CN113196285A - 编制部件集合的方法以及相应的设备 - Google Patents

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于尔根·罗辛
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Abstract

本发明涉及用于编制部件集合的方法和系统(100)，所述部件集合特别地是由在航空航天行业或汽车行业或其他行业中所使用的部件(2)形成的用户特定的集合，其中，多个部件(2)的集群被编制到包装单元或托盘(1)中，并且所述部件集合的个体部件中的每个部件被分配标识，该标识允许相应的部件(2)被追踪。

Description

编制部件集合的方法以及相应的设备
技术领域
本发明总体上涉及一种编制部件集合的方法。特别地，本发明涉及一种编制由在航空航天行业或汽车行业或其他行业中的组装期间所使用的部件(2)形成的用户特定的部件集合的方法。
根据本发明的实施例，这例如涉及拾取放置机器(诸如拾取放置机器人之类的)的部件供应或者手动工作站的部件供应，在手动工作站中部件被手动地安装。
根据其他实施例，本发明涉及一种用于编制部件集合的方法，其中多个部件的集群被编制到包装单元中。
根据其他实施例，本发明涉及部件托盘的提供，所述部件托盘特别是被用在航空航天行业或汽车行业或其他行业中的组装期间。因而通常使用的托盘是具有其中可插入部件的适当凹部的托盘。因此，特别是当在随后的组装中需要多种不同的部件时，托盘容纳不同类型的部件是常见的。通常，部件以特定于类型的方式在托盘的指定区域内插入该托盘中。
背景技术
对于托盘的初始填充，部件被从限定的生产批次中取出，并被插入到托盘中为该部件提供的容器中。如此准备好的托盘然后被供应到拾取放置机器或手动装备站。个体部件由此从托盘取出，并且该托盘因此在组装过程中被部分地清空或完全地清空。
托盘然后相应地在部件供应站中再次被装备以部件。这里托盘将同样从限定的生产批次被重新填充。部件供应站通常位于部件供应商处，而组装(即，从托盘中移出部件)发生在供应商的客户处。
迄今为止在部件供应站或部件供应商处相应地用于准备在航空航天行业或汽车行业或其他行业中的组装期间后续使用的托盘的通常使用方法的缺点是，供应商无法肯定地确定——当在组装期间并非所有的部件从托盘中移出时——留在该托盘中的部件已被放回到托盘中的正确位置。特别有问题的是，使用用于准备托盘的常规方法，批次的可追踪性实际上是不可行的。
对于由用于航空航天行业或汽车行业或其他行业中的组装期间的部件所形成的用户特定的部件集合的编制，可以类比地想见也存在这样的问题。
发明内容
基于所提出的这个问题，本发明的目的是指定用于编制部件集合的优化的方法，所述部件集合特别地是由在航空航天行业或汽车行业或其他行业中的组装期间所使用的部件形成的用户特定的集合，其中，提供了对部件集合的个体部件的可靠的识别和认证。
本发明的另一任务是提供用于准备在航空航天行业或汽车行业或其他行业中的组装期间所使用的托盘的优化方法以及相应的设备，其中，提供了对个体部件(所提供的托盘被以所述部件装备)的可靠的识别和认证。
关于方法，该任务通过独立权利要求1的主题而被创造性地解决，并且关于设备，通过所附独立权利要求15的主题而被创造性地解决，其中，有利的进一步改进在相应的从属权利要求中说明。
因此，本发明特别地涉及一种编制部件集合的方法，所述部件集合特别地是由在航空航天行业或汽车行业或其他行业中的组装期间所使用的部件形成的用户特定的集合，其中，多个部件的集群被编制到包装单元或托盘中，并且其中，所述部件集合的个体部件中的每个部件被分配有使得相应的部件能够被追踪的标识。
根据本发明的实施例，这特别地涉及一种用于准备在航空航天行业或汽车行业或其他行业中的组装期间所述使用的托盘的方法，其中，所提供的托盘被装备以部件，并且其中，托盘所装备的所述部件中的每个部件被分配有使得该相应的部件能够被追踪的标识。
为所述部件集合中的个体部件分配相应的标识，实现了质量管理的完美的部件的可追踪性。特别地，来源于不同制造过程的相似部件也可以在以后的某个时间点被完美区分开。此外，还可以核实部件(该部件装备了或曾装备托盘)的生产批次，特别地出于保修目的。此外，还可以识别OEM部分和未经认证的复制品。除了识别部件本身之外，也可以识别生产批次。
多种方法可以为部件分配相应的标识。例如可以设想的是，如WO 2011/101001 A1印刷出版物中所提出的为部件提供荧光标记。
对此可替代的是，为每个部件分配事务水印。事务水印通常被理解为透明的不可察觉的图案，其通过使用密钥的嵌入算法被引入到数据材料(这里：待识别的部件)中。
特别是在高价零件/部件的情况下，用于识别的目的，使用RFID标签、数据矩阵码、或甚至化学标记是众所周知的。
然而，这些迄今为止用于识别零件或部件的所使用的途径并不适用于批量生产的部件，特别是螺钉或螺栓，尽管生产历史的无缝可追踪性在这里也很有意义。一旦部件被安装，即使是仅花费几美分的螺钉也会损害复杂且昂贵的最终产品的功能和使用寿命。对于小型的价格敏感的部件，例如用于航空航天行业或汽车行业的螺钉或螺栓，标签或特殊标记通常过于昂贵或在技术上不可行。
因此，特别是在高度网络化的生产链和全球供应链中，难以追踪复杂产品的个体部件，特别是小型的价格敏感的部件。
考虑到这个问题，本发明的一个方面使得能够使用相应部件的表面微结构来作为标识分配中的区分因素。这种途径能够对在所提供的托盘中的部件进行区别性的识别(认证)，所述托盘被装备以相应部件。因此，在组装期间被再次放回托盘中的每个部件也可以被区别性地识别，并且如果必要的话，被分类或在托盘中重新定位。
该技术是基于各个部件具有个体的微观上有区别性的表面结构或颜色纹理的事实。选择部件的限定区域，并在每种情况下通过相机以高分辨率记录该部件的限定区域。数值特征被从所获得的特定表面微结构的图像及其位置计算出来，并且被分配标识。该配对被存储在数据库中，优选地与诸如测量数据或制造数据之类的其他数据一起存储在数据库中。重复整个过程以供以后的识别，并且数据协调将该标识返回，并且可选地将部件的其他个体特征返回。
金属部件特别地适合这种类型的随机“指纹”，因此即使批量大小为数十万件，也可以在几秒内区别性地识别个体部件，从而能够在生产周期中实现与部件相关的数据分配。
由于没有额外的标记或ID附着到产品，因此该系统是防伪的。不产生与量相关的成本的这一事实使得该系统在经济上可行，特别是对于批量生产的部件。
在本发明的方法中，所述标识在托盘已装备了相应部件之后、或在托盘被装备以相应部件之前被分配，并且特别是在部件的生产期间或部件的生产之后被分配。
在此背景中可以设想到的是，所提供的托盘在被填充之前是完全空的。对此替代地，本发明的方法也可以用于如下情况，其中，在装备所提供的托盘之前，托盘部分地装备有来自更早的装备的部件，由此相应部件的表面微结构被用作标识分配时的区分因素。
对于来自装配的托盘的部件的组装，相应的部件被从该托盘移除，其中，为了追踪从托盘取出的部件，该部件的限定的区域被选择并被以高分辨率记录。数值特征被从所获得的该特定表面微结构的图像及其位置计算出，并且被分配部件标识。
这里所考虑的部件特别地是由金属制成的连接元件，所述金属特别地是钛、铝、钢、镍及其相应的合金，其中这些连接元件特别地用于航空航天行业和/或汽车行业。
本发明还涉及根据所附独立权利要求15的用于编制部件集合的设备，所述部件集合特别地是由在航空航天行业或汽车行业或其他行业中的组装期间所使用的部件形成的用户特定的集合。
该设备还特别地适用于准备例如在航空航天行业或汽车行业中的组装期间所使用的托盘，其中，该设备包括部件供应站，在该部件供应站中，组装所需的个体托盘优选地以自动化的方式或手动的方式被装配以相应的部件。
在组装侧，使用例如拾取放置机器，该拾取放置机器例如是拾取放置机器人，该拾取放置机器从托盘中取出部件，并相应地安装该部件。然而，可选地设想，在组装侧，部件被手动地从托盘取出并被安装(手动工作站)。
本发明设备的部件供应站被分配有用于对已经被容纳在托盘中的部件或待被容纳在托盘中的部件进行区别性的识别和追踪的系统。
为了追踪从托盘中取出的部件、或追踪从托盘中取出并且然后可能要放回到托盘中的部件，选择该部件的限定区域，并以高分辨率记录该部件的限定区域。数值特征被从所获得的特定表面微结构的图像和其位置计算出并被分配部件标识，其中，数据库中的数据协调将所述部件标识返回，并且优选地将部件的其他个体特征返回，在所述数据库中，对于每个部件，所计算的特征和所分配的部件标识作为配对被存储。
在更详细地描述本发明中，以下参考用于制备相应的托盘的设备的示例性实施例的附图。
附图说明
图1是本发明的设备的示例性实施例的示意图，该设备用于准备在航空航天行业或汽车行业中的组装期间所使用的托盘。
具体实施方式
本发明的方案是基于复杂的工业产品的质量特别地取决于每个个体部件的质量的问题。例如，诸如连接元件(螺钉、螺栓，等等)之类的单个有缺陷的部件可能会使复杂结构的功能和使用寿命打折扣。如果被组装的(有缺陷的)部件未能通过功能检查，则整个产品连同该产品的所有被安装的半加工部分通常会被拒绝。这导致高成本，同时，通常不能核实导致该部件在该功能检查期间失效的故障精确地在何处。
因此，本发明提供了一种解决方案，通过该解决方案，即使小部件和半加工的产品也可以设置有签名，以便能够在价值链中对该小部件和半加工的产品进行追踪，如果可能的话，追踪至最开始。只有这样，重复发生的制造缺陷的原因才可以在在线检测系统的帮助下被识别并被永久地消除。
如在图1中以示例性实施例的形式示意性示出的本发明的设备100是用于准备托盘1的设备100，所述托盘1特别是在航空航天行业或汽车行业中的组装期间被使用。如图1示意性所示的，该设备100包括具有拾取放置机器人11的部件供应站10，借助于该拾取放置机器人11，被供应到该部件供应站10的托盘1被自动地装备以来自不同生产批次3的相应部件2。然而，对此替代地或附加地，也可以设想提供手动工作站，以用于手动地将部件2装备给托盘1。
本发明的设备100的特征特别在于，托盘1被装备以不同的部件2(这里：连接元件)。为此，所述拾取放置机器人11抓取不同限定的生产批次3，以便从所述生产批次3中提取出个体部件2、并将它们在特定位置(凹部)处插入到托盘1中。
被供应到元件供应站10的托盘1可以完全是空的。然而，如图1所示，也可以设想，被供应至该拾取放置机器人11的托盘1在被装备之前，仍然部分地装备有来自更早的装备的部件2。
如图1示意性所示，根据本发明的设备100包括系统20，该系统20用于对已经被该拾取放置机器人11安置到托盘1中的部件2和/或尚未被该拾取放置机器人11安置到托盘1中的部件2进行区别性识别、认证和/或追踪。
对此替代地或附加地，系统20被用于对来自更早的装备的仍在托盘1中的部件2进行区别性识别、认证和/或追踪。
在这种情况下可以设想，将这些系统组合在一起，使得两个任务可以由单个系统20来执行。
用于对被该拾取放置机器人11已经安置到托盘1中的部件2和/或将被安置到托盘1中的部件2进行区别性识别、认证和/或追踪的系统20特别地包括高分辨率相机21，借助于该高分辨率相机21记录待识别和/或认证的每个部件2的部件表面的限定区域。该高分辨率相机21可以沿着托盘1的馈送方向T行进，使得可以相应地扫描在托盘1中所安置的所有部件2，以用于进行识别和/或认证。
在评估单元中从所获得的特定结构轮廓的图像以及其相对彼此的位置来计算数值特征，并将该数值特征存储在数据库中。
重复整个过程以用于以后的识别。匹配的特征指示正在寻找的部件2。系统20被设计成使得各种材料——从光滑的塑料到精密加工的铝、铸铁到被涂覆的表面——都可以在生产周期中采用一个且相同的硬件来记录。
被特别地确保了的是，由拾取放置机器人11所装备的托盘1中的每个部件2都被相应地唯一地识别，以用于可追踪性。以此方式，由拾取放置机器人11新插入的每个部件2是已知的。在组装期间被重新定位的部件2被同样地识别并且可以被替换或者(如果可应用的话)被接受。
本发明不限于根据图1的示例性实施例的特征，而是从本文公开的所有特征的综合整体考虑来产生。

Claims (15)

1.一种编制部件集合的方法，所述部件集合特别地是由在航空航天行业或汽车行业或其他行业中的组装期间所使用的部件(2)形成的用户特定的部件集合，其中，多个部件(2)的集群被编制在包装单元或托盘(1)中，并且其中，所述部件集合的个体部件中的每个部件被分配有使得相应的部件(2)能够被追踪的标识。
2.根据权利要求1的方法，
其中，为了编制所述部件集合，所提供的托盘(1)被装备以部件(2)，并且其中，被装备给所述托盘(1)的所述部件(2)中的每个部件被分配有使得该相应的部件(2)能够被追踪的标识。
3.根据权利要求2的方法，
其中，在所述托盘(1)已经被装备以相应的部件(2)之后，分配所述标识。
4.根据权利要求1或2的方法，
其中，在所述多个部件(2)的集群被编制到所述包装单元或所述托盘(1)中之前分配所述标识，并且特别地是在所述部件(2)的生产期间或所述部件(2)的生产之后分配所述标识。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，
其中，在分配所述标识中，相应的部件(2)的表面微结构被用作区分因素。
6.根据权利要求5的方法，
其中，基于每个部件(2)的有区别的表面微结构来生成特征位序列，所述特征位序列形成所述标识或所述标识的至少一部分，或者所述标识被分配至所述特征位序列，并且其中，所述表面微结构优选地在预先确定的或能够确定的被限定的部件位置处被以高分辨率记录。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，
其中，在将所述集群编制到所述包装单元或所述托盘(1)中之前，所述包装单元或所述托盘完全是空的；或者，
其中，在将所述集群编制到所述包装单元或所述托盘(1)中之前，所述包装单元或所述托盘仍包括来自更早所编制的集群的一些部件(2)，并且其中，所述更早集群的每个部件(2)被分配有相应的标识。
8.根据权利要求7的方法，
其中，为了识别更早集群的部件(2)，在预先限定的或能够限定的部件位置处以高分辨率记录表面微结构，并且基于所记录的表面微结构生成特征位序列，通过所述特征位序列所述部件(2)的标识被确定。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，
其中，每个标识构成区别性的部件ID，并且其中，每个部件ID被分配以追踪该相应的部件(2)所需的所有信息。
10.根据权利要求9的方法，
其中，每个部件ID被分配以其他信息，所述其他信息特别地是在部件生产的过程中或在部件生产之后获得的数据，特别地是技术规格数据。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，
其中，为了组装被编制在所述包装单元或所述托盘(1)中的所述集群的部件(2)，将所述部件(2)从所述包装单元/托盘(1)移除，并且其中，为了追踪从所述包装单元/托盘(1)取出的所述部件(2)，选择并以高分辨率记录所述部件(2)的限定的区域，其中，数值特征被从所获得的所述特定表面微结构的图像和其位置计算出并且被分配部件ID。
12.根据权利要求11的方法，
其中，对于每个部件(2)，所计算的特征和所分配的部件ID作为配对被存储在数据库中，优选地与其他数据一起存储在数据库中，特别地与测量数据和/或制造数据一起存储在数据库中。
13.根据权利要求11或12的方法，
其中，为了追踪从所述包装单元/托盘(1)取出的所述部件(2)，数据库中的数据协调将所述部件ID返回，并且优选地将所述部件(2)的其他个体特征返回，在所述数据库中，对于每个部件(2)，所计算的特征和所分配的部件ID被作为配对存储。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的方法，
其中，所述部件(2)是用于航空航天行业和/或汽车行业的由金属制成的连接元件，所述金属特别地是钛、铝、钢、镍和/或其合金。
15.一种编制部件集合的设备(100)，所述部件集合特别地是由在航空航天行业或汽车行业或其他行业中在组装期间所使用的部件(2)形成的用户特定的部件集合，其中，所述设备(100)包括部件供应站(10)，所述部件供应站(10)可选地具有拾取放置机器人(11)或手动工作站以将多个部件(2)的集群自动地或手动地编制到包装单元或托盘(1)中，并且其中，所述设备(100)包括用于对所述部件(2)进行区别性识别、认证和/或追踪的系统(20)，
其中，所述用于对所述部件(2)进行区别性识别、认证和/或追踪的系统(20)包括相机(21)，所述相机(21)被设计为用于选择所述部件(2)的限定的区域，并以高分辨率记录所述限定的区域以对所述部件(2)进行追踪，
其中，所述用于对所述部件(2)进行区别性识别、认证和/或追踪的系统(20)还包括评估单元，所述评估单元被设计为从所获得的所述部件(2)的所述特定表面微结构的图像和其位置来计算数值特征并分配部件ID，并且其中，所述评估单元还被设计为经由数据库中的数据协调来将所述部件ID返回，并且优选地将所述部件(2)的其他个体特征返回，在所述数据库中，对于每个部件(2)，部件(2)的所计算的特征和所分配的部件ID被作为配对存储。
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