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Die
vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung zum Behandeln von
Behältnissen
gerichtet. Insbesondere in der Getränkeherstellungsindustrie kommen
unterschiedlichste Vorrichtungen zum Behandeln von Behältnissen
vor. Als Beispiele können Etikettiermaschinen,
Streckblasmaschinen, Verpackungsmaschinen, welche Behältnisse
in Umverpackungen packen, Vorrichtungen zum Herstellen von Umverpackungen
und dergleichen genannt werden.
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Derartige
Maschinen werden üblicherweise in
geringen Stückzahlen
an Abnehmer geliefert und sind oft individuell auf deren Bedürfnisse
zugeschnitten. Die jeweiligen Abnehmer müssen in der Lage sein, die
Maschinen sicher zu bedienen und beispielsweise Produktwechsel sicher
durchzuführen oder
Fehler eigenständig
zu beherrschen. Genauer gesagt muss das Bedienpersonal bei der Ausführung bestimmter
Tätigkeiten
an der Maschine unterstützt werden,
um sicher und effizient arbeiten zu können. Aus dem Stand der Technik
sind beispielsweise Systeme bekannt, welche ein Fehlverhalten oder
Störungen
der Maschine oder des Maschinenprozesses erkennen, daraufhin die
Maschine anhalten und dem Bedienpersonal anzeigen, dass ein Fehler
vorliegt. Dabei ist jedoch oftmals die Suche nach dem Fehler aufwändig und
zeitintensiv. Zur eigentlichen Fehlerbehebung steht dem Benutzer
meist eine gedruckte Bedienungsanleitung zur Verfügung aus
der er entnehmen kann, wie der Fehler zu beheben ist bzw. welche
Schritte hierfür
zu unternehmen sind.
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Auch
im Falle eines Produktwechsels, also einer notwendig werdenden Umrüstung der
Vorrichtung wird der Bediener üblicherweise
auf eine Bedienungsanleitung verwiesen, welche ihm die einzelnen Umrüstschritte
erläutert.
Dabei ist jedoch nicht von jeder Umstellung von einem ersten Produkttyp
A auf einen zweiten Produkttyp B ein Wechsel aller zugrundeliegender
Komponenten nötig,
sondern oftmals genügen
nur wenige Schritte, um die jeweilige Maschine umzurüsten. In
diesem Falle kann es also vorkommen, dass der Benutzer eine Vielzahl
von unnötigen Schritten
durchführt,
da insoweit die Maschine bereits umgestellt ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Bedienungsfreundlichkeit
von Vorrichtungen zum Behandeln von Behältnissen, insbesondere für die Getränkeindustrie,
zu vereinfachen. Dabei sollen insbesondere anhand einer Testumgebung
die verschiedenen Komponenten und Möglichkeiten für die Verbesserung
der Selbstbeschreibungsfähigkeit
der jeweiligen Maschine verbessert werden. Insbesondere soll die
Bedienungsfreundlichkeit im Hinblick auf durchzuführende Produktwechsel,
im Hinblick auf Fehlervisualisierung und im Hinblick auf Fehlerbehebung
verbessert werden.
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Dies
wird erfindungsgemäß durch
eine Vorrichtung nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach Anspruch
8 und ein Verfahren nach Anspruch 11 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen
und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Behandeln von Behältnissen
weist eine Behandlungseinheit auf, welche die Behältnisse
in einer vorbestimmten Weise behandelt. Dabei weist diese Behandlungseinheit
wenigstens eine Zustandserfassungseinrichtung auf, die wenigstens
einen Betriebszustand der Vorrichtung erfasst und mit der Zustandssignale
ausgebbar sind, die für
diesen Betriebszustand der Behandlungseinheit charakteristisch sind.
Weiterhin ist eine Überwachungseinheit zum Überwachen
der Behandlungseinheit vorgesehen, wobei die Überwachungseinheit eine visuelle Anzeigeeinrichtung
zur Anzeige von Informationen aufweist, sowie eine Speichereinrichtung,
in der Darstellungsdaten für
Komponenten der Behandlungseinheit abgelegt sind.
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Erfindungsgemäß weist
die Überwachungseinheit
eine Bildmanipulationseinheit auf, die in Reaktion auf ausgegebene
Zustandssignale auf Grundlage von in der Speichereinrichtung abgelegten
Darstellungs- und Ablaufdaten Bilder und/oder Bildsequenzen bereitstellt,
die über
die Anzeigeeinrichtung ausgebbar sind.
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Bei
den Behältnissen
kann es sich insbesondere, aber nicht ausschließlich, um Flaschen, Behälter, Kisten
und dergleichen handeln. Unter einer Behandlungseinheit wird jede
Einheit verstanden, welche in einer bestimmten Weise auf die Behältnisse einwirkt,
beispielsweise eine Vorrichtung zum Etikettieren der Behältnisse,
eine Vorrichtung zum Befüllen der
Behältnisse,
eine Vorrichtung zum Herstellen, insbesondere Streckblasen der Behältnisse,
eine Vorrichtung zum Verpacken von Behältnissen und dergleichen.
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Unter
einem Betriebszustand der Vorrichtung werden einerseits Störzustände der
Vorrichtung verstanden, beispielsweise Überhitzungen, zu hohe Drücke und
dergleichen. Daneben werden jedoch unter einem Betriebszustand auch
bestimmte Istzustände
der Maschine verstanden, beispielsweise die Besetzung einer Neckhandlingsklammer
mit einem Gefäß oder ein
fehlerhaft liegendes Gefäß. Daneben können die
Betriebszustände
auch Istpositionen der Maschine sein, beispielsweise Istpositionen
einer Förderschnecke,
eines Transportbandes, eines Greifsterns oder dergleichen, die einer
bestimmten Sorte von Behältnissen
entsprechen.
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Entsprechend
kann es sich bei einer Zustandserfassungseinrichtung um eine Einrichtung handeln,
die beispielsweise eine zu hohe Betriebstemperatur oder zu hohe
Betriebsdrücke
oder ausgetretene Flüssigkeiten
detektiert. Daneben kann es sich bei der Zustandserfassungseinrichtung
auch um eine Einrichtung handeln, die beispielsweise einen Öffnungszustand
einer Tür,
einer Sicherheitsabdeckung oder dergleichen erfasst. Daneben kann
es sich bei der Zustandserfassungseinrichtung auch um eine Einrichtung
handeln, die eine momentane Betriebsposition der Vorrichtung oder
eines Bestandteils der Vorrichtung, beispielsweise eine Drehstellung
einer Förderschnecke,
erfasst.
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Unter
einer Überwachungseinheit
wird jede Einheit verstanden, die mit der Vorrichtung zum Behandeln
von Behältnissen
kommuniziert und eine Überwachung
wenigstens eines Betriebszustandes der Vorrichtung erlaubt. Daneben
ist besonders bevorzugt diese Überwachungseinheit
auch als Überwachungseinheit
zum Steuern und/oder Bedienen der Behandlungseinheit ausgeführt. Vorzugsweise erfolgt
die Überwachung
auch auf Grundlage der von der Zustandserfassungseinrichtung ausgegebenen Zustandssignale.
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Unter
Darstellungsdaten werden jegliche Daten verstanden, welche die betreffenden
Komponenten der Behandlungseinheit, die Behandlungseinheit, die
Komponenten der Vorrichtung, sowie die Vorrichtung beschreiben.
Dabei handelt es sich insbesondere um Bilddaten, die eine graphische
Anzeige der jeweiligen Komponente auf der Anzeigeeinrichtung erlauben.
Unter einer Bildmanipulationseinheit wird eine Einrichtung verstanden,
welche das auf Grundlage der Darstellungsdaten angezeigte Bild verändern kann
und beispielsweise eine Drehung des Bildes im 3D-Format, ein Zoomen
in gewisse Bereiche und dergleichen erlaubt. Diese Bildmanipulationseinheit
erstellt bevorzugt auf Grundlage der in der Speichereinrichtung
abgelegten Darstellungs- und Ablaufdaten Bildsequenzen, um es dem
Benutzer beispielsweise zu ermöglichen,
ein dargestelltes Objekt von mehreren Seiten zu beobachten bzw.
räumlich zu
drehen. Daneben kann die Bildmanipulationseinheit auch auf Grundlage
eines Bildes Bildsequenzen erzeugen, die dem Benutzer Ablaufanweisungen ausgeben,
wie beispielsweise ein Fehler zu beheben ist.
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Daneben
kann die Bildmanipulationseinheit auch Anweisungen für etwaige
Produktwechsel erzeugen, oder Bewegungsabläufe der Maschine in animierter
Form darstellen.
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Die
genannten Maßnahmen
erhöhen
die Selbstbeschreibungsfähigkeit
und Prozesssicherheit der jeweiligen Maschine und senken damit auch
den Schulungsaufwand für
die erfindungsgemäßen Maschinen
und Anlagen. Daneben wird auch der maschinenspezifische Einlernaufwand
erheblich reduziert und eine intuitive Bedienbarkeit auch durch
weniger geschultes Personal ermöglicht.
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Vorzugsweise
sind die Darstellungsdaten in Form von Vektorgraphiken in der Speichereinrichtung
abgelegt. Eine Vektorgraphik ist ein zwei- oder dreidimensionales
Computerbild, das aus graphischen Primitiven wie Linien, Kreisen
und Polygonen zusammengesetzt ist. Dabei können derartige Vektorgraphiken
im Gegensatz zu Rastergraphiken ohne Qualitätsverlust stufenlos skaliert
und verzerrt werden, etwa mittels homogener Koordinaten. Prinzipiell wäre es auch
möglich,
in der Speichereinrichtung die jeweiligen Graphiken in Form von
Bildern (wie Bitmaps) oder Filmen abzuspeichern. In diesem Falle wäre jedoch
der Speicheraufwand für
die Speichereinrichtung sehr hoch. Durch die Verwendung von Vektorgraphiken
kann der Speicheraufwand erheblich reduziert werden. Auch ist es
auf Grundlage von Vektorgraphiken mit weitaus geringerem Speicheraufwand
möglich,
Bildsequenzen zu erzeugen. So ist es beispielsweise möglich, im
Falle eines Fehlers an einer Komponente diese Komponente anzuzeigen und
auch die Schritte anzuzeigen, die zur Behebung des Fehlers notwendig
sind.
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Bevorzugt
sind in der Speichereinrichtung Bilder einzelner Komponenten der
Maschinen, der Vorrichtung, der Umgebung etc. in vereinfachter Form
abgelegt. Dabei wird bevorzugt bei der Erstellung dieser Bilddaten
von einem 3-D Vollmodell ausgegangen. Dieses Modell beinhaltet eine
geometrisch exakte Bauteilabbildung und kann beispielsweise aus
CAD-Unterlagen gewonnen werden. Dieses Vollmodell benötigt jedoch
sehr hohe Speicherkapazitäten
und ist daher in der Handhabung nicht praktikabel. Auch wird der
Benutzer der Maschine aufgrund der oft hohen Detaildichte durch
ein derartiges Vollmodell verwirrt. Daher werden bevorzugt die Bilder
der Komponenten in vereinfachter Form abgelegt, wobei beispielsweise
auf für den
Benutzer irrelevante Teilbereiche des jeweiligen Bauteils verzichtet
wird. Auf diese Weise kann eine Speicherplatzreduktion um bis zu
bzw. mehr als 99 % stattfinden. Daher ist es auch möglich, die
jeweilige Überwachungseinheit
mit relativ geringen Speicherressourcen auszustatten und es ist
insbesondere nicht nötig,
aufwändige
Speichermedien wie beispielsweise CD-Rom-Laufwerke zur Verfügung zu
stellen.
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Auch
kann auf Grundlage der vereinfachten Bilddaten durch die Bildmanipulationseinrichtung
einfach eine Sequenz bzw. ein Bewegungsablauf erstellt bzw. angegeben
werden.
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Vorzugsweise
sind in der Speichereinrichtung Bildsequenzen abgelegt. So ist es
möglich,
auf Grundlage eines vorgegebenen Zustandssignals eine bestimmte
Bildsequenz auszuwählen
und diese über
die Anzeigevorrichtung auszugeben.
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Besonders
bevorzugt sind in der Speichereinrichtung Ablaufdaten abgelegt.
Mit diesen Ablaufdaten, also quasi dem „Drehbuch", ist es der Bildmanipulationseinheit
möglich,
auf Grundlage eines vorgegebenen Zustandssignals und der in der
Speichereinrichtung abgelegten Darstellungsdaten eine bestimmte
Bildsequenz zu erzeugen und diese über die Anzeigevorrichtung
auszugeben. Auf diese Art braucht in der Speichereinrichtung nicht
für jeden denkbaren
Zustand der Vorrichtung eine Bildsequenz hinterlegt sein, sondern
nur ein Ablaufprogramm, also das „Drehbuch". Die gezeigte Bildsequenz wird bei
jedem Aufruf erneut von der Bildmanipulationseinheit erzeugt. So
wird der Speicherbedarf der Speichereinrichtung enorm reduziert.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Vielzahl
von Zustandserfassungseinrichtungen vorgesehen. Diese sind vorzugsweise aus
einer Gruppe ausgewählt,
welche Temperatursensoren, Schalter, Drucksensoren, Sensoren zur Bestimmung
der Position oder der Art von Bauteilen wie Wellen oder Motoren,
Sensoren zur Bestimmung eines Belegungszustandes einer Komponente
und dergleichen enthält.
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Die
Betriebszustände
sind, wie oben erwähnt,
aus einer Gruppe von Betriebszuständen ausgewählt, welche Störungszustände, Produktwechselzustände, Störungszustände der
Zustandserfassungseinrichtungen, Istzustände, Sollzustände und dergleichen
enthält.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind in einer Speichereinrichtung Betriebszustände der Behandlungseinheit
gespeichert. So kann beispielsweise gespeichert sein, wie bei einem bestimmten
Produkt die einzelnen Komponenten der Behandlungseinheit eingestellt
sind. Erfolgt nun ein Wechsel auf ein weiteres Produkt, so ist es
möglicherweise
nicht erforderlich, sämtliche
Zustände
zu ändern,
sondern einige der Betriebszustände
können beibehalten
werden. An den Benutzer werden dann lediglich diejenigen Zustände ausgegeben,
die geändert
werden müssen
bzw. es werden lediglich diejenigen Schritte an den Benutzer ausgegeben,
die für den
jeweils durchzuführenden
Produktwechsel von einem Produkt A auf ein Produkt B durchzuführen sind.
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Die
vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Überwachungseinheit insbesondere
zum Steuern und/oder Bedienen einer Vorrichtung der oben beschriebenen
Art gerichtet. Dabei weist die Überwachungseinheit
eine visuelle Anzeigeeinrichtung zur Anzeige von Informationen auf
sowie eine Speichereinrichtung, in der Darstellungsdaten für Komponenten
der Vorrichtung bzw. einer Behandlungseinheit der Vorrichtung sowie
Ablaufdaten abgelegt sind. Erfindungsgemäß weist die Überwachungseinheit
eine Bildmanipulationseinheit auf, die auf Grundlage von in der
Speichereinrichtung abgelegten Darstellungs- und Ablaufdaten Bildsequenzen
erzeugt, die über
die Anzeigeeinrichtung ausgebbar sind. In diesem Falle kann die
erfindungsgemäße Überwachungseinheit auch
ohne direkten Kontakt oder ohne Verbindung mit der zu steuernden
Maschine, also offline, verwendet werden. Dabei kann die Überwachungseinheit ebenfalls
eine Bedienhilfe für
den Benutzer darstellen und ihm beispielsweise relevante Daten für die jeweils
anzuschließende
Maschine liefern. So kann beispielsweise der Benutzer bestimmte
Komponenten der Maschine auswählen
und sich durch Bildsequenzen Informationen über diese Bauteile verschaffen,
beispielsweise über
deren Einbau, über
der Spezifizierungen und dergleichen.
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Vorzugsweise
sind die Bildsequenzen auf Grundlage eines Istzustands der Vorrichtung
ausgebbar. In diesem Falle besteht besonders bevorzugt eine Kommunikationsverbindung
zwischen der Maschine und der Überwachungseinheit,
wobei beispielsweise aufgrund von Motorstellungen, Sensorsignalen
und dergleichen der Istzustand der Maschine ermittelt wird und an
die Überwachungseinheit
ausgegeben wird. Vorzugsweise ist die Überwachungseinheit in der oben
beschriebenen Art ausgebildet und insbesondere sind die Darstellungsdaten
in Form von Vektorgraphiken in der Speichereinrichtung abgelegt.
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Die
vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Betreiben
einer Vorrichtung zum Behandeln von Behältnissen gerichtet. Dabei wird
in einem ersten Schritt bevorzugt von der Vorrichtung zum Behandeln
von Behältnissen
ein charakteristisches Signal an eine Überwachungseinheit der Vorrichtung
ausgegeben. Das charakteristische Signal kann jedoch auch von einem
Benutzer veranlasst werden. Letzterer Fall kann z.B. bei einem Produktwechsel
eintreten, bei dem der Benutzer eine Quittierung eines bereits durchgeführten Vorgangs
vornimmt. In einem weiteren Schritt wird ein vorgegebener Darstellungsdatensatz
oder mehrere vorgegebene Darstellungsdatensätze aus einer Vielzahl von
in einer Speichereinrichtung abgelegten Darstellungsdatensätzen ausgewählt, wobei
der Datensatz bzw. die Datensätze
für wenigstens
eine Komponente oder einen Teil der Komponenten der Vorrichtung charakteristisch
ist und die Auswahl in Reaktion auf das charakteristische Signal
erfolgt. Schließlich
wird eine Bildsequenz in Reaktion auf das charakteristische Signal
und auf Grundlage des ausgewählten Darstellungssatzes
bzw. der ausgewählten
Darstellungsdatensätze
erzeugt und/oder ausgegeben. Dabei ist es auch möglich, dass die Bildsequenz
erst in Reaktion auf eine zusätzliche
Eingabe durch den Benutzer erfolgt, beispielsweise auf eine Eingabe
hin, ein bestimmtes Bild zu drehen oder heranzuzoomen. Unter einer
Bildsequenz werden daher einzelne Bilder verstanden, die in Abfolge übertragen
werden und beispielsweise ein Bauteil aus unterschiedlichen Perspektiven
zeigen. Die Sequenz kann jedoch auch eine Anweisung an den Benutzer
sein.
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Vorzugsweise
ist das charakteristische Signal ein für einen Betriebszustand der
Vorrichtung charakteristisches Signal, d. h. insbesondere ein Signal,
welches für
einen Bewegungs- oder Fehlerzustand der Vorrichtung charakteristisch
ist.
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Vorzugsweise
wird die Bildsequenz in einer 3D-Darstellung ausgegeben. Dies bedeutet,
dass die Anzeigevorrichtung die jeweiligen Bauteile in dreidimensionaler
Form anzeigt und insbesondere auch eine Drehung der Bauteile in
dreidimensionaler Form ermöglicht.
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Bei
einem weiteren bevorzugten Verfahren werden an einen Benutzer Anweisungen
zur Erreichung eines Sollzustandes der Vorrichtung in Form von Bildsequenzen
ausgegeben. Dabei kann beispielsweise von einem Istzustand bzw.
einem Fehlerzustand der Maschine ausgegangen werden, wobei in Form
von Bildsequenzen angezeigt wird, welche Schritte im Einzelnen zur
Behebung des Fehlers nötig
sind. Besonders bevorzugt wird dabei auf Textinformationen verzichtet,
um eine aufwändige Übersetzung
verschiedener Anweisungen in andere Sprachen zu vermeiden. Auch
im Falle eines Produktwechsels bzw. einer Umrüstung können durch die erwähnten Bildsequenzen
Anweisungen an einen Benutzer ausgegeben werden, beispielsweise
die Anweisungen „Öffnen einer
Sicherungstüre", „Entnehmen
eines Produkts", „Einsetzen
eines Formatteils" und
dergleichen.
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Vorzugsweise
werden die Anweisungen auf Grundlage eines Istzustandes der Vorrichtung
ausgegeben. Damit kann beispielsweise im Falle eines Produktwechsels
dem Benutzer gezeigt werden, welche Schritte tatsächlich durchzuführen sind,
um den Produktwechsel zu erreichen.
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In
einem weiteren bevorzugten Verfahren werden bereits ausgeführte Anweisungen
abgespeichert. Damit ist eine sichere Kontrolle möglich, in
welchem Stadium eines Produktwechsels oder einer Fehlerbehebung
sich der Benutzer befindet. Zusätzlich
können
an den Benutzer auch Textinformationen ausgegeben werden. Daneben
ist es auch möglich, im
Falle beispielsweise von Fehlerzuständen, akustische Signale auszugeben
oder die jeweilige Maschine anzuhalten.
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Weitere
Vorteile uns Ausführungsformen
ergeben sich aus den beigefügten
Zeichnungen:
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Darin
zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2a–2c eine
Darstellung zur Erläuterung
der Bildspeicherung;
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3 eine
Darstellung zur Veranschaulichung der Vorgehensweise im Falle eines
Produktwechsels; und
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4 eine
Darstellung zur Veranschaulichung der Vorgehensweise im Falle einer
Fehlerbehebung
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1 zeigt
ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum
Behandeln von Behältnissen.
Diese Vorrichtung 1 weist eine Behandlungseinheit 4 zum
Behandeln von Behältnissen auf.
Bei dieser Behandlungseinheit kann es sich beispielsweise um eine
Etikettiermaschine handeln. Die Behandlungseinheit weist dabei eine
Vielzahl von einzelnen Bauteilen bzw. Komponenten auf, wobei jedoch
nur zwei Komponenten 2, 7 dargestellt sind. Eine
Komponente kann z.B. auch ein nicht direkt mit der Maschine wirkverbundenes
Teil, wie z.B. ein Rüstteilwagen
mit Ersatzteilen sein. Diesen beiden Komponenten ist jeweils eine
Zustandserfassungseinrichtung 6 zugeordnet, die einem Betriebszustand der
Komponente bzw. auch der Behandlungseinheit 4 insgesamt
erfasst.
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Die
Zustandserfassungseinrichtungen 6 geben über eine
Kommunikationsverbindung 8 Signale an eine Überwachungseinheit 10 aus,
wobei diese Signale zu entsprechenden Betriebszuständen der Behandlungseinheit 4 bzw.
der Komponenten 2, 7 korrespondieren. Bei der
Kommunikationsverbindung 8 kann es sich um eine Kabelverbindung,
aber auch um drahtlose Verbindungen, wie beispielsweise Funkverbindungen,
Infrarotverbindungen oder dergleichen handeln. Damit ist es möglich, die Überwachungseinheit
auch in einem bezüglich
der Behandlungseinheit 4 getrennten Raum oder auch an weiter entfernten
Orten unterzubringen. Die Überwachungseinheit 10 ist
hier als „Touch
Panel" ausgestattet
oder weist ein oder mehrere „Touch
Panels" auf.
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Die Überwachungseinheit 10 weist
eine Anzeigeeinrichtung 12 auf, die eine Visualisierung
der Maschinen und/oder Anlagen bzw. einzelner Bauteile wie der Komponenten 2, 7 erlaubt. Über die
Kommunikationsverbindung 8 stehen damit der Überwachungseinheit 10 aktuelle
Daten, beispielsweise eines Umrüstvorgangs
oder eines Betriebszustandes der Behandlungseinheit 4 zur
Verfügung.
Die Signale werden von einer Empfangseinrichtung 18 der Überwachungseinheit 10 aufgenommen.
Anhand dieser Daten können
an einen Benutzer Instruktionen ausgegeben werden. Dabei werden
dem Benutzer die aktuell hinterlegten Daten aus der Visualisierung,
beispielsweise aktuelle Betriebszustände der Behandlungseinheit 4 sowie
die tatsächlich
benötigten
Arbeitsschritte (in Form einer hinterlegten Produktlogik) angezeigt.
Dies ermöglicht
ein effizientes Arbeiten und vermeidet unnötige Schritte, beispielsweise
bei einem Produktwechselvorgang. Bereits erledigte Schritte werden
an ein übergeordnetes
System (z. B. ERP, MES) weitergereicht und abgespeichert.
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In
einer Speichereinrichtung 14 sind die Darstellungsdaten
für die
beiden Komponenten 2 und 7 und für weitere
Komponenten der Behandlungseinheit 4 sowie für nicht
direkt mit der Behandlungseinheit 4 verbundene Komponenten
abgespeichert. Weiterhin befinden sich auf der Speichereinrichtung Ablaufdaten,
also eine Art „Drehbuch" über die Folge von anzuzeigenden
Bildern oder Positionen von Bildern. Eine Bildmanipulationseinheit 16 kann
auf diese gespeicherten Daten zurückgreifen und aufgrund der
gespeicherten Darstellungsdaten sowie der Ablaufdaten Bilder oder
Bildsequenzen erzeugen. Diese Bildsequenzen werden anschließend auf
der Anzeigeeinrichtung 12 ausgegeben. Die Bildsequenzen können jedoch
auch bereits in der Speichereinrichtung abgelegt sein und bei Bedarf
abgerufen werden.
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In
den 2a–2c wird
veranschaulicht, wie die einzelnen Darstellungsdaten in der Speichereinrichtung
abgelegt sind. Um Speicherkapazitäten einzusparen, werden in
der Speichereinrichtung 14 die Darstellungsdaten in Form
eines VRML-Modells abgelegt. Bei VRML (virtuell reality modelling
language) handelt es sich um eine Beschreibungssprache für 3D-Szenen,
deren Geometrien, Ausleuchtungen, Animationen und Interaktionsmöglichkeiten.
Eine derartige VRML-Darstellung kann von einem PC des Betrachters
in Echtzeit generiert werden. Dies bedeutet, dass der PC jedes einzelne
Bild aus den vorhandenen Geometriedaten, sowie dem Verhalten und
den Bewegungen ständig
neu berechnen kann. Durch die jeweils hinterlegten VRML-Modelle
sind damit auch 3D-Darstellungen kompletter Objekte möglich. Dem
gegenüber
zeigt Bild 2a ein so genanntes Vollmodell mit geometrisch exakten
Bauteilabbildungen, einer konstruktiven Auslegung der Bauteile und
genau dargestellten Geometrien.
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Das
in 2c gezeigte VRML-Modell zeigt eine dreidimensionale
Darstellung dieses in 2a gezeigten Objekts mit reduzieren
Geometrien. Dieses Model erlaubt gleichwohl eine Vermittlung konkreter
Inhalte bzw. Funktionalitäten
des angezeigten Bauteils, wobei es sich hier um ein Bauteil aus
einer Etikettiermaschine handelt. Daneben können über das VRML-Modell ein Anlagenlayout
oder Montagevorgänge
vermittelt werden. Das Modell erlaubt daneben eine einfache Interaktion
bzw. Navigation, und schließlich
ist auch ein prozessübergreifender
Einsatz möglich.
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Damit
dient das in 2c gezeigte Objekt bzw. dessen
Daten als Kommunikationshilfsmittel. Im Einzelnen werden ausgehend
von dem in 2a gezeigten Vollmodell zunächst einzelne
Teile, die für den
Benutzer weniger relevant sind, ausgeblendet. Genauer gesagt wird
für eine
Darstellung der Maschine der Detailgehalt der 3D-Geometrie reduziert. Dazu
werden vor allem Normteile wie z.B. Schrauben, Unterlegscheiben,
die Schläuche 24 und
auch von außen
nicht sichtbare und für
den Umrüstvorgang
oder die Fehlerbehebung nicht notwendige Konstruktionsdetails aus
dem Modell gelöscht.
Die Umsetzung dieser Schritte wird in dem verwendeten 3D-CAD-System
durchgeführt,
da hier entsprechende Funktionalitäten zur Verfügung stehen.
Daneben kann durch das Löschen
dieser Details auch der Schutz an firmeneigenen Know-how sichergestellt werden.
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Das
Ziel dieses Arbeitsschrittes ist die Erzeugung eines für die Darstellung
der geforderten Funktionalität
vollständigen,
aber gleichzeitig auch handhabbaren 3D-Modells der Maschine. Auf
diese Weise kann bereits eine Reduzierung der Datengröße erreicht
werden. In dem zweiten Übergang
von 2b zu 2c werden,
wie oben erwähnt,
die Geometrien vereinfacht und damit wird in 2c das
Gebilde als vereinfachtes Simulationsmodell ausgegeben. So kann
beispielsweise auf die Darstellungen der Bohrungen 21 am
oberen Rand oder auch die Öffnungen 22 bei
der Erstellung des Simulationsmodells verzichtet werden. Genauer
werden die aufbereiteten Daten in dem weiteren Schritt aus der 3D-CAD
konvertiert. Die transportierten Daten werden in die VR-Software
importiert und bezüglich
dem äußeren Erscheinungsbild überarbeitet.
Hierzu sind die Farben oder Texturen der verschiedenen Bauteile,
und deren Beleuchtung zu bestimmen. Auch ist das Erstellen der Animationen
möglich.
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Durch
die in den 2a–2c gezeigte Vorgehensweise
kann der Speicherplatz, der für
die jeweiligen Modelle benötigt
wird, um bis zu 99% und mehr reduziert werden.
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3 zeigt
die Anzeigevorrichtung 12 bzw. deren Bildschirmdarstellung
im Falle eines Produktwechsels. Dabei wird in dem rechten Teilbild 35 bzw. dem
Hauptfenster 35 ein bestimmter Maschinenteil bzw. ein Bauteil
gezeigt, an dem beispielsweise ein Produktwechsel vorgenommen werden
soll.
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Damit
soll visualisiert werden, wie eine Maschine von einem Produkt (z.
B. 0,5 l Flasche) auf ein anderes Produkt (z.B. 1,0 l Flasche) umgestellt
werden muss. Diese Visualisierung im Hauptfenster 35 dient
dem Benutzer als interaktive Anleitung und zeigt alle benötigten Schritte
eines Produktwechsels an Hand von animierten 3D-Modellen und Symbolen auf.
Vorzugsweise wird dabei auf Text verzichtet, sodass Übersetzungen
hinfällig
werden und es keine Rolle spielt, welche Sprachen der jeweilige
Benutzer beherrscht. Idealer Weise sollten jeweils nur die notwendigen
Schritte instruiert werden. Vorzugsweise können Daten eingeblendet werden,
die an bestimmten Stellen eingestellt werden müssen (Soll-Wert). So sind bei
Produktwechseln häufig
Abstände
oder Höhen
mittels Spindeln einzustellen. An bzw. bei den Spindeln können die
aktuellen Werte vorgesehen werden, um dem Benutzer eine Hilfestellung
für die Umstellung
zu geben. Es können
aber auch die Istwerte bestimmter Komponenten eingeblendet werden.
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Besonders
bevorzugt ist die Animation auf der Überwachungseinheit 10 bzw.
deren Visualisierungssystem implementiert. Daneben ist dieses Visualisierungssystem
auch mit der Maschinensteuerung verknüpft. Diese Implementierung
wird dadurch ermöglicht,
dass die Datenmengen für
die jeweils anzuzeigenden Animationen gering gehalten werden.
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Im
Einzelnen können
die Informationen damit vor Ort an der Maschine abrufbar sein. Die
Animationen können
jedoch auch als Schulungsunterlagen verwendet und beispielsweise
auf Windows-Rechnern im Stand-alone-Betrieb d. h. unabhängig von
der Behandlungseinheit genutzt werden.
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Bei
der in 3 gezeigten Ausführungsform weist die Anzeigeeinrichtung
zwei Betätigungseinrichtungen 31 und 32 auf,
mit denen das gezeigte Bild 37 um zwei Achsen bzw. die
x- und die y-Achse gedreht und damit dreidimensional von unterschiedlichen
Seiten betrachtet werden kann. Bei diesen Betätigungseinrichtungen kann es
sich um tatsächlich vorhandene
Schalter oder auch um die graphische Darstellung implementierter
Betätigungseinrichtungen
handeln, wobei diese Betätigungseinrichtungen durch
Berührung
der Anzeigeeinrichtung 12 aktiviert werden.
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Genauer
gesagt löst
eine Betätigung
der Betätigungseinrichtungen 31 und 32 den
Ablauf von Bildsequenzen aus.
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Eine
weitere Betätigungseinrichtung 34 erlaubt
eine Vergrößerung bzw.
Verkleinerung des in dem Hauptfenster 35 dargestellten
Bildes. Dabei ist es möglich,
dass das in dem Hauptfenster 35 dargestellte Bild animiert
den tatsächlichen
momentanen Lauf der Behandlungseinheit 4 wiedergibt. Dabei kann
beispielsweise aufgrund von Steuerungsdaten aus der Behandlungseinheit
das jeweils darzustellende Bild erzeugt werden, beispielsweise aus
einer bestimmten Motorstellung auf eine Stellung einer durch diesen
Motor und/oder Sensorsignalen angetriebenen Einheit geschlossen
werden und ein entsprechend animiertes Bild dargestellt werden.
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Auch
ist es möglich
in der animierten Darstellung hinter bestimmten Bauteilen zu sehen
bzw. diese abzunehmen.
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Damit
ist eine tatsächliche Überwachung
eines Ablaufs der Behandlungseinheit möglich. In dem linken Nebenfenster 36 kann
beispielsweise über Textinformationen
eine Anleitung für
einen Produktwechsel vorgenommen werden. Dabei ist dem System ein
Istzustand bzw. eine Ausgangslage bekannt. In dem Nebenfenster 36 ist
eine Vielzahl von Bauteilen angegeben, die für einen bestimmten Produktwechsel
erforderlich ist. Das in dem Hauptfenster 37 angezeigte
Bild und das in dem Nebenfenster 36 angezeigte Bild korrespondieren
zueinander. So ist es beispielsweise möglich, dass, wie in 3 gezeigt, bereits
drei Bauteile gewechselt bzw. angepasst wurden und dies entsprechend
in dem Nebenfenster 36 gekennzeichnet ist. Sobald der Benutzer
an der realen Maschine Änderungen
an der unteren Transportschnecke vorgenommen hat und diese Änderungen auch
als korrekt anerkannt werden, wird auch dieser Schritt in dem Nebenfenster 36 als
abgearbeitet gekennzeichnet. Damit kann dem Benutzer mit dieser Darstellung
eine leicht verständliche
Anleitung für das
Auswechseln von bestimmten Bauteilen gegeben werden. Da ein Istzustand
der Maschine abgespeichert ist und dem System bekannt ist, welcher Sollzustand
bei einem bestimmten Produktwechsel erreicht werden soll, kann dem
Benutzer auch angezeigt werden an, welchen Bauteil für einen
bestimmten Wechsel keine Änderungen
notwendig sind.
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Mithilfe
der Betätigungsfelder 38a, 38b, 38c kann
eine Simulation in dem Hauptfenster 37 angehalten (Betätigungsfeld 38b)
rückwärts abgespielt (Betätigungsfeld 38a)
oder weiter abgespielt (Betätigungsfeld 38c)
werden.
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4 zeigt
ein weiteres Beispiel für
eine Anzeige in der Anzeigevorrichtung 12 im Falle des
Auftretens von Fehlern.
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Dabei
werden in einem Kommunikationsfenster 41 bestimmte Fehlermeldungen
ausgegeben, beispielsweise wird gemeldet, dass ein Maschinenfehler
in der Einlaufkontrolle vorliegt (Fehlerlokalisierung). Daneben
kann auch der genaue Ort des Fehlers wie beispielsweise der Einlauf
sowie dessen Behebung angegeben werden. In einem Informationsfeld 42 kann über eine
Texteingabe eine genauere Beschreibung des Fehlers ausgegeben werden
beispielsweise die Meldung, dass eine Lichtschranke einen liegenden
Behälter
bzw. eine Lücke
am Maschinenablauf erkannt hat.
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Auf
Grundlage dieser Zustandsinformation werden aus der Speichereinrichtung 14 bestimmte Messdatensätze entnommen
und über
die Bildmanipulationseinheit 16 das in dem Hauptfenster 46 gezeigte
Bild ausgegeben. Entsprechend wird in dem Hauptfenster 46 diese
liegende Flasche animiert (z.B. rot blinkend) dargestellt. Weiterhin
kann in dem Informationsfeld 42 dem Benutzer ausgegeben
werden, wie die Maschine auf diesen Fehler reagiert hat, beispielsweise
dadurch, dass eine Flaschensperre geschlossen wurde und die Maschinengeschwindigkeit
reduziert wurde. Weiterhin werden an den Benutzer Informationen
ausgegeben, wie der Fehler zu beheben ist (Fehlerbehebung), in diesem
Falle die Information, dass die liegende Flasche 48 aufzurichten bzw.
die Lücke
zu schließen
ist. Mit Hilfe der Betätigungsfelder 43a und 43b können längere Fehlermeldungen
dargestellt bzw. wiederholt werden.
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In
dem Hauptfenster 46 ist der jeweilige Betriebszustand der
Maschine in Echtzeit dargestellt, wobei dieser Betriebszustand zu
den Fehlermeldungen in dem Kommunikationsfenster 41 und
dem Informationsfeld 42 korrespondiert.
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Zur
Fehlerbehebung sind die 3D-Modelle mit der realen Steuerung (z.B.
Simatic Step 7, Allen Bradley und B&R) gekoppelt. Im Falle einer Störung wird
der Ort der Störung
im 3D-Modell bzw. der Gesamtmaschinenübersicht angezeigt und bevorzugt wird
die fehlerhafte Baugruppe hervorgehoben, beispielsweise durch rotes
Blinken. Der Benutzer kann anschließend eine verbesserte Einsicht
nehmen, in dem in die Maschine (animiert) hineingezoomt wird. Zu
diesem Zweck sind in der Speichereinrichtung jeweils sinnvolle festgelegte
Kameraabläufe
in Form von Ablaufdaten hinterlegt. Auch diese Funktionalität muss auf
dem gegenwärtigen
Visualisierungssystem, z.B. dem Touchpanel, hinterlegt werden.
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Dabei
sind je nach Komplexität
und Art der Störungen
die einzelnen Maßnahmen
zur Störungsbehebung
ebenfalls wie beim Produktwechsel animiert visualisiert, wobei der
Benutzer diese Visualisierung durch Betätigen einer Funktion innerhalb
des Touchpanels anstoßen
kann. Die oben genannten Fehlerbehebungsmaßnahmen in Form von 3D-Animationen
geben dem Maschinenbediener schnellen Aufschluss über die
Behebung der Störung.
Dies wird bevorzugt bei einigen besonders produktionsrelevanten
Störmeldungen
(beispielsweise 10–15
Stück)
exemplarisch realisiert. Auch diese Funktionalität wird auf dem oben erwähnten Visualisierungssystem
realisiert.
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In
gleicher Weise kann auch eine Anzeige erfolgen, falls einzelne Zustandserfassungseinrichtungen 6 (1)
nicht ordnungsgemäß arbeiten.
In diesem Falle kann in dem Kommunikationsfenster 41 die
Meldung erscheinen, dass ein bestimmter Sensor, beispielsweise eine
Greiferüberwachung,
ausgefallen ist. Daneben kann der genaue Ort dieses Sensors angegeben
werden. In dem unteren Informationsfeld 42 kann eine genauere
Beschreibung des Sensorfehlers erfolgen beispielsweise Information angezeigt
werden, dass eine besondere Lichtschranke nicht korrekt arbeitet.
Daneben können
Konsequenzen ausgegeben werden, beispielsweise die Information,
dass die Maschine angehalten wurde. Daneben kann auch eine Empfehlung
an den Benutzer ausgegeben werden, wie der Fehler zu beheben ist, beispielsweise
die Aufforderung den entsprechenden Sensor zu reinigen.
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Diese
Vorgehensweise stellt eine erhebliche Verbesserung gegenüber dem
Stand der Technik dar, da nunmehr strukturierte Fehlermeldungen
ausgegeben werden, welche einerseits die Verständlichkeit fördern und
andererseits auch zur Vollständigkeit der
Informationen sorgen.
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Zusammenfassend
kann über
die Anzeigeeinrichtung eine virtuelle bzw. vollständig simulierte virtuelle
Maschine ausgegeben werden und auch mit geringem Bedarf an Speicherplatz
der Verlauf dieser Maschine ausgegeben werden.
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Zusammenfassend
verwendet die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ein
dreidimensionales Modell der kompletten Behandlungseinheit 4 mit
allen für
einen Benutzer benötigten
Details. Dabei nimmt dieses 3D-Modell vergleichsmäßig geringe Dateigrößen in Anspruch
z.B. Dateigrößen von
weniger als 2MB. Für
Produktwechselvorgänge
werden Animationen für
jeden einzelnen Produktwechselvorgang zur Verfügung gestellt, wobei für den Benutzer aussagefähige Beschreibungen
einschließlich
benötigter
Werkzeuge ausgegeben werden. Daneben sind für den Benutzer auch die einzelnen
Animationen wiederholbar.
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Im
Falle von Störmeldungen
werden neben der Störmeldung
auch der genaue Störort
ausgegeben sowie eine animierte Anleitung zur Fehlerbehebung. Dabei
ist auch eine Anzeigesituationsabhängige Kameraperspektive möglich.
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Sämtliche
in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem
Stand der Technik neu sind.