CN110286969A - 用于对木头处理机器的操作员的虚拟帮助的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对用于处理工件(W)的处理设备(B1，B2，B3)的操作员的虚拟帮助的系统(1)，工件优选地至少部分地由木头、木质材料或合成材料等组成，该系统包括：移动终端装置(10)，其被配置成由操作员穿戴并且具有：位置检测装置(11)，其被配置成检测用于确定移动终端装置(10)相对于处理设备(B1，B2，B3)的位置的数据；信息输出装置(12)，其被配置成向操作员输出信息和/或操作指令；以及优选地无线数据传输接口(13)，其被配置成与数据服务器(20)进行通信。

Description

用于对木头处理机器的操作员的虚拟帮助的系统
技术领域
本发明涉及用于对用于处理工件的处理设备的操作员的虚拟帮助的系统，工件优选地至少部分地由木头、木质材料或合成材料等组成。
背景技术
在家具和部件工业领域中，越来越复杂的机器被用于工件的处理和加工。这些机器完成从格式加工和表面涂布到预装配和装配的各种任务。在该方面，机器必须满足关于精度和性能的非常高的要求，这导致越来越复杂的系统。由于机器的安装、操作、维护和修理需要关于机器的机械结构和电子结构的详细知识，因此这些复杂的系统要求相应操作员的增加的资格。
实际上，这导致这样的事实：对操作人员的资格提出越来越高的要求。此外，由于复杂性而导致在处理机器时出现的错误的风险增加，这会降低相应机器的效率和操作安全性。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于上面所描述类型的操作员的虚拟帮助的系统和方法，系统和方法简化了处理设备的处理并且增加了处理设备的效率和操作安全性。处理应当被理解为各种任务，例如特别是安装、操作、维护、修理等。
根据本发明，该目的通过用于操作员的虚拟帮助的系统以及用于操作员的虚拟帮助的方法来解决。在从属权利要求中指出了本发明的特别优选的实施方式。
本发明基于这样的思想：始终为操作员提供在当前环境中精确需要并且有利的定制帮助。为此目的，根据本发明的用于对用于处理工件的处理设备的操作员的虚拟帮助的系统具有被配置成由操作员穿戴的移动终端装置，工件优选地至少部分地由木头、木质材料或合成材料等组成。移动终端装置包括：位置检测装置，其被配置成检测用于确定移动终端装置相对于处理设备的位置的数据；信息输出装置，其被配置成向操作员输出信息和/或操作指令；以及优选地无线数据传输接口，其被配置成与数据服务器进行通信。
由于位置检测装置，根据本发明的系统始终能够准确地向操作员提供适当的并且与操作员在处理设备处的当前位置有关的信息或操作指令。同时，信息输出装置使得可以以集成和可理解的方式向操作员提供相应的信息或操作指令。优选地，无线数据传输接口因此使得可以访问存储在数据服务器上的大量的信息或操作指令。
因此，根据本发明的系统使得能够显著地简化可能复杂的处理设备的操作。这不仅使得能够雇佣可能训练较少的操作员而且还增加了处理设备的效率和操作安全性，特别是因为可以显著地减少操作错误(包括在安装、操作、维护、修理等期间的错误)的可能性。
虽然根据本发明的系统还可以独立于操作员的位置向操作员提供信息和/或操作指令，但是根据本发明的进一步发展提供了：数据传输接口被配置成向服务器传输由位置检测装置检测到的位置数据，以及/或者接收从数据服务器获得的信息和/或操作指令以用于传送至信息输出装置。以这种方式，一方面可以实现信息和/或操作指令的准确分配，另一方面可以实现处理设备的受影响的或相关的区域或部件的准确分配。这也有助于处理设备的简单且同时安全的可操作性。
为了该目的，根据本发明的进一步发展提供了：信息输出装置被配置成输出关于处理设备的信息和/或操作指令。因此，操作员会立即明白，信息或操作指令涉及处理设备的哪些区域或部件。在该方面，特别优选的是，将关于处理设备的实际表示或虚拟表示的信息和/或操作指令与该表示一起输出。这导致特别易于理解的表示形式，在该表示中信息或操作指令被置于与处理设备处于直接视觉关系。以这种方式，不仅可以可靠地引导修理和维护过程，也可以在例如相应处理设备处进行对操作员的训练。
在本发明的范围内，信息输出装置可以以各种方式实现。然而，根据本发明的优选实施方式，信息输出装置选自图像输出装置、声音输出装置和触摸输出装置特别是振动输出装置。取决于应用的情况，信息输出装置的类型可以具有特定的优点。因此，通过图像输出装置来最佳示出复杂的情况。声音输出装置通常适合于较简单的信息，但声音输出装置具有更有效地吸引操作员的注意力的优点，并且操作员可以例如继续用他的眼睛和手来进行他们当前的任务。类似的考虑还应用于触摸输出装置，特别是在振动输出装置的情况下。
信息输出装置可以包括前述输出装置中的一个或多个并且可以被分配给一个或多个部件。如果根据本发明的进一步发展，图像输出装置至少包括虚拟表示或投影表示，则可以导致特别变化的、详细的以及非常可辨别的信息输出。这种图像输出的一个示例可以利用终端装置，该终端装置穿戴在用户的头部上在眼睛的区域中，例如以所谓的“智能眼镜”的形式而穿戴。
根据本发明的进一步发展还提供了：移动终端装置具有输入装置，该输入装置被配置成接收操作员的输入，以用于传送至数据传输接口和数据服务器以控制对信息和/或操作指令的接收。以这种方式，结果是操作员可以在当前环境中检索由根据本发明的系统提供的期望的信息和/或操作指令的交互系统。因此进一步提高了设备操作的效率和安全性。
在本发明的范围内，信息输入装置可以以各种方式实现。例如，信息输入装置可以是触摸输入装置，例如特别是键盘或触摸屏。然而，可以可替选地或另外地使用声音输入装置，例如语音识别装置。通常，这些装置与上述语音输出装置具有相同的优点。此外可替选地或另外地，可以使用运动检测装置。在该方面，典型的运动检测装置是姿势检测装置，利用该姿势检测装置操作员可以仅通过移动身体部位将信息输入至终端装置中。另一类型的运动检测装置是所谓的虚拟触摸屏，其中虚拟图像在操作员的视野中生成或被投射到操作员的视野中，并且用户的运动与虚拟图像或投影图像相关联以实现信息输入。
在本发明的范围内，位置检测装置也可以以各种方式实现。然而，摄像机的使用已经被证明是特别有利的，这里也可以设想不同的变型，例如CCD摄像机等。可替选地或另外地，位置检测装置还可以包括GPS系统或可比较的本地定位系统，本地定位系统例如仅接收生产车间内的信号并且基于该信号得到当前位置。也可以设想包括热传感器或陀螺传感器的传感器以及激光扫描仪等。
根据本发明的进一步发展提供了：终端装置具有用于将终端装置穿戴在操作员的身体上特别是在手臂上或头部区域中的装置。以这种方式，操作员可以轻松地阅读和操作至少一个终端装置，并且操作员在他的任务中也不会受到阻碍，可以说他具有“自由的手”。
在以下情况下，根据本发明的系统特别有效：除了移动终端以外，根据本发明的系统具有用于处理工件的至少一个处理设备和数据服务器，其中，工件优选地至少部分地由木头、木质材料或合成材料等组成，数据服务器经由数据连接与终端装置的数据传输接口进行通信。因此，数据连接可以例如经由因特网在本地(例如在生产工厂内)以及非本地发生。
因此，根据本发明的进一步发展提供了：至少一个处理设备具有机器数据传输接口，该机器数据传输接口经由数据连接特别是还通过使用因特网与数据服务器进行通信。因此使得当前机器信息例如操作和错误状态、维护需求、修理需求等还可以经由数据服务器传送至操作员并且链接至另外的信息和/或操作指令。
当执行根据本发明的方法时产生了根据本发明的系统的特别有利的操作。在该方面，借助位置检测装置检测用于确定移动终端装置相对于处理设备的位置的数据，经由数据传输接口将该数据传送至数据服务器，并且从数据服务器获得信息和/或操作指令，并且借助信息输出装置输出信息和/或操作指令。因此，以特别有效的方式获得了上面所说明的关于根据本发明的系统的优点。
如果根据本发明的进一步发展，借助信息输出装置显示从数据服务器获得的信息和/或操作指令，其中借助输入装置选择信息和/或操作指令，则获得了特别是交互的并且因此也是安全和有效的方法。
因此特别优选的是，信息和/或操作指令涉及处理设备的实际表示或虚拟表示并且优选地与该表示一起输出。这导致向操作员传送相应的信息和/或操作指令的特别易于理解并且因此有效且安全的方式。其原因在于，操作员不接收作为抽象消息的信息和/或操作指令，而是接收与处理设备的相关部件或区域的特定连接。
如果根据本发明的进一步发展，虚拟表示至少包括处理设备的在处理设备的装配状态下不可见的区域，则进一步给出了特别好的可理解性。这意味着，在某种程度上，操作员能够“看到机器里面”或者已经提前向操作员显示实际上将仅在操作员的任务的进一步过程中变得可见的信息和/或操作指令。这还会导致效率和安全性的显著提高，由于操作员知道所预期的内容。因此，操作员能够为进一步的步骤做出必要的准备，而且还可以评估在进一步的工作中是否要考虑在没有根据本发明的系统的情况下操作员仍然不可见的未来情况。
为了在各种任务中有效地和易于理解地支持操作员，根据本发明的进一步发展还提供了：借助信息输出装置输出的信息和/或操作指令包括单独的图像、图像序列和/或视频。取决于应用的情况，因而可以进行操作员的可理解且有效的简报和指令，其中在本发明的范围内，操作员当然能够根据需要选择他期望用于相应应用情况的(可用的)表示形式。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的用于对操作员的虚拟帮助的系统的实施方式；
图2示意性地示出了根据本发明的系统在用于工件的处理的处理设备上的使用。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。
在图1中示意性地示出了用于对一个或多个处理设备B1、B2、B3的操作员的虚拟帮助的系统。在本实施方式中，系统1用于帮助操作员与用于处理工件W的处理设备B1、B2、B3连接，工件至少部分地由木头、木质材料或合成材料等组成。因此，处理设备B1、B2、B3可以是各种机器或者装置，例如用于工件的分离或者格式加工的设备、用于工件的涂布或表面加工的设备、用于工件的加工的设备或另外用于工件的装配的设备。这些类型的机器和装置大量用于家具和部件工业中。
系统1包括被配置成由操作员穿戴的移动终端装置10。例如，移动终端装置10可以是智能装置，例如智能电话或者平板计算机。可替选地或者另外地，移动终端装置也可以例如实现为被配置成穿戴在操作员的头部或另一身体部位上的所谓的智能眼镜。在这种情况下，如图2所示，移动终端装置10具有用于将终端装置10穿戴在操作员的身体上特别是穿戴在手臂上或头部区域中的装置16。
移动终端装置10首先包括位置检测装置11，位置检测装置11被配置成检测用于确定移动终端装置10相对于处理设备B1、B2、B3的位置的数据。以这种方式，位置检测装置11可以具有例如摄像机或类似的传感器。可替选地或者另外地，位置检测装置11还可以具有例如用于全球定位系统或本地定位系统的模块，利用该模块可以借助于各种发送器(例如卫星或者本地发送器)的传输数据来推断移动终端装置10的位置。以这种方式，不断地确定移动终端装置10相对于处理设备B1、B2、B3所处的准确位置变得可能。
移动终端装置10还包括被配置成向操作员输出信息和/或操作指令的信息输出装置12。信息输出装置可以是例如图像输出装置、声音输出装置以及触摸输出装置特别是振动输出装置。因此，图像输出装置可以包括至少一个虚拟表示或投影表示10a，虚拟表示或投影表示10a在图2中示出并且将在下面更详细地描述。
信息输出装置12用于输出关于处理设备B1、B2、B3的针对相应的操作员的信息和/或操作指令。因此，可以以各种方式帮助操作员。例如，可以针对相应的处理设备来训练操作员，或者通常可以在操作、错误识别、故障排除、修理或维护方面向操作员提供帮助。因此，信息和/或操作指令有利地关于处理设备B1、B2、B3的实际表示或虚拟表示并且与该表示一起输出。
这可以特别意味着，一方面信息或操作指令和另一方面相应处理设备的相关部件或区域被一起示出，例如在图像表示中一起示出并且彼此链接。因此，不仅向用户给出了特定的信息或操作指令，而且用户还获得了该信息或操作指令涉及相应处理设备的哪些区域或部件的直接表示。因此还可设想逐步指令，其中处理设备的适合图像表示被针对每个另外的步骤示出并且被置于与相应信息或操作指令有关。
信息输出的各种组合当然也是可能的，其中相应的信息输出(例如语音输出或振动输出)链接至处理设备的实际表示或虚拟表示。例如，取决于所显示的部分或部件，可以输出定制的语音文本或者可以发生有利的触摸/振动输出。
移动终端装置10还包括数据传输接口13，数据传输接口13被配置成与数据服务器20进行通信并且在本实施方式中被实现为无线数据传输接口。数据传输接口13的目的是将由位置检测装置11检测到的位置数据传输至数据服务器20，以及/或者接收从数据服务器20获得的信息和/或操作指令以用于传送至信息输出装置12等。
在本实施方式中，信息输出分别需要的信息被存储在数据服务器20上并且经由数据传输接口13以定制的方式传输至移动终端装置10的信息输出装置12。然而，为了向操作员给予影响信息和/或操作指令的提供的更大的可能性，移动终端装置10还具有用于接收关于操作员的输入以用于传送至数据传输接口13以及数据服务器20的输入装置14。这导致操作员经由数据服务器20与根据本发明的用于操作员的虚拟帮助的系统1进行持续的交互和协作的交互式系统。
输入装置14可以具有例如：触摸输入装置，例如键盘或触摸屏；声音输入装置，包括语音识别装置；或者另外运动检测装置，例如姿势检测装置或虚拟触摸屏。
从图1中可以看出，这总体上产生了一个完整的系统，其中数据服务器20经由数据连接15与移动终端装置10以及处理设备B1、B2、B3进行通信，至少一个处理设备B1、B2、B3具有用于此目的的机器数据传输接口。这种完整系统中的数据服务器20既可以位于本地，例如位于本地网络中，也可以“远程”定位。在后一种情况下，数据服务器20可以经由因特网连接，例如，在这种情况下，可以认为数据服务器20位于所谓的“云”中。
根据本发明的系统的操作例如如下进行。如图2所示，操作员在处理设备B1的区域中以在处理设备B1处执行特定的操作过程，例如以特定方式将工件W放置在处理设备B1中。为了帮助操作员，操作员配备有智能眼镜形式的移动终端装置10，操作员借助于镜腿16将智能眼镜穿戴在他的头上。除了镜头区域中的各种显示以外，智能眼镜10被配置成还生成在操作员的视野中出现的虚拟显示10a。该虚拟表示10a还可以经由姿势控制用作输入装置。
整个系统借助位置检测装置11识别操作员的当前位置或移动终端装置10的当前位置，并且此外由于至处理设备B1的机器数据接口的连接而被通知处理设备B1的当前状态以及将来的处理过程。一旦操作员借助适当的输入或预定的行为用信号传送他准备好接收信息和/或操作指令，数据服务器20就向移动终端设备10发送相应的信息或操作指令，以使得将这些信息或操作指令显示在例如移动终端装置10的镜头区域中或虚拟表示10a的区域中。
因此，不仅可以向用户显示隔离的信息和/或操作指令，而且可以将隔离的信息和/或操作指令与相应的处理设备B1直接相关联。因此，可以在例如与处理设备的直接链接中向操作员显示，在哪些区域中并且以何种空间取向，工件W要被馈送至处理设备B1中。
一旦操作员执行了该过程，该过程的完成可以通过适当的方式或另外通过操作员的明确或暗示的确认再次自动进行。在该方面，移动终端装置10还可以用于在一定程度上(也可能非常广泛地)控制处理设备B1，尽管目前这不是主要目的。
在另外的步骤中，操作员可以查阅各种信息或操作指令，并且借助输入装置14来选择这些信息或操作指令。例如，可以向操作员显示教程，转而又可以与相应的处理设备B1、B2、B3直接连接地显示教程。操作员还可以在出现问题的情况下请求直接帮助以对处理设备进行故障排除或修理，并且还可以通过所需的各个措施逐步地引导操作员。
在优选实施方式中，操作员还可以检索与处理设备的在处理设备B1、B2、B3的装配状态下不可见的区域有关的信息或操作指令。例如，可以在操作员请求时显示哪些部件在封闭的壳体内以及操作员可以利用哪些措施来获取对这些部件的访问。例如，还可以向操作员给予特定部件或区域的分解视图表示，特定部件或区域又可以链接至关于哪些区域或(单独的)部件要被处理(例如替换)的信息或操作指令。在该方面，取决于需要和可理解性，相应的信息或操作指令可以例如以单独的图像、图像序列以及视频序列的形式表示并且可以链接至相应的处理设备B1、B2、B3的相应区域或部件。

Claims (16)

1.一种用于对用于处理工件(W)的处理设备(B1，B2，B3)的操作员的虚拟帮助的系统(1)，所述工件优选地至少部分地由木头、木质材料或合成材料等组成，所述系统包括：
移动终端装置(10)，其被配置成由所述操作员穿戴，并且所述移动终端装置具有：
位置检测装置(11)，其被配置成检测用于确定所述移动终端装置(10)相对于所述处理设备(B1，B2，B3)的位置的数据，
信息输出装置(12)，其被配置成向所述操作员输出信息和/或操作指令，以及
优选地，无线数据传输接口(13)，其被配置成与数据服务器(20)进行通信。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据传输接口(13)被配置成将由所述位置检测装置(11)检测到的位置数据传输至所述数据服务器(20)，以及/或者接收从所述数据服务器(20)获得的信息和/或操作指令，以用于传送至所述信息输出装置(12)。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述信息输出装置(12)被配置成输出关于所述处理设备(B1，B2，B3)的信息和/或操作指令，特别地，将关于所述处理设备(B1，B2，B3)的实际表示或虚拟表示的信息和/或操作指令与所述表示一起输出。
4.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述信息输出装置(12)选自图像输出装置、声音输出装置和触摸输出装置，特别是振动输出装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述图像输出装置至少包括虚拟表示或投影表示(10a)。
6.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述移动终端装置(10)具有输入装置(14)，所述输入装置(14)被配置成接收所述操作员的输入，以用于传送至所述数据传输接口(13)以及所述数据服务器(20)以控制对信息和/或操作指令的接收。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述输入装置(14)选自：触摸输入装置，特别是键盘或触摸屏；声音输入装置，特别是语音识别装置；以及运动检测装置，特别是姿势检测装置或虚拟触摸屏。
8.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述位置检测装置(11)选自：摄像机，特别是CCD摄像机；传感器，包括热传感器或陀螺传感器；激光扫描仪；以及全球定位系统或本地定位系统。
9.根据前述权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述终端装置(10)具有用于将所述终端装置(10)穿戴在所述操作员的身体上特别是穿戴在手臂上或头部区域中的装置(16)。
10.根据前述权利要求之一所述的系统，还包括：
用于处理工件(W)的至少一个处理设备(B1，B2，B3)，所述工件优选地至少部分地由木头、木质材料或合成材料等组成，以及
数据服务器(20)，其经由数据连接(15)特别是还通过使用因特网与所述数据传输接口(13)进行通信。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述至少一个处理设备(B1，B2，B3)具有机器数据传输接口，所述机器数据传输接口经由所述数据连接(15)特别是还通过使用因特网与所述数据服务器(20)进行通信。
12.一种用于通过使用根据前述权利要求之一所述的系统(1)进行对用于处理工件(W)的处理设备(B1，B2，B3)的操作员的虚拟帮助的方法，所述工件优选地至少部分地由木头、木质材料或合成材料等组成，所述方法具有以下步骤：
借助所述位置检测装置(11)来进行对用于确定所述移动终端装置(10)相对于所述处理设备(B1，B2，B3)的位置的数据的检测；
经由所述数据传输接口(13)来进行所述数据至所述数据服务器(20)的传送；
借助所述信息输出装置(12)进行对来自所述数据服务器(20)的信息和/或操作指令的接收以及对信息和/或操作指令的输出。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，借助所述信息输出装置(12)显示从所述数据服务器(20)获得的所述信息和/或所述操作指令，其中借助所述输入装置(14)选择所述信息和/或所述操作指令。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述信息和/或所述操作指令与所述处理设备(B1，B2，B3)的实际表示或虚拟表示有关，并且优选地与该表示一起输出。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述虚拟表示至少包括所述处理设备(B1，B2，B3)的在所述处理设备的装配状态下不可见的区域。
16.根据权利要求13至15之一所述的方法，其特征在于，借助所述信息输出装置(12)输出的所述信息和/或所述操作指令包括单独的图像、图像序列和/或视频。
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