CN109843513A - 电缆束制造和用于电缆束制造的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监控电缆束(100)的电缆束制造的方法以及设备(1)，该电缆束由多个所限定的、要彼此连接的构件(101)、电缆和/或电线(102)组成，该设备包括：电缆铸模底板(10)；至少一个在所述电缆铸模底板(10)上的、可绕着多个自由度运动并且可跟踪工作过程的图像检测系统(20)；控制装置(30)，用于在安装所述电缆束(100)期间控制并且检测图像检测系统(20)的运动，其中至少安装和至少一个由至少一个构件(101)和/或电缆(102)组成的安装对的共同安装或插入的状态被监控，而且根据所检测到的数据根据此来输出如下状态报告(Z)：安装正确还是有错误。

Description

电缆束制造和用于电缆束制造的装置

技术领域

本发明涉及一种用于在电缆束制造时或者在电缆束制造之后评价电缆束的设备以及一种用于可监控的电缆束制造的装置。

背景技术

由于在电缆束制造中变得越来越复杂的工作步骤，对尤其是手动安装和手动制造步骤的质量保障的要求越来越高。电缆束变得越来越复杂而且其质量检验需要附加的工作步骤，以便确定电缆束的元件是否处在正确的安装位置，以及尤其是在高极数的插拔连接器中芯线是否在位置、方向方面以及关于触点接通方面正确地没有故障地被安装。

通常流行的方案在于：监控人员各自监控人员或工人的安装过程，借助于该方案，尤其是对安全关键并且质量相关的工作进行辅助。还使用检验台和试验台，以便有关正确性和功能来检查各种各样的安装过程。所有这些步骤都花费高、昂贵并且像以前一样易受干扰影响。有时候形成高的修补花费，以便一方面探测故障而另一方面消除故障。

视应用情况或复杂的安装程序而定，尤其是在仅仅手动的安装中，常常存在如下问题：保证全部规定的安装步骤完全被执行。

关于安装件的相对定位，适合的是使用例如基于无线电的定位系统。在此，通过无线电测量系统，在检测区内或在由传输器撑起的空间内跟踪3D位置。

然而，在金属份额高的环境、诸如机械制造或车辆制造中，该方法由于干扰反射而是相对不精确的并且是令人不满意的。此外，该解决方案不能被转用于电缆束制造，其中多根芯线不仅必须在其绝对位置被插入而且必须被插入到正确的接触室中。利用这种方法并不能探测到电缆支路的芯线的换错。

也已经尝试利用固定在工作区的摄像机来基于摄像机地对所要安装的工件进行定位。然而，这种系统呈现出如下缺点：根据当前的包括摄像机视角、工具的使用、周围环境条件和/或工人正好执行安装的姿势的情况而定，工具或工件部分地或完全被遮盖。因此，实际上不可避免的是：只针对每个单个的遵循通常固定地预先给定的运动模式的安装步骤来使用摄像机监控。

从DE 10054095 A1公知一种用于在生产过程中的手动的工作过程时的数据检测的方法，其中又只是将工作站的组件关于预先给定的坐标系的固定位置输入到数据处理系统中。一个或多个参与工作过程的工具和/或执行该工作过程的人员的至少一个进行实施的身体部分配备有测位装置的一个或多个元件。在工作过程期间持续地或者以短的时间间隔来检测元件的位置。根据这些元件的所检测到的位置来在数据处理系统中计算和绘制工具和/或身体部分相对于工作站的组件的运动。该方法能够有利地实现质量保障的改善以及将数据提供给在手动或混合动力工作站上的容量规划。

因此，之前提到的系统并不能被转用于用来制造复杂的电缆束的应用情况。在制造电缆束时，除了多个状态和位置之外，还要评价其它因素，这些因素在测试站中才能被探测到。在安装时的中间位置在工作区是局部不精确的，因为每个人员使所要安装的电缆和其芯线在安装时不一样地运动并且对例如多根电线及其芯线的安装的顺序可以分别不同地来实施，然而具有分别正确的相同的结果。因此，在现有技术中目前公知的成像检测系统并不适合于电缆束制造。

发明内容

因而，本发明所基于的任务在于：克服之前提及的缺点并且提出一种所监控的电缆束制造的经改善的、能通用的解决方案以及一种用于电缆束制造的包括质量监控装置。

该任务通过按照权利要求1和8的特征组合来解决。本发明的第一基本思想在于：设置一种设备，以便在对电缆束进行电缆束制造时或者在对电缆束进行电缆束制造之后非导电地进行对电缆束状态的监控，也就是说以便评价由多个所限定的、要彼此连接或已彼此连接的构件、电缆和/或电线组成的电缆束，其中该设备包括：电缆铸模底板；和至少一个能绕着多个自由度运动并且必要时能跟踪工作过程的图像检测系统，该图像检测系统被构造为：探测对构件和/或电线及其走向的至少一个空间位置检测；以及控制装置，用于一方面控制该图像检测系统的运动而另一方面控制对由该图像检测系统探测到的电线的空间位置数据、走向数据和构件和/或电线的特征的评价，其中至少安装和/或有关多个安装对的位置数据和/或特征的共同安装或插入的状态被分析和/或被评价而且根据所检测到的数据来根据此输出确定的状态报告：安装正确还是有错误。

在另一有利的设计方案中规定：该图像检测系统被设计为使得不仅构件和/或电线的绝对位置数据而且构件和/或电线彼此间的相对位置数据都可以被探测到。

同样有利的是：该图像检测系统还被设计为使得各个电线的颜色和/或颜色特征由该图像检测系统直接探测。

在本发明的另一有利的设计方案中规定：该图像检测系统是2D和/或3D图像检测系统，该2D和/或3D图像检测系统可探测构件和/或电线在安装层面和/或在空间内的空间位置数据，其中该图像检测系统优选地包括或具有摄像机和/或激光扫描系统。

在应用本发明时的另一思想在于：不是(仅仅)监控或检测构件的安装顺序而且也不是(仅仅)监控或检测构件的绝对位置，而是利用可在空间内运动的摄像机或图像检测系统来在安装时间间隔内动态地检测所限定的安装空间，其中该安装空间分别分派有所要安装的组件。因此，不是监控例如电缆和要与该电缆连接的插头的绝对安装位置，而是限定在安装空间内容许的安装区域，所述安装区域分别由能在空间内一并运动的摄像机来监控。按照本发明，为此在电缆铸模底板上设置一个或多个紧凑的摄像机，该电缆铸模底板根据多个要彼此装配的构件及其在电缆铸模底板上所容许的相对位置公差而被分成相对应地大的监控区。然而，也可规定：只有要在电缆铸模底板上制造的电缆束的各个区域以及因此只有各个监控区按照所提出的解决方案被监控。

本发明的另一思想在于：动态地跟踪该图像检测系统，其中在所要监控的区域(例如由于在安装时用手遮盖)而丢失时摄像机动态额滴被跟踪，直至在某种程度上可以说重新建立对所要检测的区域的自由视角。

本发明的另一思想在于：在安装过程期间监控质量相关的安装状态及其状态，其方式是电缆束的第一构件相对于在监控区之内的要与该构件连接的构件的所限定的容许的安装点和安装位置的相对安装位置在安装期间并且在安装之后被监控并且将所检测到的数据始终或者离散地分别与在存储器中寄存的额定值相关数据进行比较。在此，额定值相关数据限定了代表所限定的额定安装部分(例如3极电缆；红，绿，黄；10极插座；接触室1、2、4)及其彼此间常规的相关(例如红-1；绿-2；黄-4)的数据的集合。

因此，例如在示例性的安装步骤中(其中这种三极电缆具有3根芯线，芯线颜色例如是红、绿和黄，所述3根芯线应被插入到10极插座的三个所限定的接触室、例如1、2和4内)，这意味着既没有检测绝对安装位置也没有检测安装顺序，而是检测额定值相关数据的集合。在此，首先由该图像检测装置来识别：在所要监控的安装区是否存在正确的安装部分，接着在安装时识别：具有相对应的颜色的芯线是否被插入到10极插座的正确的接触室中，而在插入之后所建立的安装状态是否与额定安装状态一致并且所安装的连接是否处在监控区之内。

因此，如果安装工人改变安装顺序并且例如实现将“黄”颜色的芯线安装到接触室4中，则通过动态的跟踪，该图像检测系统会在空间中(例如在自由的机器人手臂上)动态地被跟踪，而且在4号接触室与黄色的芯线颜色之间的正确的相关被探测。如果然后其它两根芯线与安装顺序无关地正确地被安装，则虽然会实现另一安装顺序，但是所要制造的结果、因此构件和分构件(子构件)彼此间的相关会通过与额定值相关数据的对照而被评价为正确。

因此，本发明的第一方面涉及一种用于监控电缆束的电缆束制造的设备，该电缆束由多个所限定的、要彼此连接的构件(及其子元件)、电缆和/或电线组成，该设备包括：电缆铸模底板；和至少一个在该电缆铸模底板上的、可绕着多个自由度运动并且可跟踪工作过程的图像检测系统；控制装置，用于在安装电缆束期间控制和检测图像检测系统的运动，其中至少安装和至少一个要手动地安装的由至少一个构件(包括其子元件、如触点、接触室等等在内)和/或电缆组成的安装对的共同安装或插入的状态被监控，而且作为对所检测到的数据的响应据此输出状态报告“Z”：安装正确还是有错误。

在本发明的一个有利的设计方案中规定：还设置有监控装置，该监控装置包括数据处理装置，以便将分别在安装时间间隔之内检测到的数据域分别针对相应的安装伙伴寄存的相关数据进行比较并且根据此来做出、显示和/或输出状态报告。

特别有利的是使用可自由运动的机器人系统，尤其是在这种系统的机器人手臂上使用可自由运动的机器人系统，在该系统上分别安装有一个或多个图像检测系统。进一步优选的是：该图像检测系统可以探测电线、芯线和构件的颜色和颜色状态，而且在分析时使用这些颜色和颜色状态，以便监控正确的安装状态。

在本发明的另一有利的设计方案中规定：电缆铸模底板根据相应的所要安装的电缆束而被分成相对应的监控区并且这些监控区分别分派有容许的以布置在其中的构件及其子元件的相关数据为形式的安装状态，用于预安装状态、至少一个中间安装状态和最终安装状态。

进一步有利的是：相关数据分别包括所寄存的数据的集合，该集合包括容许的中间安装状态的所有容许的排列，所述中间安装状态全部都与所希望的额定最终安装状态一致。以这种方式，已经可以在安装期间与正确的顺序无关地来识别：中间安装步骤是否可能导致所希望的最终结果。如果即在极数高的插拔连接器的情况下将绞合线安装在错误的接触室中，则在建立最终安装状态之前，这已经可以在这种状态下最终利用按照本发明的方法来探测。相同的情况适用于将插拔连接器的不是针对此确定的插件伙伴插在一起。

还有利的是：还借助于该图像检测系统来检测所要安装的插拔连接器、尤其是小型化的插拔连接器和具有小的触点间隔的极数高的插拔连接器的触点间隔，而且根据相应的触点间隔通过间隔调节来实现该图像检测系统的分辨率和/或图像细节。这样，在手动的安装步骤中，在很小的安装间隔的情况下也可以检测安装状态。

在本发明的一个同样有利的设计方案中规定：还存在抓取和操纵工具，以便至少进行电缆束的安装的子步骤，其中该抓取和操纵工具在此系统式地集成在该设备中，使得该抓取和操纵工具动态地获得指令，所述指令从如下数据中获得，所述数据使由该图像检测系统检测到的。以这种方式，该抓取和操纵工具在某种程度上可以说与人员和该图像检测系统“手拉手”地进行工作。

优选地，还设置显示或输出装置，优选地具有显示器的显示或输出装置，以便持续地呈现安装状态并且根据额定-实际数据比较而将对该安装状态的当前的评价呈现为有错误或者正确。这样，例如安装状态的所检测到的图像可以在显示器上成像，而且绞合线导体的各个有颜色的绞合线及其在插拔连接器的接触室中的正确的分配可以用绿色的LED来标记，而有错误的分配借助于红色的LED简单地提供状态信息。

本发明的另一方面涉及一种用于监控电缆束、尤其是在相同的电缆束的多个件数的批量生产中的电缆束的安装的方法，其中由人员手动地执行至少一个所要监控的安装过程，该方法具有如下步骤：

a.借助于受控制的可在空间内在位置和方向方面运动的图像检测装置来识别在电缆铸模底板上的监控区；

b.利用该图像检测装置来探测在一个或多个监控区之内的构件和/或子构件和/或子元件；

c.在时间上连续的步骤中检测要彼此连接的构件和子构件的相对位置值和/或安装状态，而且将所检测到的位置值和/或安装状态输出给监控装置；

d.将实际数据与安装状态的被寄存在监控装置中的额定值数据进行比较，以便确定安装是正确还是有错误。

因而，按照本发明的方法可以有利地在使用如之前描述的设备的情况下被执行。

特别有利的是：将分别针对相应的当前彼此连接或者安装的安装伙伴在安装时间间隔之内检测到的数据的所检测到的实际状态数据与所寄存的相关数据进行比较并且据此做出关于安装状态的状态报告。

如果根据相应的所要安装的电缆束，该电缆铸模底板自动地被分成对于该电缆束或电缆束类型来说所寄存的监控区，在所述监控区中要分别监控手动的工作步骤，其中相应的监控区分别分派有以布置在其中并且要安装的构件及其子元件的相关数据为形式的安装状态，分别用于预安装状态、至少一个中间安装状态和最终安装状态，则该方法是特别有利的。

因此，本发明也涉及一种用于在电缆束制造时、尤其是在相同的电缆束的多个件数的批量生产中制造并且同时监控制造过程的制造方法，其中手动地执行至少一个所要监控的工作过程。

按照本发明的方法，检测并且优选地存储要彼此连接的构件(电缆、插头等等)的如下那些位置数据或者将所述位置数据与所限定的相关值直接进行比较，以便在安装过程中已经直接获得状态信息，使得可以防止修补。

该监控设备优选地包括多个摄像机或图像检测系统，所述摄像机或图像检测系统分别安装在机器人手臂上，优选地端侧地安装在机器人手臂上，使得相应的摄像机能沿着5个自由度(也就是说沿着x、y、z轴和绕着两个转轴双重旋转地)在电缆铸模底板上在所限定额的运动空间内运动。

还可设置一种控制装置，该控制装置使图像检测系统彼此协调，使得分别使如下那个图像检测系统运动，该图像检测系统为了检测某个工作区而执行沿着所限定的自由度的数目最少的运动。

附图说明

本发明的其它有利的扩展方案在从属权利要求中表征或在下文与对本发明的优选的实施方案的描述一起依据附图来进一步示出。

其中：

图1示出了按照本发明的设备的示意图；而

图2示出了按照本发明的方法的流程图。

在下文，本发明参考图1至2依据实施例进一步予以描述，其中相同的附图标记表明相同的功能特征和/或结构特征。

具体实施方式

图1示出了按照本发明的用于监控电缆束100的电缆束制造的设备1的示意图。示意性示出的电缆束100由多个所限定的、要彼此连接的构件101(如插拔连接器、连接元件、触点等等)以及电缆和/或电线102组成，构件101安装在它们上。

示出了示例性的电缆铸模底板10和在机器人手臂的末端上的在电缆铸模底板10上方能绕着多个自由度运动并且能跟踪工作过程的图像检测系统20，用于在监控区(ΔX、ΔY、ΔZ)安装电缆束100或构件期间控制并且检测图像检测系统20的运动的控制装置30。

利用图像检测系统20，监控安装本身和至少一个由至少一个第一构件101和/或电缆102或第二构件101组成的安装对(例如插头和插座或者电缆和插头)的共同安装或插入的状态，而且根据所检测到的数据根据此来在显示或输出装置70的显示器上输出如下状态报告Z：安装是正确还是有错误。示例性地，对于在监控区(ΔX、ΔY、ΔZ)之一中的构件的构件对X1、Y1、Z1来说说明状态值Z＝ok，借此显示正确的安装状态。

还示出了监控装置40，该监控装置包括数据处理装置，以便将分别在安装时间间隔之内检测到的数据(实际数据K_xy)与分别针对相应的安装伙伴寄存的相关数据K_xy(额定数据K_xy)进行比较，而且据此在显示或输出装置70的显示器上输出状态报告Z。

在图1中还能看出：用于所示出的电缆束100的电缆铸模底板10被分成多个监控区(ΔX、ΔY、ΔZ)并且这些监控区(ΔX、ΔY、ΔZ)分别分派有以布置在其中的构件及其子元件的相关数据K_xy为形式的安装状态，用于预安装状态、至少一个中间安装状态和最终安装状态。

在图2中示出了按照本发明的具有步骤a至d的方法的流程图。在步骤a)中，借助于受控制的可在空间内在位置和方向方面运动的图像检测装置20来识别在电缆铸模底板10上的监控区(ΔX、ΔY、ΔZ)。在步骤b)中，利用图像检测装置20来探测在监控区(ΔX、ΔY、ΔZ)之内的现有的构件101、102和/或子构件。在接下来的步骤c)中，在时间上连续的步骤中检测要彼此连接的构件101、102及其子构件的相对位置值和/或状态值，紧接着将所检测到的位置值和/或相对状态值输出给监控装置40。然而，步骤d)实现将所检测到的实际数据与寄存在监控装置40中的额定值数据进行比较，所述额定值数据分别限定额定状态，以便确定构件101、102及其子构件在它们相对彼此的相关方面是否正确地安装。

本发明在其实施方面并不限于上面说明的优选的实施例。更确切地说，可设想多个变型方案，所述多个变型方案即使在基本上不同类型的实施方案中也使用所示出的解决方案。

Claims (15)

1.一种用于在电缆束(100)的电缆束制造时或者在电缆束(100)的电缆束制造之后的电缆束状态的设备(1)，所述电缆束由多个所限定的、要彼此连接的构件(101)、电缆和/或电线(102)组成，其中所述设备包括：电缆铸模底板(10)；和至少一个能绕着多个自由度运动并且能跟踪工作过程的图像检测系统(20)，所述图像检测系统被构造为：探测对构件和/或电线及其走向的至少一个空间位置检测；以及控制装置(30)，用于控制所述图像检测系统(20)的运动并且控制对已由所述图像检测系统(20)探测到的电线的空间位置数据和构件和/或电线的特征的评价，其中至少安装和/或有关多个由至少一个构件(101)和/或电缆(102)组成的安装对的位置数据和/或特征的共同安装或插入的状态被分析和/或被评价而且根据所检测到的数据来根据此输出如下状态报告(Z)：安装正确还是有错误。

2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述图像检测系统(20)被设计为使得不仅构件和/或电线的绝对位置数据而且构件和/或电线彼此间的相对位置数据都能被探测到。

3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，所述图像检测系统(20)还被设计为使得各个电线的颜色和/或颜色特征由所述图像检测系统来探测。

4.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述图像检测系统是2D和/或3D检测系统，该2D和/或3D检测系统能探测构件和/或电线在安装层面和/或在空间内的空间位置数据。

5.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述图像检测系统是摄像机系统和/或激光扫描系统。

6.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，还设置监控装置(40)，所述监控装置包括数据处理装置，以便将分别检测到的数据域分别针对相应的安装成员寄存的相关数据(K_xy)进行比较并且根据此来做出状态报告(Z)。

7.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述电缆铸模底板(10)或所述电缆束(100)根据相应的所要安装的电缆束(100)而被分成相对应的监控区(ΔX、ΔY、ΔZ)并且所述监控区(ΔX、ΔY、ΔZ)分别分派有以布置在其中的构件及其子元件的相关数据(K_xy)为形式的位置状态，用于预安装状态、至少一个中间安装状态和最终安装状态。

8.根据权利要求6至8中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述相关数据(K_xy)分别包括所寄存的数据的集合，所述集合包括容许的中间安装状态的所有容许的排列，所述中间安装状态全部都与所希望的额定最终安装状态一致。

9.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，还借助于所述图像检测系统(20)来检测所要安装的插拔连接器、尤其是具有小的触点间隔的小型化的插拔连接器的触点间隔，而且根据相应的触点间隔通过间隔调节来实现所述图像检测系统(20)的分辨率和/或图像细节。

10.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，还设置抓取和操纵工具(60)，以便至少进行所述电缆束(100)的安装的子步骤，其中所述抓取和操纵工具(60)动态地获得指令，所述指令从如下数据中获得，所述数据使由所述图像检测系统(20)检测到的。

11.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，还设置显示或输出装置(70)，优选地具有显示器的显示或输出装置(70)，以便持续地呈现安装状态并且根据额定实际数据比较将对所述安装状态的当前的评价呈现为有错误或者正确。

12.一种用于评价电缆束(100)的安装状态的方法，所述电缆束由电线和构件(101、102)组成，尤其是来自相同的电缆束(100)的多个件数的批量生产的电线和构件，其中对至少一个安装状态进行评价，所述方法具有如下步骤：

a.利用图像检测装置(20)来探测至少一根电线和至少一个构件(101、102)和/或子构件和/或子元件的空间走向，所述图像检测装置被构造为探测构件和/或电线及其走向的至少一个空间位置检测；

b.将所检测到的实际数据与至少一个安装状态的被寄存在所述监控装置(40)中的额定值数据进行比较，以便确定安装是正确还是有错误。

13.根据权利要求12所述的方法，所述方法在使用根据权利要求1至11所述的设备(1)的情况下使用。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中将分别针对相应的当前彼此连接的安装伙伴在安装时间间隔之内检测到的数据的所检测到的实际状态数据与所寄存的相关数据(K_xy)进行比较并且据此做出关于相应的安装状态的状态报告(Z)。

15.根据上述权利要求12-14之一所述的方法，其中根据相应的所要安装的电缆束(100)，所述电缆铸模底板(10)或所述电缆束(100)自动地被分成对于所述电缆束(100)来说所寄存的监控区(ΔX、ΔY、ΔZ)，在所述监控区中要分别监控手动的工作步骤，其中相应的监控区(ΔX、ΔY、ΔZ)分别分派有以布置在其中并且要安装的构件及其子元件的相关数据(K_xy)为形式的安装状态，分别用于预安装状态、至少一个中间安装状态和最终安装状态。