DE102012112239A1

DE102012112239A1 - System und Verfahren zum Identifizieren eines Bauteils

Info

Publication number: DE102012112239A1
Application number: DE102012112239.3A
Authority: DE
Inventors: Henning Everth; Dietrich Lampe
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2014-06-18
Also published as: US9341703B2; US20140166740A1

Abstract

Ein System zum Überprüfen der Positionierung von Bauteilen weist eine Leseeinrichtung (20) zum Einlesen von Bauteilidentifizierungsinformationen, welche in einem räumlich begrenzten Bereich um ein zu überprüfendes Bauteil durch eine Identifikationseinrichtung bereitgestellt werden, eine Lokalisierungseinrichtung mit mindestens einer ortsfesten Referenzeinrichtung (2) und einer relativ dazu beweglichen Bewegungskomponente (4) und eine Recheneinheit (6) auf. Die Leseeinrichtung (20) und die Lokalisierungseinrichtung sind mit der Recheneinheit (6) verbindbar. Die Recheneinheit (6) ist dazu eingerichtet, eine Relativposition der Bewegungskomponente (4) zu der mindestens einen Referenzeinrichtung (2) in dem räumlich begrenzten Bereich um das zu überprüfende Bauteil zu erfassen und ein Datenpaar aus der erfassten Relativposition mit über die Leseeinrichtung (20) eingelesenen Bauteilidentifizierungsinformationen zu bilden und mit vordefinierten Datenpaaren zu vergleichen. Damit kann eine erleichterte Überprüfung von korrekten Einbaupositionen und korrekt ausgewählten Bauteilen erfolgen, ohne eine Demontage eines übergeordneten System durchführen zu müssen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein System zum Identifizieren von Bauteilen und ein Verfahren zum Identifizieren von Bauteilen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei der Fertigung komplexer Vorrichtungen, Maschinen oder dergleichen wird oftmals eine Vielzahl unterschiedlicher Bauteile eingesetzt, die zusammenwirkend ein komplexes System ergeben. Die einwandfreie Funktion dieses Systems ist davon abhängig, ob die korrekten Bauteile verwendet wurden und fehlerfrei funktionieren. Zur Identifizierung von verwendeten Bauteilen im Rahmen einer Wartung oder Inspektion werden in modernen größeren Fahrzeugen, etwa Verkehrsflugzeugen, Identifikationseinrichtungen wie RFID-Tags eingesetzt. Das Auslesen derartiger Identifikationseinrichtungen ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Sichtprüfung aufgrund der Einbausituation nicht möglich ist. Lediglich beispielhaft wird die Identifikation von Blenden innerhalb einer Luftleitung eines Klimatisierungssystems genannt. Das sukzessive Identifizieren von Bauteilen erlaubt es, sicherzustellen, dass die korrekten und für einen einwandfreien Betrieb notwendigen Bauteile vorhanden und an der richtigen Position eingebaut sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Zusätzlich zu der eigentlichen Identifikation sind die Einbauorte der identifizierten Bauteile zu prüfen. Dies ist insbesondere dann relativ aufwändig, wenn es darum geht, eine Vielzahl sehr ähnlicher oder gleichartiger Bauteile zu überprüfen. Die vorangehend genannten Blenden in einer Luftleitung eines Klimatisierungssystems eines größeren Fahrzeugs unterscheiden sich etwa häufig nur durch den jeweils einzustellenden Widerstandskoeffizienten voneinander, weisen jedoch einen grundsätzlich gleichartigen Aufbau auf. Um Verwechslungen oder eine fehlerhafte Positionierung zu vermeiden, ist eine Überprüfung der Einbauorte dieser Blenden sinnvoll.
Es ist als eine Aufgabe der Erfindung anzusehen, ein System und ein Verfahren zur effizienten und zuverlässigen Bauteilidentifizierung und Positionsbestimmung vorzuschlagen.
Die Aufgabe bezüglich des Systems wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
Das System zum Überprüfen der Positionierung von Bauteilen weist eine Leseeinrichtung für Bauteilidentifizierungsinformationen, die in einem räumlich begrenzten Bereich um ein zu überprüfendes Bauteil durch eine Identifikationseinrichtung bereitgestellt werden, eine Lokalisierungseinrichtung und eine Recheneinheit auf, wobei die Leseeinrichtung und die Lokalisierungseinrichtung mit der Recheneinheit verbindbar sind, wobei die Lokalisierungseinrichtung mindestens eine ortsfeste Referenzeinrichtung und eine relativ dazu bewegliche Bewegungskomponente umfasst und wobei die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, eine Relativposition der Bewegungskomponente zu der mindestens einen Referenzeinrichtung in dem räumlich begrenzten Bereich um das zu überprüfende Bauteil zu erfassen, ein Datenpaar aus der erfassten Relativposition mit über die Leseeinrichtung eingelesenen Bauteilidentifizierungsinformationen zu bilden und mit vordefinierten Datenpaaren zu vergleichen.
Die Leseeinrichtung ist eine Einrichtung, die das Erfassen bzw. Auslesen einer Identifizierungseinrichtung ermöglicht, die Bauteilidentifizierungsinformationen bereitstellt. Die Identifizierungseinrichtung könnte beispielhaft in Form eines RFID-Tags ausgeführt sein, das an dem zu uberprüfenden Bauteil angeordnet ist. Die Leseeinrichtung könnte dementsprechend ein RFID-Lesegerät sein, welches mit Hilfe der induktiven Übertragung einer Energiemenge an das RFID-Tag dieses dazu veranlasst, einen Identifikationscode auszusenden, der dann von der Leseeinrichtung empfangen und gespeichert, weitergeleitet und/oder weiterverarbeitet wird. Der empfangene Identifikationscode ist als eine Bauteilidentifizierungsinformation anzusehen, die eine für jedes Bauteil innerhalb eines Systems, einer Systemgruppe oder einer Gesamtmenge von Bauteilen eines Herstellers eines übergeordneten Systems einzigartige Kennung enthalten könnte. Alternativ oder zusätzlich dazu könnten die Bauteilidentifizierungsinformationen Angaben über den Typ des betreffenden Bauteils enthalten. Das Einlesen des Identifikationscodes kann eine eindeutige und zuverlässige Information über das verwendete Bauteil liefern. Während insbesondere die Angabe des Typs eine Überprüfung der korrekten Konfiguration erlaubt, könnte die einzigartige Kennung Aufschluss über den Hersteller des jeweiligen Bauteils und im Rahmen einer Wartung Informationen über den Zeitpunkt der Installation des Bauteils geben, sofern bei der Installation oder beim Austausch eines Bauteils dessen Kennung erfasst und gespeichert wird.
Durch den räumlich begrenzten Bereich, in dem die Identifikationseinrichtung die Bauteilidentifizierungsinformationen bereitstellt, kann verhindert werden, dass die Leseeinrichtung zu viele Informationen erhält, die durch die Recheneinheit nicht mehr auswertbar sind. Die Reichweite der Identifikationseinrichtungen sollte demnach bevorzugt so begrenzt werden, dass gezielt nur von einzelnen Identifikationseinrichtungen die gewünschten Informationen abrufbar sind. Die räumliche Begrenzung kann etwa durch eine Begrenzung der Reichweite eines RFID-Lesegeräts erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann die Leseeinrichtung, etwa wenn sie als RFID-Lesegerät ausgeführt ist, durch geeignete konstruktive Maßnahmen eine gerichtete Sende- und Empfangsantenne aufweisen, die eine recht genaue Ausrichtung der Leseeinrichtung auf das zu überprüfende Bauteil erfordert, um Bauteilidentifizierungsinformationen zu erhalten. Die Richtwirkung kann je nach Bauart der Antenne zu einem sehr geringen Öffnungswinkel in einem Bereich von wenigen Grad bis zu ca. 30° führen. Zur Unterstützung der Ausrichtung der Leseeinrichtung könnte zusätzlich ein stark gerichteter und parallel zu der Wirkrichtung der Antenne ausgerichteter Lichtstrahl, etwa durch eine Laserdiode, ausgesandt werden. Der Benutzer kann damit eine besonders präzise Auslesung insbesondere von sichtbaren Bauteilen vornehmen.
Die Leseeinrichtung kann separat zu der Lokalisierungseinrichtung ausgeführt sein oder ein integrales Teil hiervon bilden. Die Schritte des Einlesens und des Lokalisierens können nacheinander mit separaten Einrichtungen durchgeführt werden. Ein Benutzer, der das erfindungsgemäße System nutzt, könnte demnach eine mobile Bewegungskomponente und eine Leseeinrichtung mit sich führen und nach dem Einlesen von Bauteilidentifizierungsinformationen eine Lokalisierung durchführen.
Die Hauptkomponenten der Lokalisierungseinrichtung sind eine mobile, d.h. bewegbare Bewegungskomponente, die es zu lokalisieren gilt, und mindestens eine ortsfeste Referenzeinrichtung. Unter dieser ist eine Einrichtung zu verstehen, die in einem betreffenden Raum fest angeordnet ist, während die Bewegungskomponente frei in den Raum und demnach auch relativ zu der mindestens einen Referenzeinrichtung bewegbar ist. Mit Hilfe unterschiedlicher Verfahren kann die Relativposition der Bewegungskomponente zu der mindestens einen Referenzeinrichtung ermittelt werden, welche weiter nachfolgend dargestellt werden, wobei die Erfindung jedoch nicht auf eine spezifische Ausführung beschränkt sein soll. Es sind sämtliche möglichen bekannten oder zukünftig entwickelten Lokalisierungsverfahren anwendbar.
Die Lokalisierungseinrichtung kann eine Relativposition an die Recheneinheit übermitteln, indem sie selbstständig mit Hilfe eines eingesetzten Messverfahrens einen konkreten Wert für eine Position ausgibt, die je nach Art des und Anforderung an die Lokalisierungseinrichtung in zwei oder in drei Dimensionen vorliegen kann. Für diese Art der Bestimmung der Relativposition kann die Lokalisierungseinrichtung dementsprechend selbst dazu ausgestattet sein, eine vollständige Lokalisierung durchzuführen. Alternativ dazu kann auch die Recheneinheit die Lokalisierung aus abstrakten Daten, die von den Komponenten der Lokalisierungseinrichtung an die Recheneinheit gesendet werden, bestimmen. Diese Daten können Rohdaten umfassen, die von der Recheneinheit erst in verwertbare Positionsinformationen umgewandelt werden und etwa Laufzeitdifferenzen oder Signale umfassen, die von einer sendenden Komponente der Lokalisierungseinrichtung ausgesandt wurde und von einer empfangenden Komponente der Lokalisierungseinrichtung empfangen wurde. Aus der Auswertung solcher Signale könnte die Recheneinheit Informationen über die Relativposition zwischen der mobilen Bewegungskomponente und der mindestens einen ortsfesten Referenzeichrichtung bestimmen, welche dann weiterverarbeitet werden.
Die Recheneinheit ist dazu eingerichtet, aus abstrakten Daten, beispielsweise Abstandsdaten zwischen der Bewegungskomponente und der mindestens einen Referenzeinrichtung, ein Datenpaar zu bilden. In diesem werden die erfasste Relativposition mit den Bauteilidentifizierungsinformationen eines betreffenden Bauteils korreliert bzw. verknüpft. Ein derartiges Datenpaar kann anschließend leicht mit entsprechenden vorbestimmten Datenpaaren verglichen werden, um eine Aussage darüber erhalten zu können, ob gemäß eines Bauplans oder einer anderen Vorschrift das identifizierte und lokalisierte Bauteil an der richtigen Position innerhalb des betreffenden Systems angeordnet ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das System weiterhin eine Datenbankeinheit, wobei die Datenbankeinheit dazu eingerichtet ist, Bauteilpositionen und Bauteilidentifizierungen als vordefinierte Datenpaare miteinander zu korrelieren. Die Recheneinheit ist weiterhin mit der Datenbankeinheit zum Abfragen von Daten mit der Datenbankeinheit verbunden bzw. gekoppelt, beispielsweise über eine drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation. Das System kann dementsprechend bei Durchführung der Identifizierung und der Positionsbestimmung eines Bauteils nach Vergleich mit vordefinierten Datenpaaren aus der Datenbankeinheit direkt feststellen, ob ein identifiziertes und lokalisiertes Bauteil mit der Definition in der Datenbank übereinstimmt. Die Recheneinheit kann etwa die vorbestimmte Bauteilidentifizierungsinformation des identifizierten Bauteils an der betreffenden Position aus dem entsprechenden Datensatz der Datenbankeinheit abrufen und mit dem soeben ermittelten Typ des identifizierten Bauteils in dem zugehörigen Datenpaar, welches auch die Position enthält, vergleichen. Stimmen vorgesehener und tatsächlicher Typ nicht überein, könnte ein zur Warnung oder Information dienendes Signal erzeugt werden, welches dem Benutzers akustisch und/oder optisch präsentiert wird.
Demnach ist in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Recheneinheit dazu eingerichtet, eingelesene Bauteilidentifizierungsinformationen eines Bauteils an die Datenbankeinheit zu übertragen und damit korrelierte Positionsdaten aus einem vordefinierten Datenpaar abzurufen. Der Recheneinheit wird somit erlaubt, den zugehörigen Einbauort eines identifizierten Bauteils zu überprüfen.
Ebenso ist in einer vorteilhaften Ausführungsform die Recheneinheit dazu eingerichtet, die erfasste Relativposition der Bewegungskomponente mit den in der Datenbankeinheit abgelegten korrelierten Positionsdaten zu vergleichen.
Zusätzlich hierzu ist die Recheneinheit in einer vorteilhaften Ausführungsform dazu eingerichtet, aus der Relativposition unter Verwendung von Positionsdaten der mindestens einen ortsfesten Referenzeinrichtung in einem Raum mit vordefinierten geometrischen Erstreckungsdaten vor Abfragen der korrelierten Positionsdaten eine Absolutposition des Bauteils zu berechnen und diese berechnete Absolutposition als Grundlage zur Überprüfung der korrekten Einbauposition eines Bauteils zu verwenden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die mindestens eine Referenzeinrichtung eine Sendeeinrichtung auf, die ein von der Bewegungskomponente empfangbares Signal aussendet, wobei die Lokalisierungseinrichtung oder die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, aus einer Laufzeit des von der mindestens einen Referenzeinrichtung ausgesandten Signals eine Relativposition der Bewegungskomponente zu der Referenzeinrichtung zu bestimmen. Die Bewegungskomponente ist demnach dazu eingerichtet, ein Signal von der Referenzeinrichtung zu empfangen und eine Laufzeit des Signals zu bestimmen. Damit kann eine Relativposition zu der mindestens einen Referenzeinrichtung bestimmt werden. Das ausgesendete Signal kann ein nicht sichtbares, elektromagnetisches Signal sein, alternativ auch in Form eines Lichtstrahls.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die mindestens eine Referenzeinrichtung eine Empfangseinrichtung auf, die ein von der Bewegungskomponente ausgesandtes Signal empfängt, wobei die Lokalisierungseinrichtung oder die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, aus einer Laufzeit des von der mobilen Bewegungskomponente ausgesandten Signals eine Relativposition der Bewegungskomponente zu der Referenzeinrichtung zu bestimmen. Die Bewegungskomponente ist demnach dazu eingerichtet, ein Signal an die Referenzeinrichtung zu senden. Auch hier kann das ausgesendete Signal ein nicht sichtbares, elektromagnetisches Signal sein, alternativ auch in Form eines Lichtstrahls.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Lokalisierungseinrichtung mehrere ortsfeste Referenzeinrichtungen auf, wobei die Lokalisierungseinrichtung oder die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, Laufzeitdifferenzen zwischen den Signalen der einzelnen Referenzeinrichtungen zu der Bewegungskomponente zu ermitteln und aus den Laufzeitdifferenzen die Relativposition der Bewegungskomponente zu den Referenzeinrichtungen zu ermitteln. Damit kann, abhängig von der Anzahl der Referenzeinrichtungen, eine beliebige Position in einer zweidimensionalen Ebene oder einem dreidimensionalen Raum festgestellt werden.
In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform weist die mindestens eine Referenzeinrichtung einen oder mehrere optische Bildaufnehmer auf und ist dazu eingerichtet, eine Laufbahn der Bewegungskomponente zu verfolgen. Die Bewegungskomponente könnte etwa derart optisch prägnant ausgeführt sein, dass sie nicht mit anderen Einrichtungen oder Komponenten des zu überwachenden Raums verwechselbar ist und dessen Größe so definiert ist, dass ein Entfernen oder Annähern der Bewegungskomponente an die Referenzeinrichtung eindeutig und ausreichend genau bestimmbar ist. Selbstverständlich kann eine derartige Referenzeinrichtung auch mehrfach ausgeführt sein, so dass mit mehreren optischen Bildaufnehmern die Laufbahn der Bewegungskomponente im Raum bestimmt werden kann, etwa aus mehreren unterschiedlichen Betrachtungswinkeln.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Bewegungskomponente demnach einen von der mindestens einen Referenzeinrichtung erfassbaren Markierungskörper auf. Dieser sollte möglichst freistehen und von allen Seiten erkennbar sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Markierungskörper eine Lichtquelle mit einstellbarer Farbe ist. Die Einstellbarkeit der Farbe bezieht sich nicht unbedingt darauf, dass zu jedem Zeitpunkt die Farbe änderbar ist. Vielmehr kann es von Vorteil sein, statt eines weißen Lichts ein Licht mit einer bestimmten Farbe auszusenden, damit eine eindeutige Erkennbarkeit gegeben ist. Die Farbe kann einmalig oder vor Aufnahme der Benutzung eingestellt werden, wobei bevorzugt aus einer begrenzten Menge von Farben eine gewünschte Farbe ausgewählt werden könnte. Diese Farbe kann beispielhaft so gewählt werden, dass sie nicht mit in dem betreffenden Raum vorkommenden Farben korreliert und eventuell einen Komplementärkontrast zu einer bevorzugten Farbe im Raum bildet, sollte dies möglich sein. Der Markierungskörper kann weiterhin bevorzugt eine regelmäßige Geometrie aufweisen. Damit kann die Entfernung der Bewegungskomponente von dem mindestens einen optischen Bildaufnehmer zuverlässig erkannt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Lokalisierungseinrichtung ferner mindestens einen zusätzlichen Sensor aus einer Gruppe von zusätzlichen Sensoren auf, die Gruppe aufweisend:

– eine mit der Bewegungskomponente mechanisch verbundene Trägheitsmesseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, Beschleunigungen in mindestens einer räumlichen Ebene zu erfassen, und
– ein Magnetometer

Bei der Verwendung von Trägheitsmesseinrichtungen ist zu beachten, dass ein Drift auftreten kann, so dass beispielsweise vor Beginn einer Messung die Bewegungskomponente an einem Referenzpunkt in dem zu überwachenden Raum gehalten werden sollte, um eine Kalibrierung durchzuführen. Heutzutage sind mikromechanisch gefertigte Beschleunigungssensoren erhältlich, die eine sehr hohe Genauigkeit und ein reproduzierbares Driftverhalten besitzen.
Des weiteren kann zur genaueren Bestimmung der Relativposition eines Bauteils die Strecke von der Leseeinrichtung zu der Identifikationseinrichtung unter Berücksichtigung der Informationen der zusätzlichen Sensoren superponiert werden, wenn die Leseeinrichtung wie vorangehend dargestellt mit einer bevorzugten Ausrichtung die Identifikationseinrichtung ausliest. Die Länge dieser Strecke kann bedingt durch die begrenzte Reichweite der Leseeinrichtung auch abgeschätzt werden. Es ist allerdings auch denkbar, einen zur optischen Unterstützung des Benutzers verwendeten Lichtstrahl mit einer Entfernungsmesseinrichtung zu koppeln, die eine Information über die Entfernung der Leseeinrichtung zu einer den Lichtstrahl reflektierenden Fläche liefert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist demnach die Lokalisierungseinrichtung oder die Recheneinheit dazu eingerichtet, die Positionsbestimmung der Bewegungskomponente relativ zu der mindestens einen ortsfesten Referenzeinrichtung mit den von dem mindestens einen zusätzlichen Sensor bereitgestellten Daten zu stützen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Bewegungskomponente, die Leseeinrichtung und die Recheneinheit in ein mobiles Gerät integriert sind, welches eine Anzeigeeinheit und eine Bedieneinheit aufweist. Damit kann durch ein handliches mobiles Gerät ein Lesevorgang initiiert und etwaige Warnungen oder Statusmeldung über die Ausgabeeinheit ausgegeben werden. Die Ausgabeeinheit kann sowohl optisch, akustisch als auch haptisch, etwa durch Vibrationen, Warnungen oder sonstige Hinweise ausgeben. Die Ausgabe eines Hinweises könnte etwa dann sinnvoll sein, wenn Bauteilidentifizierungsinformationen erfasst wurden oder wenn eine Lokalisierung erfolgreich abgeschlossen wurde, um dem Anwender eine entsprechende Rückmeldung zu geben, dass die mobile Bewegungskomponente wieder von der zu lokalisierenden Stelle entfernt werden kann.
Wie vorangehend bereits geschildert, kann das Bilden von positionsabhängigen Erfassungsdaten das optische Erfassen der Relativposition das optische Erfassen einer Laufbahn eines Markierungskörpers der mobilen Bewegungskomponente umfassen, wobei die mindestens eine Referenzeinrichtung als optischer Bildaufnehmer ausgeführt ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Identifizieren von Bauteilen, aufweisend die Schritte des Erfassens der Relativposition einer mobilen Bewegungskomponente zu mindestens einer ortsfesten Referenzeinrichtung, des Einlesens von Bauteilidentifizierungsinformationen über eine Leseeinrichtung und des Vergleichens eines Datenpaares aus der erfassten Relativposition und den eingelesenen Bauteilidentifizierungsinformationen mit vordefinierten Datenpaaren.
Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Erfassen der Relativposition das optische Erfassen einer Laufbahn eines Markierungskörpers der mobilen Bewegungskomponente umfassen, wobei die mindestens eine Referenzeinrichtung als optischer Bildaufnehmer ausgeführt ist. Selbstverständlich können alle weiteren vorangehend geschilderten Komponenten genutzt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zum Identifizieren eines Bauteils.
2 zeigt eine alternative Ausführung eines Systems zum Identifizieren eines Bauteils.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Verfahrens zum Identifizieren eines Bauteils.
4 zeigt ein Flugzeug in einer Seitendarstellung und einem Teilschnitt, wobei ein erfindungsgemäßes System darin integriert ist.
DETAILLIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Systems mit aus einer ortsfesten Referenzeinrichtung 2, und einer mobilen Bewegungskomponente 4 bestehenden Lokalisierungseinrichtung, einer Recheneinheit 6, einer mit der Recheneinheit 6 verbundenen Sende- und Empfangseinheit 8 und eine mit der Recheneinheit 6 gekoppelte Datenbankeinrichtung 10. Die Referenzeinrichtung 2 ist ortsfest und exemplarisch mit zwei optischen Bildaufnehmern 12 ausgestattet. Diese erlauben, einen an der mobilen Bewegungskomponente 4 angeordneten, farblich und/oder selbstleuchtend hervorgehobenen Markierungskörper 14 optisch zu erfassen. Wie der Begriff bereits schließen lässt, ist die mobile Bewegungskomponente 4 frei in allen Raumrichtungen beweglich, so dass der daran angeordnete Markierungskörper 14 kontinuierlich seine erfassbare Position relativ zu der Referenzeinrichtung 2 ändern kann.
Die von den optischen Erfassungseinheiten 12 registrierbare Bewegung des Markierungskörpers 14 kann in eine Änderung der relativen Position umgerechnet werden. Hierfür ist zum Einen die Tatsache entscheidend, dass der Markierungskörper 14 durch seine sich ändernde Entfernung zu der Referenzeinrichtung 2 von den Bildaufnehmern optisch eine sich ändernde Größe aufweist, welche von der Referenzeinrichtung 2 ermittelbar ist, um daraus wiederum eine Entfernung der Bewegungskomponente 4 ermitteln zu können.
Zum Anderen kann die Position des Markierungskörpers 14 innerhalb aller durch die ortsfeste Lagerung der Referenzeinrichtung 2 festgelegten Erfassungsebenen, die beispielsweise parallel zu der Fläche der Referenzeinrichtung 2 liegen, in denen die optischen Erfassungseinrichtungen angeordnet sind, dafür genutzt werden, eine laterale bzw. vertikale Positionskomponente zu ermitteln. Durch die Verwendung von zwei optischen Erfassungseinrichtungen 12, die wie in 1 gezeigt voneinander beabstandet sind, ist eine Betrachtung des Markierungskörpers 14 aus zwei verschiedenen Blickrichtungen möglich, was wiederum Rückschlüsse zu der räumlichen Position ermöglicht. Dieses Prinzip der binokularen Perspektive kann eine sehr präzise Berechnung der räumlichen Position der mobilen Bewegungskomponente 4 im Raum mit Hilfe allgemein bekannter Stereoalgorithmen ermöglichen.
Die von der Referenzeinrichtung 2 erfassten Bilddaten werden in der in 1 gezeigten Variante an eine Recheneinheit 6 übertragen, die beispielsweise fest in dem betreffenden Objekt, beispielsweise einem Flugzeug, installiert ist und über eine drahtgebundene oder drahtlose Datenverbindung mit der Referenzeinrichtung 2 verbunden ist. Über einen entsprechenden Auswertealgorithmus, der auf der Auswertung der lateralen, vertikalen und longitudinalen Positionskomponenten basiert, welche wiederum wie vorangehend erläutert gestützt werden, kann die Recheneinheit 6 eine absolute Position der mobilen Bewegungskomponente 4 im Raum berechnen. Alternativ dazu könnte die Lokalisierungseinrichtung selbst, d.h. etwa die ortsfeste Lokalisierungseinrichtung 2 oder die mobile Bewegungskomponente 4 dazu eingerichtet sein, die Ermittlung der Relativposition zwischen der mobilen Bewegungskomponente 4 und der ortsfesten Referenzeinrichtung 2 zu bestimmen.
Erstreckt sich der betreffende Raum, in dem sich die mobile Bewegungskomponente 4 bewegen kann, beispielsweise deutlich mehr in longitudinaler Richtung als in vertikaler oder lateraler Richtung, kann es hilfreich sein, die Positionsermittlung durch weitere Daten zu stützen. Als eine Möglichkeit bietet es sich an, eine Trägheitsmesseinrichtung 16, die auch als Trägheitsplattform bekannt ist, in der mobilen Bewegungskomponente 4 zu integrieren. Diese besteht im Wesentlichen aus drei Trägheitssensoren, die auf drei zueinander senkrecht stehenden Ebenen angeordnet sind und eine trägheitsbasierende Positionsermittlung erlauben. Die Daten, die beim Betrieb einer solchen Trägheitsplattform 16 produziert werden, können durch eine drahtlose Sende- und Empfangseinrichtung, welche an der mobilen Bewegungskomponente 4 angeordnet ist, zu einer stationären Sende- und Empfangseinrichtung 8 übertragen werden, die mit der Recheneinheit 6 verbunden ist. Die Daten können dabei entweder eine durch die Trägheitsmesseinrichtung 16 bestimmte Position umfassen, alternativ auch die Rohdaten der einzelnen Trägheitssensoren, aus denen eine Position oder Positionsänderung ermittelbar ist. Wird die Relativposition der mobilen Bewegungskomponente 4 direkt innerhalb der Lokalisierungseinrichtung ermittelt, wäre es auch möglich, keine Daten oder Rohdaten an die Recheneinheit 6 zu übermitteln. Weiterhin kann die mobile Bewegungskomponente 4 auch ein Magnetometer 17 aufweisen, welches insbesondere in einer horizontalen Ebene die Ausrichtung zum Erdmagnetfeld sensiert und in Form von Daten bereitstellt. Die Präzision der erfassten Position der mobilen Bewegungskomponente 4 im Raum wird durch diese und optional weitere zusätzliche Sensoren 16 und 17 deutlich verbessert.
Zusätzlich dazu kann die mobile Bewegungskomponente 4 eine Leseeinrichtung 20 aufweisen, die es erlaubt, Bauteilidentifizierungen über Identifikationseinrichtungen zu ermitteln. Die Leseeinrichtung 20 kann beispielsweise als ein RFID-Lesegerät ausgeführt sein, das Identifizierungen von RFID-Tags, welche in Bauteilen integriert sind, lesen kann. Über die Sende- und Empfangskomponente 18 können die erfassten Bauteilidentifizierungsinformationen an die Recheneinheit 6 übertragen werden, die dann in der Lage ist, ein Datenpaar bestehend aus Bauteilidentifizierungsinformationen und Position zu bilden. Aus der Datenbankeinrichtung 10 können vordefinierte Datenpaare abgerufen werden, um das durch die Recheneinheit gebildete Datenpaar mit den vordefinierten Datenpaaren zu vergleichen. Dabei kann sowohl die erfasste Position als auch die erfassten Bauteilidentifizierungsinformationen zum Abrufen ähnlicher Datenpaare aus der Datenbankeinrichtung 10 verwendet werden. Eine zu einem identifizierten Bauteil gehörige Position kann damit geprüft werden oder die ausgelesenen Bauteilinformationen können anhand einer ermittelten Position geprüft werden.
Sollte durch einen Vergleich von Datenpaaren ergeben, dass ein identifiziertes Bauteil an einer falschen Stelle angeordnet ist oder ein falsches Bauteil verwendet wird, so kann die Recheneinheit 6 ein entsprechendes Fehlersignal produzieren, welches wiederum über die Sende- und Empfangseinrichtung 8 an die mobile Bewegungskomponente 4 zum Auslösen eines optischen, akustischen oder haptischen Warnsignals gesendet wird. Das haptische Warnsignal könnte im Auslösen einer Vibrationseinrichtung liegen, durch die der Benutzer auch bei einem stärkerem Geräuschpegel oder unpassenden Lichtverhältnissen in dem betreffenden Raum zuverlässig das Vorhandensein eines Fehlers erkennen kann. Neben einer Warnfunktion ist auch denkbar, eine Hinweisfunktion zu erfüllen, die etwa auf den Erfolg der durchgeführten Identifizierung eines Bauteils oder der Positionsbestimmung hinweist.
In der in 2 gezeigten Variante sind praktisch die gleichen Komponenten vorhanden wie in 1, doch ist die Recheneinheit 6 in der mobilen Bewegungskomponente 22 integriert, welche zusätzlich eine Anzeigeeinheit 23 zum Anzeigen eines Betriebszustands, von Informationen oder von Warnungen aufweist. Die mobile Bewegungskomponente 22 kann ferner eine Bedieneinheit 25 umfassen, durch die ein Benutzer mit der mobilen Bewegungskomponente 22 etwa zum Steuern der Erfassung interagieren kann. Eine ortsfeste Referenzeinrichtung 24 sollte dementsprechend ebenfalls mit einer Sende- und Empfangseinrichtung 26 ausgestattet sein, die dazu eingerichtet ist, mit der mobilen Bewegungskomponente 4 eine drahtlose Datenverbindung herzustellen. Die Positionen werden direkt von der mobilen Bewegungskomponente 22 aus den eingehenden Daten ermittelt und entsprechende Warnsignale können direkt innerhalb der mobilen Bewegungskomponente 4 umgesetzt werden.
Bei einer größeren geometrischen Erstreckung des betreffenden Raums, in dem Bauteile identifiziert und lokalisiert werden sollen, könnten mehrere in 2 gezeigten Systeme eingesetzt werden, die auf die gleiche Datenbasis zugreifen sollten. Die Datenbankeinrichtung 10 könnte demnach wie in 1 als eine stationäre Datenbankeinrichtung 10 ausgeführt sein, die mit einer Sende- und Empfangseinrichtung 8 verbunden ist. Es kann sich allerdings auch anbieten, eine mobile Bewegungskomponente 4 selbst mit dieser Datenbankeinrichtung 10 auszustatten, so dass auch die Sende- und Empfangseinrichtung 8 entfallen kann. Sollten mehrere mobile Bewegungskomponenten 22 oder mehrere der in 2 gezeigten Systeme eingesetzt werden, sollte sichergestellt werden, dass die Datenbasis in allen Datenbankeinrichtungen 10 der einzelnen mobilen Bewegungskomponenten 4 stets auf dem gleichen Stand sind. Dafür könnte sich anbieten, die stationären Referenzeinrichtungen 24 derart einzurichten, dass eine Prüfsumme einer Datenbasis von jeder mobilen Bewegungskomponente 22 erfasst wird, um die Prüfsummen aus sämtlichen mobilen Bewegungskomponenten 22 miteinander oder mit einer vorgegebenen Prüfsumme zu vergleichen. Alternativ ist selbstverständlich möglich, auch die stationäre Referenzeinrichtung 24 mit einer entsprechenden Datenbankeinrichtung 10 auszustatten, da zum Übertragen der erfassten Daten der Referenzeinrichtung 24 ohnehin eine Datenverbindungseinrichtung notwendig ist.
3 stellt in Grundzügen das erfindungsgemäße Verfahren dar. Mit einer stationären Referenzeinrichtung wird die mobile Bewegungskomponente unter Bildung von positionsabhängigen Erfassungsdaten erfasst 28, wobei bevorzugt direkt vorher oder direkt anschließend Bauteilidentifikationsdaten über eine Leseeinrichtung 20 eingelesen werden 30. Die Erfassungsdaten werden an eine Recheneinheit übertragen, die anschließend eine absolute Position der mobilen Bewegungskomponente 4 berechnen könnte. Zusätzlich dazu kann ein weiterer Satz positionsabhängiger Erfassungsdaten an die Recheneinheit übermittelt werden 34, um die Berechnung der absoluten Position zu stützen.
Wie vorangehend dargestellt, kann das Bilden von positionsabhängigen Erfassungsdaten das optische Erfassen 36 mit einer oder mehreren optischen Erfassungseinrichtungen ebenso umfassen wie das Aussenden eines Signals, welches von der mobilen Bewegungskomponente empfangen und wieder zurückgesendet wird, wonach es durch erneutes Empfangen von der Referenzeinrichtung unter Berücksichtigung der Laufzeit zu einer Generierung 38 von Erfassungsdaten führt. Für die Erfassung von Positionen in einem dreidimensionalen Raum wären dann dementsprechend drei oder mehr stationäre Referenzeinrichtungen notwendig.
Beispielhaft zeigt 4 ein Flugzeug 40, welches eine Kabine 42 aufweist, in der ein System wie in 1 dargestellt angeordnet ist. Beispielhaft werden in Ausschnitten zwei ortsfeste Referenzeinrichtungen 2 gezeigt sowie eine hierzu bewegbare mobile Bewegungskomponente 4. Ist die Kabine 42 in mehrere Abschnitte unterteilt, können auch weitere ortsfeste Referenzeinrichtungen 2 vorhanden sein, zu denen eine relative Position der mobilen Bewegungskomponente 4 erfassbar ist. Die Darstellung in 4 ist demnach nicht als abgeschlossen anzusehen.
Ergänzend sei darauf hinzuweisen, dass „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „ein“ oder „einer“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.

Claims

System zum Überprüfen der Positionierung von Bauteilen, aufweisend – eine Leseeinrichtung (20) zum Einlesen von Bauteilidentifizierungsinformationen, die in einem räumlich begrenzten Bereich um ein zu überprüfendes Bauteil durch eine Identifikationseinrichtung bereitgestellt werden, – eine Lokalisierungseinrichtung mit mindestens einer ortsfesten Referenzeinrichtung (2, 24) und einer relativ dazu beweglichen Bewegungskomponente (4, 22) und – eine Recheneinheit (6); wobei die Leseeinrichtung (20) und die Lokalisierungseinrichtung mit der Recheneinheit (6) verbindbar sind, und wobei die Recheneinheit (6) dazu eingerichtet ist, eine Relativposition der Bewegungskomponente (4, 22) zu der mindestens einen Referenzeinrichtung (2, 24) in dem räumlich begrenzten Bereich um das zu überprüfende Bauteil zu erfassen, ein Datenpaar aus der erfassten Relativposition mit über die Leseeinrichtung (20) eingelesenen Bauteilidentifizierungsinformationen zu bilden und mit vordefinierten Datenpaaren zu vergleichen.
System nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Datenbankeinheit (10), wobei die Datenbankeinheit (10) dazu eingerichtet ist, Bauteilpositionen und Bauteilidentifizierungen als vordefinierte Datenpaare miteinander zu korrelieren und wobei die Recheneinheit (6) mit der Datenbankeinheit (10) zum Abfragen von Daten mit der Datenbankeinheit (10) verbunden ist.
System nach Anspruch 2, wobei die Recheneinheit (6) dazu eingerichtet ist, eingelesene Bauteilidentifizierungsinformationen eines Bauteils an die Datenbankeinheit (10) zu übertragen und damit korrelierte Positionsdaten aus einem vordefinierten Datenpaar abzurufen.
System nach Anspruch 3, wobei die Recheneinheit (6) dazu eingerichtet ist, die erfasste Relativposition der Bewegungskomponente (4, 22) mit den in der Datenbankeinheit (10) abgelegten korrelierten Positionsdaten zu vergleichen.
System nach Anspruch 4, wobei die Recheneinheit (6) aus der Relativposition unter Verwendung von Positionsdaten der mindestens einen Referenzeinrichtung (2, 24) in einem Raum mit vordefinierten geometrischen Erstreckungsdaten vor Abfragen der korrelierten Positionsdaten eine Absolutposition des Bauteils berechnet.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Referenzeinrichtung (2, 24) eine Sendeeinrichtung (26) aufweist, die ein von der Bewegungskomponente (4, 22) empfangbares Signal aussendet, wobei die Lokalisierungseinrichtung oder die Recheneinheit (6) dazu eingerichtet ist, aus einer Laufzeit des von der mindestens einen Referenzeinrichtung (2, 24) ausgesandten Signals eine Relativposition der Bewegungskomponente (4, 22) zu der Referenzeinrichtung (2, 24) zu bestimmen.
System nach Anspruch 6, wobei die Lokalisierungseinrichtung mehrere Referenzeinrichtungen (2, 24) aufweist und wobei die Recheneinheit (6) oder die Lokalisierungseinrichtung dazu eingerichtet ist, Laufzeitdifferenzen zwischen den Signalen der einzelnen Referenzeinrichtungen (2, 24) zu der Bewegungskomponente (4, 22) zu ermitteln und aus den Laufzeitdifferenzen die Relativposition der Bewegungskomponente (4, 22) zu den Referenzeinrichtungen (2, 24) zu ermitteln.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die mindestens eine Referenzeinrichtung (2, 24) einen oder mehrere optische Bildaufnehmer (12) aufweist und dazu eingerichtet ist, eine Laufbahn der Bewegungskomponente (4, 22) zu erfassen.
System nach Anspruch 8, wobei die Bewegungskomponente (4, 22) einen von der mindestens einen Referenzeinrichtung (2, 24) erfassbaren Markierungskörper (14) aufweist.
System nach Anspruch 9, wobei der Markierungskörper (14) eine Lichtquelle mit einstellbarer Farbe ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lokalisierungseinrichtung ferner mindestens einen zusätzlichen Sensor (16, 17) aus einer Gruppe von zusätzlichen Sensoren aufweist, die Gruppe aufweisend: – eine mit der Bewegungskomponente (4, 22) mechanisch verbundene Trägheitsmesseinrichtung (16), die dazu eingerichtet ist, Beschleunigungen in mindestens einer räumlichen Ebene zu erfassen, und – ein Magnetometer (17), wobei der mindestens eine zusätzliche Sensor (16, 17) dazu eingerichtet ist, erfasste Daten der Lokalisierungseinrichtung bereitzustellen.
System nach Anspruch 11, wobei die Lokalisierungseinrichtung oder die Recheneinheit (6) dazu eingerichtet ist, die Positionsbestimmung der Bewegungskomponente (4, 22) relativ zu der mindestens einen Referenzeinrichtung (2, 24) mit den von dem mindestens einen zusätzlichen Sensor (16, 17) bereitgestellten Daten zu stützen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bewegungskomponente (4, 22), die Leseeinrichtung (20) und die Recheneinheit (6) in ein mobiles Gerät integriert sind, welches eine Anzeigeeinheit (23) und eine Bedieneinheit (25) aufweist.
Verfahren zum Identifizieren von Bauteilen, aufweisend die Schritte: – Erfassen (28) der Relativposition einer mobilen Bewegungskomponente (4, 22) zu mindestens einer ortsfesten Referenzeinrichtung (2, 24) in einem räumlich begrenzen Bereich um ein zu überprüfendes Bauteil, – Einlesen (30) von Bauteilidentifizierungsinformationen, die in dem räumlich begrenzten Bereich um das zu überprüfende Bauteil von einer Identifikationseinrichtung bereitgestellt werden, über eine Leseeinrichtung (20); – Vergleichen (32) eines Datenpaares aus der erfassten Relativposition und den eingelesenen Bauteilidentifizierungsinformationen mit vordefinierten Datenpaaren.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Erfassen der Relativposition das optische Erfassen (36) einer Laufbahn eines Markierungskörpers (14) der mobilen Bewegungskomponente (4, 22) umfasst, wobei die mindestens eine Referenzeinrichtung (2, 24) als optischer Bildaufnehmer ausgeführt ist.