados na estação.
[0020] Em uma modalidade concreta do dispositivo D de acordo com a invenção, o pallet 5 é produzido de acordo com aquele ilustrado no pedido de patente EP 15153558 pelo mesmo requerente, e o dispositivo D é associado a cada estação de montagem 2.
[0021] De acordo com uma característica importante da invenção, o dispositivo D é disposto para auxiliar um operador O capaz de executar operações de montagem em peças P, tanto no caso no qual o operador executa operações por meio de uma ferramenta de montagem, como no caso no qual o operador usa suas mãos diretamente para executar essas operações.
[0022] Na descrição a seguir, os elementos diferentes do dispositivo serão descritos agora.
[0023] Na modalidade ilustrada na figura 1, o dispositivo D é ilustrado esquematicamente no caso no qual o operador realiza as operações de montagem por meio de uma ferramenta. De acordo com essa figura, o dispositivo D compreende uma ferramenta de montagem 11 usável pelo operador O para realizar as operações de montagem manual nas partes P transportadas pelos pallets 5. Umm exemplo de modalidade concreta de uma ferramenta de montagem é ilustrado na figura 4, que ilustra uma ferramenta de chave de fenda 11. Essa chave de fenda é ilustrada puramente por meio de exemplo, uma vez que no caso no qual o operador usa uma ferramenta para realizar operações de montagem, pode ser também implementado em outras formas (por exemplo, uma chave inglesa de torque).
[0024] Voltando para a figura 1, o dispositivo D compreende ainda pelo menos um dispositivo de iluminação 4 tendo pelo menos uma fonte de luz para iluminar uma área de trabalho na qual o operador O trabalha.
[0025] Como será explicado em maior detalhe abaixo, o dispositivo de iluminação 4 é configurado para indicar a sequência correta de operações manuais a serem realizadas nas peças P, transportadas pelos pallets 5 para o operador O.
[0026] De acordo com uma técnica conhecida por si, o dispositivo de iluminação 4 pode ser, por exemplo, um dispositivo a laser bidimensional, projetado para gerar um feixe laser puntiforme com o qual um elemento de difração ótica é interposto para projetar uma imagem, como, por exemplo, um motivo com pontos ou cruzes ou listras.
[0027] Para superar algumas limitações técnicas do dispositivo a laser bidimensional, o dispositivo de iluminação 4 pode ser alternativamente produzido na forma de um scanner a laser tridimensional (também nesse caso de acordo com uma técnica conhecida por si). No caso de scanners a laser tridimensionais, um feixe laser puntiforme é defletido por um par de espelhos em galvanômetros para criar símbolos e/ou escrita. Além disso, usando scanners a laser tridimensionais, também é possível especificar a distância entre a peça P e o dispositivo de iluminação 4, de modo a manter o tamanho da imagem projetada constante nos vários pontos da peça P. À luz do que foi descrito acima, o uso de scanners a laser tridimensionais permite que instruções gráficas mais complexas sejam obtidas com relação às instruções fornecidas pelos dispositivos a laser bidimensionais, como setas, círculos concêntricos e escrita.
[0028] O dispositivo também compreende pelo menos um dispositivo de entrada que pode ser usado pelo operador (descrito em maior detalhe na descrição a seguir) e pelo menos um sensor 6 configurado principalmente para detectar as coordenadas espaciais da ferramenta de montagem 11 ou as mãos do operador O com referência à área de trabalho na qual o operador O trabalha.
[0029] O dispositivo D também compreende um sistema de controle eletrônico 8 operativamente conectado por meio de linhas de comunicação L ao dispositivo de entrada, ao dispositivo de iluminação 4 e ao sensor 6. Os elementos do dispositivo D também podem ser conectados ao sistema de controle eletrônico 8 por meio de uma conexão sem fio. Na modalidade ilustrada na figura 1, na qual o operador usa a ferramenta 11 para realizar as operações de montagem nas peças, a ferramenta 11 é dotada de uma unidade de controle 9 que se comunica com o sistema de controle eletrônico geral 8 por meio de uma conexão sem fio.
[0030] De acordo com uma característica essencial do dispositivo de acordo com a presente invenção, o sistema de controle eletrônico 8 é configurado para memorizar uma sequência de aprendizagem, incluindo uma sequência de operações de montagem manual, para registrar a posição da ferramenta 11 ou as mãos do operador O durante um ciclo de trabalho.
[0031] Memorizar essa sequência de aprendizagem é necessário para assegurar que o dispositivo D funcione de tal modo a indicar para o operador D, durante um ciclo de trabalho, a sequência correta de operações a serem realizadas nas peças de base P transportadas pelos pallets 5, cooperando com o operador O para assegurar a precisão das operações individuais realizadas.
[0032] A sequência de aprendizagem executada pelo dispositivo D compreende as seguintes etapas: - o sistema de controle eletrônico 8 fornece um comando para o sensor 6 para continuamente observar a área de trabalho, o operador O e, se presente, também a ferramenta 11, para detectar as coordenadas espaciais da ferramenta 11 ou as mãos do operador O; - o sistema de controle eletrônico 8 recebe as coordenadas espaciais da ferramenta 1 ou as mãos do operador O detectadas pelo sensor 6 e fornece as coordenadas ao dispositivo de iluminação 4; - o dispositivo de iluminação 4 projeta uma instrução gráfica sobre a área de trabalho, por exemplo, um símbolo ou alguma escrita, por meio da fonte de luz, nas coordenadas espaciais da ferramenta 11 ou as mãos do operador O detectadas pelo sensor 6; - o sistema de controle eletrônico 8 recebe uma solicitação para registrar a posição da ferramenta 11 ou, na ausência da mesma, a posição das mãos do operador O, após uma entrada de gravação operada pelo dispositivo de entrada acima mencionado; - o operador O passa para uma operação subsequente da sequência de aprendizagem ou ativa o dispositivo de entrada acima mencionado para terminar a sequência de aprendizagem.
[0033] Na prática, esse modo de operação do dispositivo D, no qual o dispositivo de iluminação 4 segue a posição das mãos ou a ferramenta 11 durante a execução das operações constituindo um ciclo de trabalho, está na base de memorizar a sequência de aprendizagem do dispositivo D.
[0034] Graças ao fato de que o dispositivo D é configurado para gravar a sequência de aprendizagem acima mencionada durante a execução em tempo real das operações constituindo um ciclo de trabalho, o dispositivo D tem a vantagem de se adaptar rapidamente a uma sequência nova de operações que o operador deve executar, e desse modo ser rápido e intuitivo para o operador.
[0035] Para assegurar a operação correta do dispositivo D, o sensor 6 e o dispositivo de iluminação 4 devem compartilhar o mesmo sistema de referência, de modo que as coordenadas x, y, z da posição da ferramenta 11 (ou a ausência da mesma, da posição das mãos do operador) podem ser enviadas a partir do sistema de controle eletrônico 8 para o dispositivo de iluminação 4 e a luz projetada é dirigida à mesma posição da ferramenta 11.
[0036] Para ser capaz de compartilhar o mesmo sistema de referência entre o sensor 6 e o dispositivo de iluminação 4, o sensor 6 e o dispositivo de iluminação 4 são dotados de seu próprio método de calibragem configurado para posicionar a origem de um sistema de referência compartilhado no meio do pallet que carrega a peça P na qual as operações de montagem manual devem ser realizadas.
[0037] Com base nas matrizes roto-translação com relação à origem do sistema de referência de sensor (MOS) e a fonte de iluminação do dispositivo de iluminação (MOP), é possível para o sistema de controle eletrônico 8 determinar a posição relativa do sensor 6 com relação ao dispositivo de iluminação 4, por meio da relação: MPS = MOPT * MOS.
[0038] O método de calibragem é realizado pelo sensor 6 e pelo dispositivo de iluminação 4 durante instalação do dispositivo D sob a direção do sistema de controle eletrônico 8.
[0039] No caso onde uma variação da posição do pallet ocorre (por exemplo, para necessidades de produção), para reposicionar a origem do sistema de referência compartilhado para o centro da posição de pallet nova, é suficiente que o sensor 6 ou o dispositivo de iluminação 4 execute novamente o método de calibragem, e que o sistema de controle eletrônico 8 considere o resultado da nova calibragem para gerenciar as coordenadas lidas pelo sensor 6 e enviadas para o dispositivo de iluminação 4. Para implementar corretamente esse gerenciamento, é possível usar a relação MPS indicada acima ou a relação entre a última calibragem (com a qual a nova origem do sistema de referência O’ é obtida) e aquela executada durante instalação (com a qual a origem O foi obtida). No caso de recalibragem realizada pelo dispositivo de iluminação 4, essa relação é: MO’O = MO’P * MOPT. A matriz de roto-translação MO’O é aplicada às coordenadas das posições lidas pelo sensor 6 para ser capaz de comunicar com as coordenadas conhecidas no dispositivo de iluminação 4.
[0040] No caso no qual operações de montagem são realizadas por meio da ferramenta acima mencionada 11, o dispositivo de entrada para registrar ou terminar a sequência de aprendizagem acima mencionada é preferivelmente manualmente operada pelo operador O e pode consistir em um botão 10 disposto n ferramenta 11 (como ilustrado na figura 1). Alternativamente, uma entrada manualmente operável pode ser constituída, por exemplo, por um pedal disposto na área de trabalho.
[0041] No caso no qual operações manuais são realizadas diretamente pelas mãos do operador e essa ferramenta, portanto, não está presente, o dispositivo de entrada acima mencionado pode ser produzido na forma de um dispositivo disposto no pulso do operador (por exemplo, um SmartWatch) ou um dispositivo disposto no braço do operador (por exemplo, um SmartPhone ou Tablet).
[0042] Uma solução alternativa adicional que pode ser implementada para produzir o dispositivo de entrada acima mencionado é aquela de fornecer um dispositivo de reconhecimento de voz (por exemplo, um microfone na garganta que é imune a ruído ambiental).
[0043] Uma solução alternativa adicional que pode ser implementada para produzir o dispositivo de entrada acima mencionado é aquela de fornecer um sistema de entrada com base no reconhecimento pelo sensor 6 de algumas posturas dos dedos das mãos do operador como, por exemplo, uma mão aberta, uma mão fechada ou uma mão fechada com alguns dedos abertos. Na prática, essas posturas da mão do operador O podem ser combinadas com macro-comandos para o dispositivo D, como, por exemplo, o início ou término de um ciclo de trabalho ou mesmo comandos para avançar ou retroceder uma operação única que faz parte da sequência de operações constituindo o ciclo de trabalho.
[0044] O sensor 6 também pode ser feito de acordo com soluções conhecidas diferentes. Por exemplo, pode ser um sistema de visão infravermelho ou um sistema de visão de luz visível. Outras soluções possíveis para produzir o sensor 6 são um sistema de ultrassom ou um sistema de visão infravermelho com marcadores ativos ou passivos. Nesses três últimos casos, o sensor 6 inclui (como mostrado na figura 1) uma unidade de emissão 7 disposta na ferramenta 11 e uma unidade de recebimento 60 disposta acima da área de trabalho para receber informações a partir da unidade de emissão 7, de tal modo que o sensor 6 seja capaz de detectar a posição em espaço da ferramenta 11.
[0045] Alternativamente aos sistemas de ultrassom ou visão, a ferramenta 11 pode ser dotada de uma pluralidade de sensores inerciais (acelerômetros, giroscópios e magnetômetros) de tal modo que o sensor 6, recebendo o sinal detectado por esses sensores, calcule a posição em espaço da ferramenta 11.
[0046] Como mencionado anteriormente, o dispositivo D é configurado para colaborar com o operador O para indicar a sequência correta de operações de montagem para o operador. De acordo com uma característica importante adicional da invenção, o sistema de controle eletrônico 8 é configurado para executar um ciclo de trabalho de acordo com a sequência de aprendizagem anteriormente indicada, em que: - o sistema de controle eletrônico 8 regula o feixe de luz do dispositivo de iluminação 4 na posição da ferramenta 11 ou as mãos do operador 0; - o dispositivo de iluminação 4 ilumina a área de trabalho, em particular, por projetar símbolos por meio da fonte de luz;
- operador O posiciona a ferramenta 11 ou suas mãos na posição indicada pelo dispositivo de iluminação 4 e aciona uma entrada para o início do ciclo de trabalho; - o sistema de controle eletrônico 8 requer que o sensor 6 localize a ferramenta 11 ou as mãos do operador O diretamente; - o sensor 6 calcula as coordenadas espaciais da ferramenta 11 ou as mãos; - o sistema de controle eletrônico 8 recebe as coordenadas espaciais da ferramenta 11 ou as mãos do operador a partir do sensor 6 e verifica a correspondência entre sua posição e os símbolos; e - o operador O verifica o resultado de correspondendo que ocorreu e executa uma operação de montagem indicada pelo símbolo.
[0047] Para assegurar a operação correta do dispositivo D, também durante execução de um ciclo de trabalho, é necessário que o sensor 6 e o dispositivo de iluminação 4 compartilhem o mesmo sistema de referência (após o método de calibragem anteriormente indicado), de modo que o feixe de luz do dispositivo de iluminação 4 seja dirigido pelo dispositivo de iluminação 4 para as coordenadas x, y, z de uma posição de trabalho e o sensor 6 possa ler a presença do meio de montagem na mesma posição.
[0048] Na prática, esse modo de operação do dispositivo D, no qual o sensor 6 detecta a posição do meio de montagem seguindo as instruções gráficas projetadas pelo dispositivo de iluminação 4 sobre a área de trabalho, é a base da operação do dispositivo D durante a execução efetiva de um ciclo de trabalho por um operador. Como dito anteriormente, os exemplos de símbolos de luz projetados pelo dispositivo de iluminação podem ser motivos muito simples ou figuras mais complexas dependendo do tipo do dispositivo de iluminação.
[0049] A presente invenção também é dirigida a um método para auxiliar um operador O durante operações de montagem realizadas em um ambiente de produção, nas quais o operador O coopera com o dispositivo programável D de acordo com a presente invenção.
[0050] Na modalidade, o dispositivo D compreende um sensor único 6, um dispositivo de iluminação único 4 e uma ferramenta única 11, porém uma pluralidade desses elementos também pode ser fornecida dependendo do ambiente de produção com o qual o presente dispositivo está associado.
[0051] Graças às características indicadas acima, o dispositivo de acordo com a invenção auxilia um operador a executar operações de montagem manual, assegurando que as operações de montagem sejam realizadas corretamente pelos operadores, por meio de um dispositivo que é simples e intuitivo de usar, e que permita adaptação rápida à sequência de operações que o operador deve executar cada vez que surge a necessidade de alterar essa sequência.
[0052] Evidentemente, sem prejuízo ao princípio da invenção, os detalhes de construção e as modalidades podem variar amplamente com relação àqueles descritos e ilustrados puramente como exemplo, sem se afastar do escopo da presente invenção.
Claims (11)
1. Dispositivo programável (D) disposto em um ambiente de produção, para auxiliar um operador (O) na execução de operações de montagem manual executadas pelo operador (O) no ambiente de produção, particularmente durante operações de montagem executadas em peças (P) transportadas por pallets (5) em uma linha de produção (1), o dispositivo (D) sendo caracterizado pelo fato de compreender: - um meio de montagem usável pelo operador (O) para executar as operações de montagem manual nas peças (P) transportadas pelos pallets (5), o meio de montagem sendo em particular uma ferramenta (11) ou as mãos do operador (O) diretamente; - Pelo menos um dispositivo de entrada usável pelo operador (O); - pelo menos um dispositivo de iluminação (4) tendo pelo menos uma fonte de luz para iluminar uma área de trabalho na qual o operador (O) trabalha, o dispositivo de iluminação (4) sendo configurado para indicar a sequência correta de operações manuais a serem realizadas nas peças (P), transportadas pelos pallets, para o operador (O); - pelo menos um sensor (6) configurado para detectar as coordenadas espaciais do meio de montagem (11) com referência à área de trabalho; e - um sistema de controle eletrônico (8) operativamente conectado ao dispositivo de entrada, pelo menos um dispositivo de iluminação (4) e pelo menos um sensor (6), - o sistema de controle eletrônico (8) sendo configurado para memorizar uma sequência de aprendizado incluindo uma sequência das operações de montagem manual, para registrar a posição do meio de montagem durante a execução – em tempo real – pelo operador (O) das operações manuais formando um ciclo de trabalho, em que a sequência de aprendizado compreende as seguintes etapas: - o sistema de controle eletrônico (8) fornece um comando para o sensor (6) para observar continuamente a área de trabalho, o operador (O) e o meio de montagem para detector as coordenadas espaciais do meio de montagem; - o sistema de controle eletrônico (8) recebe as coordenadas espaciais do meio de montagem detectadas pelo sensor (6) e comunica as coordenadas para o dispositivo de iluminação (4); - o dispositivo de iluminação (4) projeta uma instrução gráfica sobre a área de trabalho, em particular um símbolo, por meio da fonte de luz, nas coordenadas espaciais do meio de montagem detectadas pelo sensor (6); - o sistema de controle eletrônico (8) recebe uma solicitação para registrar a posição do meio de montagem após o acionamento do dispositivo de entrada; - o operador (O) passa para uma operação subsequente da sequência de aprendizado ou ativa o dispositivo de entrada para terminar a sequência de aprendizado.
2. Dispositivo programável (D), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle eletrônico (8) configurado para colaborar com o operador (O) para executar o ciclo de trabalho de acordo com a sequência de aprendizado realizada, em que: - o sistema de controle eletrônico (8) regula o feixe de luz do dispositivo de iluminação (4) na posição registrada do meio de montagem; - o dispositivo de iluminação (4) ilumina a área de trabalho, em particular por projetar os símbolos por meio da fonte de luz; - o operador (O) posiciona o meio de montagem na posição indicada pelo dispositivo de iluminação (4) e aciona uma entrada para o início do ciclo de trabalho; - o sistema de controle eletrônico (8) solicita que o sensor localize o meio de montagem; - o sensor (6) calcula as coordenadas espaciais do meio de montagem; - o sistema de controle eletrônico (8) recebe as coordenadas espaciais do meio de montagem a partir do sensor e verifica a correspondência entre a posição do meio de montagem e símbolos; - o operador (O) verifica o resultado de correspondência que ocorreu e executa uma operação de montagem indicada pelo símbolo.
3. Dispositivo programável (D) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que no caso onde o meio de montagem tem a forma de ferramenta (11), o dispositivo de entrada é disposto na ferramenta (11) na forma de um botão de gravação (10) manualmente operável pelo operador (O) para solicitar um registro da posição da ferramenta (11), terminar a sequência de aprendizado ou iniciar o ciclo de trabalho.
4. Dispositivo programável (D) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que no caso onde os meios de montagem são as mãos do operador, o dispositivo de entrada é disposto no pulso do operador (O), sendo em particular um dispositivo do tipo Smart-Watch manualmente operável pelo operador (O), para solicitar um registro da posição das mãos, terminar a sequência de aprendizado ou iniciar o ciclo de trabalho.
5. Dispositivo programável (D) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que no caso onde os meios de montagem são as mãos do operador, o dispositivo de entrada é um dispositivo de reconhecimento de voz que pode ser operado por meio de instruções de voz pelo operador (O), para solicitar um registro da posição das mãos, terminar a sequência de aprendizagem ou iniciar o ciclo de trabalho.
6. Dispositivo programável (D) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que no caso em que o meio de montagem tem a forma de ferramenta (11), a ferramenta (11) pode ser conectada diretamente ao sistema de controle eletrônico (8) ou indiretamente por meio de uma unidade de controle (9) integralmente fornecida com a ferramenta (11).
7. Dispositivo programável (D) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o sensor (6) é um sensor infravermelho que inclui uma unidade de emissão (7) disposta na ferramenta (11) e uma unidade de recebimento (60) disposta acima da área de trabalho, para receber informações da unidade de emissão (7), de tal modo que o sensor (6) seja capaz de detectar a posição em espaço da ferramenta (11).
8. Dispositivo programável (D) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o sensor (6) é um sistema de visão.
9. Dispositivo programável (D) de acordo com a reivindicação 1,
caracterizado pelo fato de que o sensor (6) é um sistema de sensores inerciais dispostos para determinar a posição do meio de montagem.
10. Método para auxiliar um operador (O) em um ambiente de produção durante execução de um ciclo de trabalho consistindo em operações de montagem manual executadas pelo operador (O) no ambiente de produção, o método sendo caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: - fornecer um dispositivo programável (D) em um ambiente de produção de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, - memorizar uma sequência de aprendizagem incluindo uma sequência das operações de montagem manual, para registrar a posição do meio de montagem durante a execução – em tempo real – pelo operador (D) das operações manuais formando o ciclo de trabalho.
11. Método para auxiliar um operador (O), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que memoriar a sequência de aprendizagem inclui as seguintes etapas: - o sistema de controle eletrônico (8) fornece um comando para o sensor (6) para observar continuamente a área de trabalho, o operador (O) e o meio de montagem para detectar as coordenadas espaciais do meio de montagem; - o sistema de controle eletrônico (8) recebe as coordenadas espaciais do meio de montagem detectadas pelo sensor (6) e comunica as coordenadas para o dispositivo de iluminação (4); - o dispositivo de iluminação (4) projeta uma instrução gráfica sobre a área de trabalho, em particular um símbolo, por meio da fonte de luz, nas coordenadas espaciais do meio de montagem reveladas pelo sensor (6); o sistema de controle eletrônico (8) recebe uma solicitação para registrar a posição do meio de montagem após o acionamento do dispositivo de entrada; o operador (O) passa para uma operação subsequente da sequência de aprendizagem ou ativa o dispositivo de entrada para terminar a sequência de aprendizagem.
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