DE102005014979A1 - Motor vehicle manufacturing device designing method, involves determining positional contacts of object e.g. tool, in device by evaluating model of object and sensor data, if object is led through device in specified manner - Google Patents

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Abstract

The method involves evaluating a record of reference marks (203) for an object e.g. tool by a computer program. A computer internal representation of an object`s model is measured based on the evaluation result. Passage of the marks via the device is detected by a sensor. Positional contacts of the object in the device are determined by evaluating the model and sensor data, if the object is led via the device in the preset manner. Independent claims are also included for the following: (1) a device for designing a manufacturing device (2) a computer readable medium storing a program for executing a method for designing a manufacturing device.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Planung von Fertigungseinrichtungen sowie ein entsprechendes Computerprogramm und ein entsprechendes computerlesbares Speichermedium, welche insbesondere einsetzbar sind zur Planung oder Kontrolle des Durchlaufes eines Werkstücks oder Werkzeugs durch eine Fertigungseinrichtung.The The invention relates to a method and a device for planning of manufacturing equipment and a corresponding computer program and a corresponding computer-readable storage medium, which in particular can be used to plan or control the passage of a workpiece or tool through a manufacturing facility.
  • Ein bekanntes Verfahren für die Planung von Fertigungseinrichtungen ist die so genannte Störkantenanalyse. Eine Störkantenanalyse kann auf verschiedene Arten ausgeführt werden:
    • – durch eine 3D-Simulation,
    • – durch eine Störkantenanalyse mit realen Bauteilen,
    • – durch eine Störkantenanalyse mit Referenzmodellen,
    • – unter Einsatz von Augmented-Reality- (AR) Technologie.
    A well-known process for the planning of manufacturing facilities is the so-called Störkantenanalyse. An edge analysis can be performed in different ways:
    • - through a 3D simulation,
    • - by a Störkantenanalyse with real components,
    • - by interfering edge analysis with reference models,
    • - using Augmented Reality (AR) technology.
  • Für eine Störkantenanalyse mit Hilfe einer 3D-Simulation müssen ein großer Teil der Fergungseinrichtung und das durch die Fertigungseinrichtung durchlaufende Werkstück oder Werkzeug als aktuelle 3D-Datensätze zur Verfügung stehen. Werkstücke liegen meist in digitaler Form vor, da diese bereits computergestützt konstruiert wurden, so dass die diesbezüglichen Datensätze für die 3D-Simulation genutzt werden können. Für die Fertigungseinrichtung beziehungsweise die Werkzeuge ist dies in der Regel jedoch nicht der Fall. Es wäre dann also erforderlich, die Fertigungseinrichtung beziehungsweise das Werkzeug nachträglich zu erfassen und zu digitalisieren. Aus diesem Grunde ist eine Störkantenanalyse mit Hilfe der 3D-Simulation sehr zeit- und kostenintensiv.For a Störkantenanalyse with the help of a 3D simulation need a large Part of the Fergungseinrichtung and passing through the manufacturing facility workpiece or tool as current 3D datasets are available. Workpieces lie mostly in digital form, as they are already computer-aided were, so the relevant records for the 3D simulation can be used. For the Manufacturing facility or the tools this is in usually not the case. It would then be necessary the manufacturing facility or the tool later capture and digitize. For this reason, a Störkantenanalyse very time-consuming and cost-intensive with the help of 3D simulation.
  • Bei der Störkantenanalyse mit realen Bauteilen beziehungsweise Referenzmodellen (Styropormodelle oder ähnliche) benötigt man keine 3D-Daten der Fertigungsanlage. Jedoch muss für die Störkantenanalyse die Produktion unter Umständen unterbrochen werden, da beim Auftreten von Störkanten (Kollisionen) das reale Bauteil beziehungsweise Referenzmodell aus der Anlage entfernt werden muss und gegebenenfalls Schäden auftreten, die repariert werden müssen. Zudem ist dieses Verfahren sehr unflexibel, da für jedes Bauteil ein neues Modell hergestellt werden muss.at the interference edge analysis with real components or reference models (styrofoam models or similar) needed you do not have 3D data of the production line. However, for the interfering edge analysis the production may be be interrupted because the occurrence of interference edges (collisions) the real Component or reference model are removed from the plant must and if necessary damage occur that need to be repaired. In addition, this procedure very inflexible, there for every component a new model has to be made.
  • Beim Einsatz der AR-Technologie wird anstelle des Werkstücks beziehungsweise Werkzeugs eine Referenzmarke durch die Fertigungseinrichtung gefahren und mit einer Kamera aufgezeichnet. Die Bewegung der Referenzmarke durch die Fertigungseinrichtung kann somit auf einem Monitor beobachtet werden. In diese Darstellung auf dem Monitor wird das Werkzeug beziehungsweise Werkstück virtuell als Modell eingeblendet, wobei die Referenzmarke als Bezugssystem dient. Während auf diese Weise das virtuelle Werkstück beziehungsweise Werkzeug durch die Fertigungseinrichtung geführt wird, kann man auf dem Bildschirm kritische Situationen erkennen, beispielsweise Bereiche, in denen das Werkstück beziehungsweise Werkzeug mit Teilen der Fertigungseinrichtung kollidieren würde. Nachteilig an diesem Vorgehen ist allerdings, dass die Störkantenanalyse hier durch die visuelle Einschätzung einer zweidimensionalen Darstellung durchgeführt wird. Dies kann zu Fehleinschätzungen führen oder das wiederholte Hindurchführen des Werkstücks beziehungsweise Werkzeugs durch die Fertigungseinrichtung zum Beispiel mit veränderter Kamerakonstellation erforderlich machen, um Unklarheiten auszuräumen.At the Use of the AR technology is instead of the workpiece respectively Tool driven a reference mark through the manufacturing facility and recorded with a camera. The movement of the reference mark through the manufacturing facility can thus be observed on a monitor. In this representation on the monitor, the tool or workpiece virtual as a model, with the reference mark as a reference system serves. While in this way, the virtual workpiece or tool through led the manufacturing facility you can see critical situations on the screen, For example, areas in which the workpiece or tool would collide with parts of the manufacturing facility. adversely However, in this procedure is that the Störkantenanalyse here by the visual assessment a two-dimensional representation is performed. This can lead to misjudgments to lead or repeated passing of the workpiece or tool through the manufacturing facility, for example with changed Camera constellation required to clarify ambiguities.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Planung von Fertigungseinrichtungen sowie ein entsprechendes Computerprogramm und ein entsprechendes computerlesbares Speichermedium bereitzustellen, welche die vorgenannten Nachteile vermeiden und insbesondere eine weitgehend automatisierte Störkantenanalyse ermöglichen.The The object of the invention is thus to provide a method and a Device for planning production facilities and a corresponding Computer program and a corresponding computer-readable storage medium to provide, which avoid the aforementioned disadvantages and in particular enable a largely automated interference edge analysis.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale in den Ansprüchen 1, 11, 12 und 13 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.These The object is achieved by the Features in the claims 1, 11, 12 and 13 solved. Advantageous embodiments The invention are contained in the subclaims.
  • Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine Störkantenanalyse vollautomatisch vorgenommen werden kann, indem eine Planung von Fertigungseinrichtungen unter Verwendung von Mitteln zur visuellen Aufzeichnung, mindestens einer Datenverarbeitungseinrichtung und mindestens einer Referenzmarke für ein durch die Fertigungseinrichtungen zu führendes Objekt durchgeführt wird, wobei die mindestens eine Referenzmarke wenigstens teilweise durch die Fertigungseinrichtungen geführt und von den Mitteln zur visuellen Aufzeichnung aufgezeichnet wird, und die Aufzeichnung der mindestens einen Referenzmarke durch mindestens ein auf der mindestens einen Datenverarbeitungseinrichtung installiertes Computerprogramm ausgewertet und in Abhängigkeit der Ergebnisse der Auswertung eine computerinterne Darstellung eines Modells des Objektes berechnet, das Hindurchführen der mindestens einen Referenzmarke durch die Fertigungseinrichtungen mit mindestens einem Sensor zur Abstandsmessung wenigstens teilweise erfasst wird und durch Auswertung von computerinternen Darstellungen des Modells und wenigstens eines Teils der Sensordaten Lagebeziehungen des Objektes in der Fertigungseinrichtung ermittelt werden für den Fall, dass das Objekt in der durch die mindestens eine Referenzmarke vorgegebenen Weise durch die Fertigungseinrichtung geführt wird. Gegenüber herkömmlichen Lösungen bietet das erfindungsgemäße Planungsverfahren den Vorteil, dass eine digitale Modellierung der Fertigungseinrichtung nicht vorgenommen beziehungsweise ein Referenzmodell des Werkzeugs beziehungsweise Werkstücks nicht angefertigt werden muss. Darüber hinaus wird der laufende Produktionsprozess durch das erfindungsgemäße Prüfverfahren nicht beeinträchtigt.A particular advantage of the method according to the invention is that a clutter edge analysis can be carried out fully automatically by planning production facilities using means for visual recording, at least one data processing device and at least one reference mark for an object to be guided through the production facilities, wherein the at least one reference mark is guided at least partially through the production devices and recorded by the means for visual recording, and the recording of the at least one reference mark is evaluated by at least one computer program installed on the at least one data processing device and, depending on the results of the evaluation, a computer-internal representation of a model of the Object calculated, the passage of at least one reference mark by the manufacturing facilities with at least one sensor r distance measurement is at least partially detected and by evaluation of computer-internal representations of the model and little at least a part of the sensor data positional relationships of the object in the manufacturing device are determined for the case that the object is guided in the predetermined by the at least one reference mark manner by the manufacturing device. Compared to conventional solutions, the planning method according to the invention has the advantage that a digital modeling of the production device is not undertaken or a reference model of the tool or workpiece does not have to be made. In addition, the current production process is not affected by the test method according to the invention.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass solche Lagebeziehungen signalisiert werden, in denen ein vorgebbarer Abstandswert zwischen Fertigungseinrichtung und Objekt erreicht oder unterschritten wird. Dies stellt einen erheblichen Vorteil gegenüber der lediglich visuellen Beurteilung der Freigängigkeit beziehungsweise Zugängigkeit des Werkzeugs beziehungsweise Werkstücks beim Einsatz herkömmlicher AR-Technologie dar.In a preferred embodiment the method according to the invention is provided that such situation relationships are signaled in which a specifiable distance value between production facility and object is reached or fallen below. This constitutes one considerable advantage over the only visual assessment of the freedom or accessibility of the tool or workpiece when using conventional AR technology.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zusätzlich Mittel zur bildgebenden Datenausgabe verwendet werden und durch Auswertung der Aufzeichnung der mindestens einen Referenzmarke Daten für eine bildlichen Darstellung des computererzeugten Modells des Objektes ermittelt, die bildliche Darstellung des computererzeugten Modells des Objektes und die Aufzeichnung der mindestens einen Referenzmarke bei einer Ausgabe durch die Mittel zur bildgebenden Datenausgabe überlagert werden. Dadurch wird die rein sensorgestützte Störkantenanalyse durch visuelle Beurteilung der Werkzeug- beziehungsweise Werkstücksituation innerhalb der Fertigungseinrichtung unterstützt. Hierbei kann die Werkzeug- beziehungsweise Werkstücksituation in einen weiteren Kontext gestellt werden, als es bei einer rein computergestützten Lösung möglich wäre, da die komplexen Bedingungen innerhalb der Fertigungseinrichtung nur durch die (wie oben bereits erwähnt) mit relativ großem Aufwand zu erstellenden Modelle computertechnisch simuliert werden können.In another preferred embodiment the method according to the invention is provided that in addition Means are used for imaging data output and by Evaluation of the recording of the at least one reference mark data for one pictorial representation of the computer-generated model of the object determines the pictorial representation of the computer-generated model of the object and the recording of the at least one reference mark be superimposed upon output by the means for imaging data output. This will be the purely sensor-based Interference edge analysis by visual assessment of the tool or workpiece situation supported within the manufacturing facility. Here, the tool or workpiece situation placed in a wider context than it would be in a pure computerized solution possible because the complex conditions within the manufacturing facility only by the (as mentioned above) with a relatively large one Expenditure to be created models are computer-simulated can.
  • Als vorteilhaft erweist es sich ebenfalls, wenn die mindestens eine Referenzmarke und das computererzeugte Modell des Objektes durch ein Bezugskoordinatensystem miteinander verknüpft werden. Dadurch lässt sich das Modell des Objektes leicht gemäß der Lage und Orientierung ausrichten und visualisieren, die durch die Referenzmarke (und ihr Koordinatensystem) vorgegeben werden. Computerintern sind damit das Modell und die Referenzmarke virtuell starr miteinander verknüpft.When It also proves advantageous if the at least one Reference mark and the computer-generated model of the object a reference coordinate system are linked together. This can be done the model of the object easily according to the position and orientation Align and visualize by the reference mark (and her Coordinate system). Computer internally are with it The model and the reference mark are virtually rigidly linked.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass als Sensor zur Abstandsmessüng ein 3D-Scanner, vorzugsweise so genannte Time-of-Flight- (TOF) Scanner, oder eine Stereo-Kamera eingesetzt werden. Dadurch erhält man ein Oberflächenprofil eines großen Teils der Umgebung. Dies lässt sich besonders vorteilhaft nutzen, indem bei einer Ausgabe über die Mittel zur visuellen Datenausgabe wenigstens ein Teil der Bildpunkte (Pixel) der bildlichen Darstellung mit einem Abstandswert des durch den Bildpunkt dargestellten Gegenstandes verknüpft wird. Dieses Vorgehen kann vorteilhaft eingesetzt werden, um die Bildaufnahme zu steuern, indem die visuelle Aufzeichnung durch wenigstens einen Teil der von den Sensoren zur Abstandsmessung gelieferten Daten gesteuert wird.In a further preferred embodiment the method according to the invention is provided that as a sensor for Abstandmesüng a 3D scanner, preferably so-called time-of-flight (TOF) scanner, or a stereo camera be used. This preserves a surface profile a big one Part of the environment. This leaves to use particularly advantageous by an output on the Means for visual data output at least a portion of the pixels (Pixel) of the pictorial representation with a distance value of the pixel represented object is linked. This procedure can be used advantageously to control the image acquisition by the visual recording by at least part of the Sensors for distance measurement supplied data is controlled.
  • Ein besonders vorteilhaftes Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt im Fahrzeugbau. Bei den Objekten handelt es sich somit insbesondere um Kraftfahrzeuge, die durch die Fertigungseinrichtung geführt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht deshalb vor, dass eine Planung von Fertigungseinrichtungen der Fahrzeugproduktion durchgeführt wird und als Objekt ein Werkzeug oder Werkstück, insbesondere ein Kraftfahrzeug, modelliert wird. Da die Fahrzeuge in der Regel auf so genannten Skids durch die Fertigungseinrichtung geführt werden, erweist es sich als vorteilhaft, auch die mindestens eine Referenzmarke auf einem Skid oder einem Werkstückträger zu installieren.One Particularly advantageous application of the method according to the invention lies in vehicle construction. The objects are thus in particular to motor vehicles that are passed through the manufacturing facility. A preferred embodiment the method according to the invention Therefore, that provides a planning of manufacturing facilities carried out the vehicle production is and as an object a tool or workpiece, in particular a motor vehicle, is modeled. Since the vehicles usually so-called Skids are guided through the manufacturing facility, it turns out as advantageous, the at least one reference mark on a Skid or a workpiece carrier to install.
  • Eine Vorrichtung zur Planung von Fertigungseinrichtungen nach der Erfindung umfasst Mittel zur visuellen Aufzeichnung, mindestens eine Datenverarbeitungseinrichtung und mindestens eine Referenzmarke, wobei die Vorrichtung derart eingerichtet ist, dass ein Verfahren gemäß Anspruch 1 ausführbar ist.A Device for planning manufacturing equipment according to the invention comprises means for visual recording, at least one data processing device and at least one reference mark, the device being such is set up that a method according to claim 1 is executable.
  • Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm ermöglicht es einer Datenverarbeitungseinrichtung, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren zur Planung von Fertigungseinrichtungen gemäß Anspruch 1 durchzuführen.One Computer program according to the invention makes it possible a data processing device, after it in the memory the data processing device has been loaded, a method for Planning of manufacturing facilities according to claim 1 perform.
  • Beispielsweise können derartige Computerprogramme (gegen Gebühr oder unentgeltlich, frei zugänglich oder passwortgeschützt) downloadbar in einem Daten- oder Kommunikationsnetz bereitgestellt werden. Die so bereitgestellten Computerprogramme können dann durch ein Verfahren nutzbar gemacht werden, bei dem ein Computerprogramm nach Anspruch 12 aus einem elektronischen Datennetz, wie beispielsweise aus dem Internet, auf eine an das Datennetz angeschlossene Datenverarbeitungseinrichtung heruntergeladen wird.For example can such computer programs (for a fee or free of charge, freely accessible or password protected) downloadable provided in a data or communication network become. The provided computer programs can then be harnessed by a method in which a computer program Claim 12 from an electronic data network, such as from the Internet, to a data processing device connected to the data network is downloaded.
  • Um ein Verfahren zur Planung von Fertigungseinrichtungen durchzuführen, wird vorteilhafterweise ein computerlesbares Speichermedium eingesetzt, auf dem ein Programm gespeichert ist, das es einer Datenverarbeitungseinrichtung ermöglicht, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren zur Planung von Fertigungseinrichtungen gemäß Anspruch 1 durchzuführen.Around to carry out a process for the planning of manufacturing facilities is advantageously used a computer-readable storage medium, on which a program is stored, that of a data processing device allows, after it has been loaded into the memory of the data processing device is a method for the planning of manufacturing facilities according to claim 1 perform.
  • Die Erfindung stellt damit insbesondere ein flexibles System zur Störkantenanalyse bei Planungen, speziell Umplanungen oder Integration im Bereich der Anlagentechnik und Fördertechnik zur Verfügung. 3D-Daten der Fertigungseinrichtung sind nicht mehr erforderlich. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Produktion während des Analysevorgangs nicht unterbrochen werden muss, zum Beispiel durch das Auftreten von Störkanten (Kollision). Dadurch werden die Kosten des Gesamtprozesses reduziert. Die Kosten werden weiter verringert, indem das erfindungsgemäße System nur eine Einmalinvestition erfordert, da es durch Umprogrammierung für verschiedene Modelle (Objekte) anwendbar ist.The The invention thus provides in particular a flexible system for interference edge analysis in planning, especially reorganization or integration in the field of plant technology and materials handling technology to disposal. 3D data of the manufacturing facility is no longer required. A particular advantage of the invention is that the production during the Analysis process does not need to be interrupted, for example by the occurrence of interference edges (Collision). This reduces the cost of the overall process. The costs are further reduced by the system according to the invention only requires a one-time investment, as it is through reprogramming for different Models (objects) is applicable.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the figures of Drawings on an embodiment explained in more detail. It demonstrate:
  • 1 die Funktionsweise eines videobasierten Augmented-Reality-Systems und 1 the operation of a video-based augmented reality system and
  • 2 eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Werkzeugträgersystems. 2 an exemplary embodiment of a tool carrier system according to the invention.
  • Im Folgenden soll die Erfindung beispielhaft an der Störkantenanalyse bei der Kraftfahrzeugfertigung näher erläutert werden. Die Erfindung ist dabei in ein Augmented-Reality (AR)-System integriert. Im Folgenden soll einleitend kurz die Funktionsweise eines solchen AR-Systems beschrieben werden.in the The invention is intended below by way of example with reference to the interference edge analysis in the automotive production closer explained become. The invention is in an augmented reality (AR) system integrated. The following briefly introduces how it works of such an AR system.
  • Die AR-Technologie basiert kurz gesprochen darauf, dass Daten, die beispielsweise durch Standardaufnahmesysteme wie Kameras 101 von realen Objekten gewonnen werden, mit Daten virtueller Objekte, die beispielsweise als 3D-Datensätze von CAD-Modellen in Datenbanken 102 gespeichert sind, verknüpft werden. Bei der hier beispielhaft beschriebenen Störkantenanalyse in einer Fertigungseinrichtung für die Kraftfahrzeugfertigung stellen die Fertigungseinrichtung selbst, der Werkzeugträger (Skid) und die auf dem Werkzeugträger installierte Referenzmarke 103 die Objekte dar, welche die Daten für die reale Umgebung liefern (vergleiche 1). Fertigungseinrichtung, Werkzeugträger und Referenzmarke 103 werden in einer einfachen Ausführungsform durch eine Kamera 101 aufgezeichnet. Ein Tracking-System 104 wertet diese Aufzeichnungen, insbesondere die Aufzeichnung der Referenzmarke 103, aus und liefert im Ergebnis Angaben, welche die Ausrichtung und Position der Referenzmarke 103 analytisch beschreiben. Das können beispielsweise die x,y,z-Position der Referenzmarke 103 sein, zusammen mit Winkelangaben, welche die Blickrichtung beschreiben, in welcher die Referenzmarke 103 auf einem Anzeigegerät 105 einem Betrachter erscheint. Als Anzeigegerät 105 kommen sowohl Head Mounted Displays (HMD) als auch gewöhnliche Monitore zum Einsatz. Diese Daten beziehungsweise Angaben (Videobild, x,y,z-Position und Blickrichtung) werden einem Szenengenerator 106 übergeben. Der Szenengenerator 106 hat darüber hinaus Zugriff auf eine Datenbank 102 von CAD-Modellen 107 von Fahrzeugen beziehungsweise Fahrzeugteilen. Aus dieser Datenbank 102 entnimmt der Szenengenerator 106 Angaben über die 3D-Geometrie des CAD-Modells 107, welches mit der Referenzmarke 103 verknüpft werden soll. Die Verknüpfung zwischen Referenzmarke 103 und CAD-Modell 107 erfolgt über ein Referenzkoordinatensystem. Da Position und Ausrichtung der Referenzmarke 103 durch das Tracking-System 104 ermittelt wurden und somit bekannt sind, kann auch das CAD-Modell 107 des Fahrzeugs vom Szenengenerator 106 an der richtigen Stelle in die auf dem Anzeigegerät 105 wiedergegebene Szene eingefügt und auf dem Anzeigegerät 105 wiedergegeben werden. Im Ergebnis erscheint auf dem Anzeigegerät 105 (HMD, Monitor oder dergleichen) die von der Kamera 101 aufgezeichnete reale Szene zusammen mit dem eingeblendeten virtuellen Objekt 108, so dass man mit Hilfe eines solchen AR-Systems bereits auf dieser Stufe per Augenschein untersuchen kann, wie sich das reale Fahrzeug in der Fertigungseinrichtung verhalten würde. Die von der Kamera 101 aufgezeichnete Szene und/oder die vom Szenengenerator 106 generierte Szene können für eine spätere Auswertung bzw. zur Archivierung oder Dokumentation durch Aufzeichnungsgeräte 109 aufgezeichnet werden.In short, AR technology is based on the fact that data, for example, by standard recording systems such as cameras 101 are obtained from real objects, with data of virtual objects, for example, as 3D datasets of CAD models in databases 102 stored are linked. In the case of the interference edge analysis described here by way of example in a production facility for motor vehicle production, the production facility itself, the tool carrier (skid) and the reference mark installed on the tool carrier 103 the objects that provide the data for the real environment (compare 1 ). Manufacturing facility, tool carrier and reference mark 103 are in a simple embodiment by a camera 101 recorded. A tracking system 104 evaluates these records, especially the record of the reference mark 103 , and as a result provides information indicating the orientation and position of the reference mark 103 describe analytically. This can be, for example, the x, y, z position of the reference mark 103 be, together with angle indications which describe the viewing direction in which the reference mark 103 on a display device 105 a viewer appears. As a display device 105 Both Head Mounted Displays (HMD) and ordinary monitors are used. These data or information (video image, x, y, z position and viewing direction) become a scene generator 106 to hand over. The scene generator 106 also has access to a database 102 from CAD models 107 of vehicles or vehicle parts. From this database 102 takes the scene generator 106 Information about the 3D geometry of the CAD model 107 , which with the reference mark 103 to be linked. The link between the reference mark 103 and CAD model 107 takes place via a reference coordinate system. Because position and orientation of the reference mark 103 through the tracking system 104 have been determined and are thus known, the CAD model can also 107 of the vehicle from the scene generator 106 in the right place in the on the display device 105 inserted scene and on the display device 105 be reproduced. As a result, appears on the display device 105 (HMD, monitor or the like) from the camera 101 recorded real scene together with the displayed virtual object 108 so that with the help of such an AR system already at this stage it is possible to examine visually how the real vehicle would behave in the production facility. The from the camera 101 recorded scene and / or the scene generator 106 generated scene can for later evaluation or for archiving or documentation by recording devices 109 to be recorded.
  • Dieses rein visuelle System wird erfindungsgemäß durch den Einsatz weiterer Sensoren erweitert (vergleiche 2). Diese Sensoren können dabei sowohl auf dem Skid 201 (Werkstückträger) oder in der Fertigungseinrichtung installiert sein. Insbesondere kommt dabei Sensorik für die Vermessung des Umfeldes und die Abstandsvermessung zum Einsatz, wie beispielsweise 3D-Laserscanner, Stereo-Kameras oder dergleichen.This purely visual system is inventively extended by the use of additional sensors (see 2 ). These sensors can do both on the skid 201 (Workpiece carrier) or installed in the manufacturing facility. In particular, sensors are used for the measurement of the environment and the distance measurement, such as 3D laser scanners, stereo cameras or the like.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform ist ein Werkstückträger (zum Beispiel Skid 201) mit folgenden Komponenten ausgerüstet:
    • – Aufnahmeeinrichtungen (zum Beispiel Videokameras 202, Fotokameras, IR-Kameras, Mikrofone oder dergleichen) an unterschiedlichen Positionen, fest oder beweglich (intern oder extern gesteuert);
    • – Sensorik für Umfeld- und Abstandsvermessung (zum Beispiel 3D-Laserscanner, Stereo-Kameras oder dergleichen);
    • – Markierungen, Referenzmarken 203 oder interne beziehungsweise externe Marker;
    • – Aufzeichnungsgeräte 204 wie beispielsweise Videorekorder oder DAT-Rekorder;
    • – Lampen zur Beleuchtung des Umfeldes und des Skids 201 (Licht, Infrarot oder dergleichen);
    • – Steuereinheit 205 zur Synchronisation der Aufzeichnungsgeräte 204, der Bewegungssteuerung oder dergleichen;
    • – Signalübertragung zu externen Stellen;
    • – Signalaustausch mit Skid-externen Markern;
    • – Energieversorgung 206;
    • – Schutzeinrichtung gegen Umwelteinflüsse wie Temperatur, Feuchtigkeit, Staub, die in verschiedenen Bereichen wie beispielsweise einer Lackierstraße auftreten können.
    In an exemplary embodiment, a workpiece carrier (for example Skid 201 ) equipped with the following components:
    • - Recording equipment (for example video cameras 202 , Photo cameras, IR cameras, microphones or the like) at different position fixed or mobile (controlled internally or externally);
    • - Sensors for environment and distance measurement (for example, 3D laser scanners, stereo cameras or the like);
    • - Marks, reference marks 203 or internal or external markers;
    • - Recording devices 204 such as VCR or DAT recorder;
    • - Lamps for lighting the environment and the skid 201 (Light, infrared or the like);
    • - Control unit 205 for synchronization of the recording devices 204 , the motion control or the like;
    • - Signal transmission to external points;
    • - Signal exchange with skid-external markers;
    • - Power supply 206 ;
    • - Protection against environmental influences such as temperature, humidity, dust, which can occur in various areas such as a paint line.
  • Bei Einsatz entsprechender 3D-Scanner, wie beispielsweise einem so genannten Time-of-Flight- (TOF) Scanner, kann eine hochgenaue Abstandsvermessung der Umgebung des Skid 201 durchgeführt und diese Umgebung gleichzeitig visuell erfasst werden. Im Ergebnis dieser Erfassung liegt ein Datensatz vor, der jedem Bildpunkt gleichzeitig einen Abstandswert zuordnet. Beim Einfügen des CAD-Modells in die Szene, welches wie oben beschrieben vom Szenengenerator 106 durchgeführt wird, können die vom TOF-Scanner gelieferten Abstandsdaten mit der 3D-Geometrie des eingefügten CAD-Modells verglichen und Störkanten automatisch ermittelt werden. Im Überlagerungsergebnis 207 ist es somit möglich, Bereiche kenntlich zu machen, die bestimmte Kriterien erfüllen – insbesondere also Störkanten, schwer zugängliche oder andere kritische Bereiche.When using appropriate 3D scanners, such as a so-called time-of-flight (TOF) scanner, a highly accurate distance measurement of the environment of the skid 201 performed and this environment simultaneously recorded visually. As a result of this detection, there is a data record which simultaneously assigns a distance value to each pixel. When inserting the CAD model in the scene, which as described above from the scene generator 106 is carried out, the distance data supplied by the TOF scanner can be compared with the 3D geometry of the inserted CAD model and interference edges can be determined automatically. In the overlay result 207 Thus, it is possible to identify areas that meet certain criteria - in particular so that edges, hard to reach or other critical areas.
  • Es kann sich als vorteilhaft erweisen, dass der Skid 201 wie ein Standardwerkzeugträger der entsprechenden Fertigungseinrichtung ausgeführt ist. Alternativ kann der Skid 201 aber auch als Aufsatz für einen solchen Standardwerkzeugträger ausgeführt sein.It may prove advantageous that the skid 201 how a standard tool carrier of the corresponding production device is executed. Alternatively, the skid 201 but also be designed as an essay for such a standard tool carrier.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführungsform nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.The Restricted invention in their embodiment not to the preferred embodiment given above. Rather, a number of variants are conceivable that of the device according to the invention and the method of the invention also in principle different types Use.
  • 101101
    Kameracamera
    102102
    DatenbankDatabase
    103103
    Referenzmarkereference mark
    104104
    Tracking-SystemTracking system
    105105
    Anzeigegerätdisplay
    106106
    Szenengeneratorscene generator
    107107
    CAD-Modell.CAD model.
    108108
    virtuelles Objektvirtual object
    109109
    Aufzeichnungsgerätrecorder
    201201
    SkidSkid
    202202
    Videokameravideo camera
    203203
    Referenzmarkereference mark
    204204
    Aufzeichnungsgerätrecorder
    205205
    Steuereinheitcontrol unit
    206206
    Energieversorgungpower supply
    207207
    ÜberlagerungsergebnisSuperposition result

Claims (14)

  1. Verfahren zur Planung von Fertigungseinrichtungen unter Verwendung von Mitteln zur visuellen Aufzeichnung, mindestens einer Datenverarbeitungseinrichtung und mindestens einer Referenzmarke (103, 203) für ein durch die Fertigungseinrichtungen zu führendes Objekt, wobei die mindestens eine Referenzmarke (103, 203) wenigstens teilweise durch die Fertigungseinrichtungen geführt und von den Mitteln zur visuellen Aufzeichnung aufgezeichnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass – die Aufzeichnung der mindestens einen Referenzmarke (103, 203) durch mindestens ein auf der mindestens einen Datenverarbeitungseinrichtung installiertes Computerprogramm ausgewertet und in Abhängigkeit der Ergebnisse der Auswertung eine computerinterne Darstellung eines Modells des Objektes berechnet, – das Hindurchführen der mindestens einen Referenzmarke (103, 203) durch die Fertigungseinrichtungen mit mindestens einem Sensor zur Abstandsmessung wenigstens teilweise erfasst wird und – durch Auswertung von computerinternen Darstellungen des Modells und wenigstens eines Teils der Sensordaten Lagebeziehungen des Objektes in der Fertigungseinrichtung ermittelt werden für den Fall, dass das Objekt in der durch die mindestens eine Referenzmarke (103, 203) vorgegebenen Weise durch die Fertigungseinrichtung geführt wird.Method for planning production facilities using means for visual recording, at least one data processing device and at least one reference mark ( 103 . 203 ) for an object to be guided through the production facilities, wherein the at least one reference mark ( 103 . 203 ) is at least partially guided through the production facilities and recorded by the means for visual recording, characterized in that - the recording of the at least one reference mark ( 103 . 203 ) is evaluated by at least one computer program installed on the at least one data processing device and, depending on the results of the evaluation, calculates a computer-internal representation of a model of the object, - passing the at least one reference mark ( 103 . 203 ) is at least partially detected by the production facilities with at least one sensor for distance measurement and - determined by evaluation of computer-internal representations of the model and at least part of the sensor data positional relationships of the object in the manufacturing facility for the case in which the object in the at least one Reference mark ( 103 . 203 ) is guided through the manufacturing device in a predetermined manner.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass solche Lagebeziehungen signalisiert werden, in denen ein vorgebbarer Abstandswert zwischen Fertigungseinrichtung und Objekt erreicht oder unterschritten wird.Method according to claim 1, characterized in that that such situation relationships are signaled, in which a specifiable Distance value between production facility and object reached or falls below.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Mittel zur bildgebenden Datenausgabe verwendet werden und – durch Auswertung der Aufzeichnung der mindestens einen Referenzmarke (103, 203) Daten für eine bildlichen Darstellung des computererzeugten Modells des Objektes ermittelt, – die bildliche Darstellung des computererzeugten Modells des Objektes und die Aufzeichnung der mindestens einen Referenzmarke (103, 203) bei einer Ausgabe durch die Mittel zur bildgebenden Datenausgabe überlagert werden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that additionally comprises means for imaging data output be used and - by evaluating the recording of at least one reference mark ( 103 . 203 ) Data for a pictorial representation of the computer-generated model of the object is determined, - the pictorial representation of the computer-generated model of the object and the recording of the at least one reference mark ( 103 . 203 ) are superimposed upon output by the imaging data output means.
  4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Referenzmarke (103, 203) und das computererzeugte Modell des Objektes durch ein Bezugskoordinatensystem miteinander verknüpft werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one reference mark ( 103 . 203 ) and the computer-generated model of the object are linked together by a reference coordinate system.
  5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor zur Abstandsmessung ein 3D-Scanner oder eine Stereo-Kamera eingesetzt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor used for distance measurement is a 3D scanner or a stereo camera can be used.
  6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausgabe über die Mittel zur visuellen Datenausgabe wenigstens ein Teil der Bildpunkte der bildlichen Darstellung mit einem Abstandswert des durch den Bildpunkt dargestellten Gegenstandes verknüpft wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at an output via the means for visual Data output at least a part of the pixels of the pictorial representation with a distance value of the object represented by the pixel connected becomes.
  7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die visuelle Aufzeichnung durch wenigstens einen Teil der von dem mindestens einen Sensor zur Abstandsmessung gelieferten Daten gesteuert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the visual recording by at least a part of the at least one sensor for distance measurement supplied data is controlled.
  8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Planung von Fertigungseinrichtungen der Fahrzeugproduktion durchgeführt wird und als Objekt ein Werkzeug oder Werkstück, insbesondere ein Kraftfahrzeug, modelliert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a planning of production facilities of the Vehicle production carried out is and as an object a tool or workpiece, in particular a motor vehicle, is modeled.
  9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Referenzmarke (103, 203) auf einem Werkstückträger installiert ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one reference mark ( 103 . 203 ) is installed on a workpiece carrier.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger mit – mindestens einer intern oder extern gesteuerten, fest oder beweglich installierten Aufnahmeeinrichtung, – Sensorik für Umfeld oder Abstandsvermessung, – mindestens einem Mittel zur Beleuchtung des Umfeldes, – mindestens einer Steuereinrichtung, – mindestens einem Mittel zur Signalübertragung an externe Geräte, – mindestens einem Mittel zum Signalaustausch mit Referenzmarken (103, 203) außerhalb des Werkstückträgers – mindestens einer Energieversorgung und/oder – mindestens einer Schutzeinrichtung gegen Umwelteinflüsse ausgerüstet ist.A method according to claim 9, characterized in that the workpiece carrier with - at least one internally or externally controlled, fixed or movably installed recording device, - sensors for environment or distance measurement, - at least one means for illuminating the environment, - at least one control device, - at least one Means for signal transmission to external devices, - at least one means for signal exchange with reference marks ( 103 . 203 ) outside the workpiece carrier - at least one power supply and / or - at least one protective device is equipped against environmental influences.
  11. Vorrichtung zur Planung von Fertigungseinrichtungen umfassend Mittel zur visuellen Aufzeichnung, mindestens eine Datenverarbeitungseinrichtung und mindestens eine Referenzmarke (103, 203), wobei die Vorrichtung derart eingerichtet ist, dass ein Verfahren gemäß Anspruch 1 ausführbar ist.Device for planning production facilities comprising means for visual recording, at least one data processing device and at least one reference mark ( 103 . 203 ), wherein the device is arranged such that a method according to claim 1 is executable.
  12. Computerprogramm, das es einer Datenverarbeitungseinrichtung ermöglicht, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren zur Planung von Fertigungseinrichtungen gemäß Anspruch 1 durchzuführen.Computer program, which is a data processing device allows after being loaded into the memory of the data processing device is a method for the planning of manufacturing facilities according to claim 1 perform.
  13. Computerlesbares Speichermedium, auf dem ein Programm gespeichert ist, das es einer Datenverarbeitungseinrichtung ermöglicht, nachdem es in den Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung geladen worden ist, ein Verfahren zur Planung von Fertigungseinrichtungen gemäß Anspruch 1 durchzuführen.Computer-readable storage medium on which a program is stored, which allows a data processing device, after being loaded into the memory of the data processing device has been a method of planning manufacturing facilities according to claim 1 perform.
  14. Verfahren, bei dem ein Computerprogramm nach Anspruch 12 aus einem elektronischen Datennetz, wie beispielsweise aus dem Internet, auf eine an das Datennetz angeschlossene Datenverarbeitungseinrichtung heruntergeladen wird.Method in which a computer program according to claim 12 from an electronic data network, such as from the Internet, to a connected to the data network data processing device is downloaded.
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