DE102008043508A1 - Computerized system, particularly advanced virtual reality system, has machine tool, particularly hand tool, where mobile visualization device is provided for visualizing information related to machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein System zur computergestützten Erweiterung der Realitätswahrnehmung (erweiterte Realität/Augmented Reality).The The invention relates to a system for the computer-aided extension of the perception of reality (extended Reality / augmented Reality).
Techniken der erweiterten Realität werden zunehmend für Designer und Konstrukteure eingesetzt. Durch Erweiterung der Realität um Zusatzinformationen lassen sich viele Arbeitsabläufe deutlich vereinfachen.techniques the augmented reality are increasingly for Designers and designers used. By extending the reality to additional information can be many workflows significantly simplify.
Werkzeugmaschinen, wie Handbohrmaschinen oder Akkuschrauber verfügen zunehmend über anzeigende Assistenz- und Komfortfunktionen. Hierzu ist unmittelbar an der Werkzeugmaschine ein Display angebracht, über das zusätzliche Informationen, wie beispielsweise die Anzeige eines Winkels der Werkzeugmaschine zur zu bearbeitenden Oberfläche, oder die momentane Bohrlochtiefe, beispielsweise in der Zahnmedizin, angezeigt werden können. Nachteilig bei den bekannten Werkzeugmaschinen mit Display ist, dass das Ablesen der angezeigten Information nicht komfortabel ist, beispielsweise weil sich Schmutz/Staub/Nebel im Umfeld des Displays befinden, oder weil das Werkzeug aufgrund der Arbeitsposition eine ungünstige Relativposition zum Sichtfeld des Benutzers, beispielsweise beim Bohren über Kopf, einnimmt.Machine tools, such as hand drills or cordless screwdrivers are increasingly displaying Assistance and comfort functions. This is directly on the Machine tool attached a display, about which additional information, such as For example, the display of an angle of the machine tool for surface to be processed, or the current borehole depth, for example in dentistry, can be displayed. adversely in the known machine tools with display is that reading the displayed information is not comfortable, for example because there is dirt / dust / fog around the display, or because the tool due to the working position an unfavorable relative position to the field of view of the user, for example when drilling over head, occupies.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Technische AufgabeTechnical task
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bedienkomfort von Werkzeugmaschinen zu erhöhen.Of the Invention is based on the object, the ease of use of machine tools to increase.
Technische LösungTechnical solution
Diese Aufgabe wird mit einem Erweiterte-Realität-System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.These Task comes with an augmented reality system with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims. In the context of the invention, all combinations of at least two of which are disclosed in the specification, claims and / or figures Features.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Techniken der erweiterten Realität im Zusammenhang mit einer Werkzeugmaschine zu nutzen, derart, dass der Werkzeugmaschine eine mobile Visualisierungseinrichtung zugeordnet ist, die drahtlos signalleitend mit der Werkzeugmaschine verbunden ist, um dem Benutzer (Bedienperson) die Arbeit mit der Werkzeugmaschine, vorzugsweise einer Handwerkzeugmaschine, wie einer Bohrmaschine oder einem Akkubohrer, zu erleichtern, indem die Visualisierungseinrichtung dem Benutzer mindestens eine im Zusammenhang mit der Werkzeugmaschine und/oder einem Arbeitsgang stehende Information in das Sichtfeld einblendet. Der wesentliche Vorteil des Vorsehens einer über Sende- und Empfangsmittel mit der Werkzeugmaschine in Verbindung stehenden mobilen, d. h. am Körper und/oder der Kleidung tragbaren Visualisierungseinrichtung besteht im vorliegenden Fall in der einfachen Möglichkeit zur Erfassung bzw. Wahrnehmung dieser Informationen an den Benutzer im herausfordernden industriellen oder handwerkli chen Umfeld. Insbesondere können durch das Vorsehen einer drahtlos mit der Werkzeugmaschine kommunizierenden Visualisierungseinrichtung relevante Informationen in jeder Bearbeitungsposition der Werkzeugmaschine relativ zum Benutzer optimal eingesehen werden. Dadurch können die mit der Werkzeugmaschine auszuführenden Arbeiten genauer und sicherer durchgeführt werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Visualisierungseinrichtung über eine standardisierte Schnittstelle mit der Werkzeugmaschine zusammenwirkt, derart, dass die Visualisierungseinrichtung gleichzeitig oder alternativ mit mindestens zwei, vorzugsweise mit einer Vielzahl von Werkzeugmaschinen betrieben werden kann, d. h. einsetzbar ist.Of the The invention is based on the idea of the techniques of the extended reality to use in connection with a machine tool such that the machine tool associated with a mobile visualization device is that is wireless signal-conducting connected to the machine tool, around the user (operator) working with the machine tool, preferably a hand tool, such as a drill or a cordless drill, to facilitate by the visualization device the user at least one in connection with the machine tool and / or one-step information in the field of view einblendet. The main advantage of providing an over transmitting and receiving means with the machine tool related mobile, d. H. on the body and / or The clothes portable visualization device is in the present Case in the easy way to capture or perceive this information to the user in a challenging industrial or handicraft environment. Especially can by providing a wireless communicating with the machine tool Visualization device relevant information in each machining position the machine tool can be optimally viewed relative to the user. Thereby can the work to be done with the machine tool more accurately and performed safer become. It is particularly preferred if the visualization device has a standardized interface with the machine tool, such that the visualization device simultaneously or alternatively with at least two, preferably with a plurality of machine tools can be operated, d. H. can be used.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Visualisierungseinrichtung Fixiermittel zum Fixieren im Sichtfeld eines Benutzers aufweist. Hierzu ist die Visualisierungseinrichtung bevorzugt am Körper oder an der Kleidung des Benutzers fixierbar, derart, dass sich die Visualisierungseinrichtung, zumindest bereichsweise, im Sichtfeld des Benutzers befindet, sodass dieser die eingeblendeten Informationen komfortabel ablesen kann.In Development of the invention is provided with advantage that the Visualization device Fixing means for fixing in the field of vision of a user. This is the visualization device preferred on the body or fixable on the clothing of the user, such that himself the visualization device, at least partially, in the field of view of User, so that he sees the information displayed can read comfortably.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Visualisierungseinrichtung in der Art einer Brille ausgebildet ist, die sich bevorzugt zum einen an den Ohren und zum anderen am Nasenrücken des Benutzers abstützt. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Visualisierungseinrichtung hierbei gleichzeitig in der Art einer, vorzugsweise wannenförmigen, Schutzbrille ausgebildet ist, vorzugsweise derart, dass sie den Sichtbereich des Benutzers auch seitlich umgibt, um die Augen des Benutzers vor umherfliegenden Partikeln, etc. zu schützen.Especially preferred is an embodiment in which the visualization device is designed in the manner of a pair of spectacles which is preferred on the one hand on the ears and on the other bridge of the nose supported by the user. It is very particularly preferred if the visualization device here simultaneously in the manner of a, preferably tub-shaped, Protective goggles is formed, preferably such that they The user's field of vision also laterally surrounds the eyes of the user Protect user from flying particles, etc.
Im Hinblick auf die Ausbildung bzw. Beschaffenheit der mittels der Visualisierungseinrichtung zu visualisierenden Information gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten. Wesentlich ist, dass die zu übermittelnde Information mit der Werkzeugmaschine bzw. dem Arbeitsvorgang in Zusammenhang steht. Besonders interessant ist es, mindestens eine Statusinformation über den momentanen Bearbeitungsstatus oder über einen Werkzeugmaschinenparameter, beispielsweise den Akkumulatorladezustand, im Sichtfeld des Benutzers zu visualisieren. Besonders bevorzugt ist es, wenn die dargestellte Information eine Statusinformation über die Orientierung der Werkzeugmaschine zu einem Werkstück, insbesondere zu einer Werkstückoberfläche enthält. Zusätzlich oder alternativ kann als Information der Abstand der Werkzeugmaschine zu einem Werkstück oder zu einem bestimmten Ort angegeben werden, beispielsweise zur Hand des Benutzers. Weiterhin ist es möglich, als Statusinformation eine Bearbeitungstiefe, insbesondere eine Bohrlochtiefe anzugeben. Ebenso ist es möglich, als Statusinformation eine Materialbeschaffenheitsinformation anzugeben, also eine Information über die Beschaffenheit des zu bearbeitenden Werkstücks. Zum Erhalten dieser Informationen ist es beispielsweise möglich, dass das Werkstück, beispielsweise optisch, analysiert wird und/oder die entsprechenden Informationen über eine Datenbank abgerufen und von der Visualisierungseinrichtung visualisiert werden. Als Statusinformation kann beispielsweise auch die aktuelle Temperatur, beispielsweise des Motors der Werkzeugmaschine oder des Bearbeitungsbereichs angegeben werden. Zusätzlich oder alternativ kann das aktuelle Drehmoment der Werkzeugmaschine oder eines mittels der Werkzeugmaschine betätigbaren Werkzeugs angezeigt werden. Interessant für eine Vielzahl von Anwendungen ist auch die Angabe der aktuellen Drehzahl oder über den aktuellen Hub.With regard to the formation or nature of the information to be visualized by means of the visualization device, there are a multiplicity of possibilities. It is essential that the information to be transmitted is related to the machine tool or the work process. It is particularly interesting to have at least one status information about the current processing status or about a machine tool parameter, for example the accumulator charging state, in view to visualize the user's field. It is particularly preferred if the information shown contains status information about the orientation of the machine tool to a workpiece, in particular to a workpiece surface. In addition or as an alternative, the distance of the machine tool to a workpiece or to a specific location may be indicated as information, for example at the hand of the user. Furthermore, it is possible to specify a processing depth, in particular a borehole depth, as status information. It is also possible to provide status information as a material quality information, that is, information about the nature of the workpiece to be machined. To obtain this information, it is possible, for example, for the workpiece to be analyzed, for example optically, and / or the corresponding information can be retrieved via a database and visualized by the visualization device. As a status information, for example, the current temperature, for example, the engine of the machine tool or the processing area can be specified. Additionally or alternatively, the current torque of the machine tool or an actuatable by means of the machine tool can be displayed. Interesting for a variety of applications is also the indication of the current speed or the current stroke.
Wie bereits erwähnt, kann es vorteilhaft sein, den Akkumulatorladezustand und/oder den Batterieladezustand zu visualisieren.As already mentioned, It may be advantageous to the Akkumulatorladezustand and / or the To visualize battery charge status.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die anzuzeigende Information ein Kamerabild, vorzugsweise eines Bearbeitungsbereichs, wobei die Kamera zur Aufnahme bzw. zur Bereitstellung dieser Information alternativ an der Werkzeugmaschine oder an der Visualisierungseinrichtung vorgesehen werden kann. Auch ist es möglich sowohl an der Werkzeugmaschine als auch an der Visualisierungseinrichtung jeweils mindestens eine, insbesondere als Digitalkamera ausgebildete, Kamera anzuordnen. Bevorzugt ist das Kamerabild bzw. ein dargestelltes Detail in Stufen oder stufenlos vergrößerbar (zoombar). Das Kamerabild kann auch geeignet aufbereitet werden, indem bestimmt Details, beispielsweise Kanten insbesondere farbig hervorgehoben werden. Die Kamera kann auch in nicht sichtbarem Frequenzbereich arbeitend ausgebildet sein, beispielsweise im Infrarotbereich, wobei diese Bildinformationen geeignet für den Benutzer wahrnehmbar dargestellt werden.According to one particularly preferred embodiment the information to be displayed is a camera image, preferably one Editing area, where the camera for recording or for providing this information alternatively on the machine tool or at the Visualization device can be provided. Also it is possible both on the machine tool as well as on the visualization device in each case at least one, in particular designed as a digital camera, Camera to arrange. The camera image or an illustrated one is preferred Detail in steps or continuously enlargeable (zoomable). The camera picture can also be suitably prepared by certain details, for example Edges in particular be highlighted in color. The camera can be formed working in non-visible frequency range, for example in the infrared range, this picture information is suitable for the user be shown perceptible.
Zum Erfassen der mindestens einen Information oder zum Erfassen von Basisdaten zur Ermittlung der Information ist in Weiterbildung der Erfindung mindestens ein, vorzugsweise an der Werkzeugmaschine angeordneter, Sensor vorgesehen, mit dem beispielsweise die Drehzahl, die Temperatur, die Bohrlochtiefe, etc. ermittelt werden kann.To the Capturing the at least one piece of information or capturing it Basic data for the determination of information is in the further development of Invention at least one, preferably arranged on the machine tool, Sensor provided, for example, with the speed, the temperature, the Well depth, etc. can be determined.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Information nicht unmittelbar eine Sensorinformation ist, sondern bei der die Information auf Basis von Daten mindestens eines Sensors ermittelt wird. So kann die Information beispielsweise das Ergebnis eines Soll-Ist-Vergleichs sein. Ebenso ist es möglich, insbesondere auf Anforderung und/oder in Abhängigkeit aktueller Sensordaten, als Information eine Handlungsanweisung für den Benutzer ins Sichtfeld einzublenden.Especially preferred is an embodiment where the information is not immediately a sensor information is, but at the information based on data at least a sensor is determined. For example, the information can be the Result of a target-actual comparison be. It is also possible, in particular on request and / or in dependence current sensor data, as information a handling instruction for the user into the field of view.
Im Hinblick auf die Art und Weise der Visualisierung der gewünschten Information gibt es eine Vielzahl von auf anderen Gebieten der Technik bekannten Möglichkeiten. Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Visualisierungseinrichtung, bei der diese im einfachsten Fall eine Öffnung im Sichtfeld aufweist, durch die hindurch der Benutzer die Werkzeugmaschine und/oder den Bearbeitungsbereich betrachten kann. Bevorzugt ist es jedoch, insbesondere im Hinblick auf die Realisierung einer Schutzfunktion, wenn anstelle einer Öffnung ein transparenter Sichtabschnitt, beispielsweise ein Strahlenteiler, realisiert ist, durch den hindurch der Benutzer den Bearbeitungsbereich betrachten kann.in the In terms of the way of visualizing the desired Information exists in a variety of other fields of engineering known possibilities. An embodiment of the visualization device is very particularly preferred. in which, in the simplest case, this has an opening in the field of vision, through which the user the machine tool and / or the Can view editing area. However, it is preferred, in particular with regard to the realization of a protective function when replacing an opening a transparent viewing section, for example a beam splitter, realized by the user through the processing area can look at.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass der transparente, vorzugsweise von einem Strahlenteiler gebildete, Sichtabschnitt gleichzeitig zur Visualisierung der Information dient. Hierzu umfasst die Visualisierungseinrichtung bevorzugt Mittel zur Projektion der Information auf den transparenten Sichtabschnitt, wobei diese Mittel beispielsweise ein LCD-Display umfassen, welches bevorzugt winklig zum transparenten Sichtabschnitt angeordnet ist.In Development of the invention is provided with advantage that the transparent, preferably formed by a beam splitter, viewing section simultaneously is used to visualize the information. This includes the visualization device preferably means for projecting the information onto the transparent one Viewing section, this means, for example, an LCD display include, which preferably at an angle to the transparent viewing section is arranged.
Zusätzlich oder alternativ zu einem transparenten Sichtabschnitt kann die Visualisierungseinrichtung ein Anzeigefeld, beispielsweise ein LCD-Display zur Darstellung der Information, aufweisen. Bevorzugt ist das LCD-Display zur Darstellung eines Live-Kamerabildes (Videobildes) des Bearbeitungsbereichs ausgebildet, wobei die Kamera zur Aufnahme dieses Live-Kamerabildes an der Werkzeugmaschine oder an der Visualisierungseinrichtung vorgesehen werden kann. Es ist auch eine Ausführungsform realisierbar, bei der die Visualisierungseinrichtung keine Möglichkeit bietet, den Bearbeitungsbereich unmittelbar zu betrachten, sondern bei der der Bearbeitungsbereich ausschließlich über Kamerabilder betrachtet werden kann.Additionally or As an alternative to a transparent viewing section, the visualization device can a display panel, for example, an LCD display display of information. Preferably, the LCD display for displaying a Formed live camera image (video image) of the editing area, the camera for taking this live camera image on the machine tool or can be provided on the visualization device. It is also an embodiment feasible, in which the visualization device no way offers to view the editing area directly, but where the editing area is viewed exclusively through camera images can be.
Um in das Kamerabild weitere Informationen einblenden zu können, ist dem Anzeigefeld bevorzugt ein Videomischer zugeordnet, wobei sich dieser an der Werkzeugmaschine oder an der Visualisierungseinrichtung befinden kann. Wesentlich ist lediglich, dass Bildinformationen der Kamera sowie Grafikdaten zur Darstellung eines Informationstextes oder graphischer Informationssymbole mischbar und auf einem gemeinsamen Anzeigefeld und/oder im Sichtabschnitt der Visualisierungseinrichtung im Sichtfeld des Benutzers darstellbar sind. Bei dem Videomischer kann es sich alternativ um einen Analogmischer oder einen Digitalmischer handeln.To be able to show more information in the camera image, the display panel is preferably associated with a video mixer, which is on the machine tool or on the Visualisie can be located. All that is essential is that image information from the camera as well as graphics data for displaying an information text or graphic information symbols can be mixed and displayed on a common display field and / or in the visual section of the visualization device in the field of vision of the user. The video mixer may alternatively be an analog mixer or a digital mixer.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:Further Advantages, features and characteristics of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and based on the drawings. These show in:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In The figures are the same elements and elements with the same Function marked with the same reference numerals.
In
Aus
In dem in der Zeichnungsebene rechten „Brillenglas” wird eine Information, hier ein Akkumulatorladestand unmittelbar in den transparenten Sichtabschnitt eingeblendet.In the right in the drawing plane "lens" is a Information, here an accumulator charge stand directly in the transparent Viewing section displayed.
Claims (12)
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