DE102015214858A1

DE102015214858A1 - Method and system for creating a three-dimensional model of a production environment and resources

Info

Publication number: DE102015214858A1
Application number: DE102015214858.0A
Authority: DE
Inventors: Christian Patron; Matthias Schindler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-08-04
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2017-02-09

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Erstellen eines dreidimensionalen Modells einer Umgebung (1), insbesondere einer Produktionsumgebung, mit einer Anzahl an Objekten (2, 3, 4), insbesondere Produktionsressourcen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst in einem Schritt a) das Anordnen zumindest eines Markers (7) an einem zu vermessenden Objekt (2, 3, 4), wobei einem jeweiligen Marker (7) zumindest ein eindeutiges Informationsdatum zugeordnet ist. In einem Schritt b) wird die Umgebung (1) mit einer Abtastvorrichtung (5) abgetastet, um aus einem von Objekten (2, 3, 4) der Umgebung (1) reflektierten Signal eine diskrete Menge von Abtastpunkten der Umgebung (1) zu ermitteln. In Schritt c) erfolgt das Übertragen zumindest des eindeutigen Informationsdatums des zumindest einen Markers (7) an eine Recheneinheit (12), während oder nachdem der Marker (7) durch die Abtastvorrichtung (5) abgetastet wird oder wurde. Schließlich wird in einem Schritt d) eine Oberflächengeometrie aus der diskreten Menge an abgetasteten Daten ermittelt, wobei zusätzlich dem jeweiligen eindeutigen Informationsdatum zugeordnete Objektdaten, die geometrische und/oder nicht-geometrische Daten umfassen, verarbeitet werden.The invention describes a method for creating a three-dimensional model of an environment (1), in particular a production environment, with a number of objects (2, 3, 4), in particular production resources. The inventive method comprises in a step a) arranging at least one marker (7) on an object to be measured (2, 3, 4), wherein a respective marker (7) is associated with at least one unique information date. In a step b), the environment (1) is scanned with a scanning device (5) in order to determine from a signal reflected from objects (2, 3, 4) of the environment (1) a discrete set of sampling points of the environment (1) , In step c), at least the unique information data of the at least one marker (7) is transmitted to a computing unit (12) during or after the marker (7) is scanned by the scanning device (5). Finally, in a step d), a surface geometry is determined from the discrete quantity of sampled data, with object data additionally associated with the respective unique information datum, which comprise geometrical and / or non-geometric data, being processed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen eines dreidimensionalen Modells einer Umgebung, insbesondere Produktionsumgebung, mit einer Anzahl an Objekten, insbesondere Produktionsressourcen. Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Marker und ein System zum Erstellen eines dreidimensionalen Modells, welches eine Abtastvorrichtung und zumindest einen erfindungsgemäßen Marker umfasst. The invention relates to a method for creating a three-dimensional model of an environment, in particular a production environment, with a number of objects, in particular production resources. The invention further relates to a marker and a system for creating a three-dimensional model comprising a scanning device and at least one marker according to the invention.

Laserscanning oder Laserabtastung bezeichnet das zeilen- oder rasterartige Überstreichen von Oberflächen oder Körpern mit einem Laserstrahl, um diese zu vermessen, zu bearbeiten oder um ein Bild zu erzeugen. Sensoren, die den Laserstrahl entsprechend ablenken, heißen Laserscanner. Ein Laserscanner besteht aus einem Scan- oder Abtastkopf und einer Treiber- und Ansteuerelektronik. Beim Laserscanning wird die Oberflächengeometrie von Gegenständen, z.B. mittels Pulslaufzeit, Phasendifferenz im Vergleich zu einer Referenz oder durch Triangulation von Laserstrahlen, digital erfasst. Dabei entsteht eine diskrete Menge von Abtastpunkten, die als Punktwolke bezeichnet wird. Die Koordinaten der gemessenen Punkte werden aus den Winkeln und der Entfernung in Bezug zu einem Ursprung, z.B. dem Standort des Laserscanners, ermittelt. Das dreidimensionale Laserscanning liefert als Ergebnis eine dreidimensionale Punktwolke und somit ein vollständiges Abbild einer Messszene. Anhand der Punktwolke werden beispielsweise Einzelmaße, wie z.B. Längen und Winkel, bestimmt oder es wird aus ihr eine geschlossene Oberfläche konstruiert und zur Visualisierung verwendet. Dadurch ist es beispielsweise möglich, im Umfeld von Produktionsanlagen, ein vollständiges dreidimensionales Modell der Produktionsumgebung mit einer darin angeordneten Anzahl an Produktionsressourcen zu erstellen. Produktionsressourcen können beispielsweise Roboter, Maschinen, Werkzeuge, Wände, Säulen, Träger oder andere Gegenstände sein. Laser scanning or laser scanning refers to the line or raster-like sweeping of surfaces or bodies with a laser beam in order to measure, process or create an image. Sensors that deflect the laser beam accordingly are called laser scanners. A laser scanner consists of a scanning or scanning head and a driver and control electronics. In laser scanning, the surface geometry of objects, e.g. by means of pulse transit time, phase difference in comparison to a reference or by triangulation of laser beams, recorded digitally. This results in a discrete set of sampling points, which is referred to as a point cloud. The coordinates of the measured points are determined from the angles and the distance with respect to an origin, e.g. the location of the laser scanner. As a result, three-dimensional laser scanning yields a three-dimensional point cloud and thus a complete image of a measurement scene. On the basis of the point cloud, for example, individual dimensions, such as Lengths and angles, determined or it is constructed from a closed surface and used for visualization. This makes it possible, for example, to create a complete three-dimensional model of the production environment with a number of production resources arranged therein in the vicinity of production plants. Production resources can be, for example, robots, machines, tools, walls, columns, carriers or other objects.

Ein Verfahren zur Detektion bzw. Lageerkennung von bekannten Objekten ist beispielsweise aus der EP 0 364 614 A1 bekannt. Als Kriterium für die Erkennung der Lage und Orientierung des bekannten Körpers bezüglich einer Referenzlage wird die Berechnung der Trägheitsmomente der Schnittlinie zwischen einer Körperoberfläche eines Messobjekts, das der an sich bekannte Körper ist, und einem virtuellen Volumenprimitiv, sowie einer daran anschließenden Hauptachsentransformation genutzt. A method for detection or position detection of known objects is for example from the EP 0 364 614 A1 known. As a criterion for the recognition of the position and orientation of the known body with respect to a reference position, the calculation of the moments of inertia of the line of intersection between a body surface of a measurement object, which is the body known per se, and a virtual volume primitive, and a subsequent main axis transformation is used.

Die US 2011/052263 A1 offenbart einen Scanner, mit dem die Erstellung einer dreidimensionalen Abbildung einer Umgebung ermöglicht wird. The US 2011/052263 A1 discloses a scanner that allows the creation of a three-dimensional image of an environment.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das die Erstellung eines dreidimensionalen Modells einer Umgebung, insbesondere einer Produktionsumgebung mit einer Anzahl an Produktionsressourcen, ermöglicht, wobei der Detaillierungsgrad des Modells verbessert werden soll. It is an object of the present invention to provide a method that enables the creation of a three-dimensional model of an environment, in particular a production environment with a number of production resources, wherein the level of detail of the model should be improved.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Hilfsmittel anzugeben, welche die effiziente Durchführung des Verfahrens ermöglichen. Another object of the invention is to provide an aid which enables the efficient implementation of the method.

Es ist schließlich Aufgabe der Erfindung, ein System zum Erstellen eines dreidimensionalen Modells einer Umgebung anzugeben, welches die schnelle Durchführung des Verfahrens bei verbessertem Detaillierungsgrad erlaubt. It is finally an object of the invention to provide a system for creating a three-dimensional model of an environment, which allows the rapid implementation of the method with improved level of detail.

Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruches 1, ein Computerprogrammprodukt gemäß den Merkmalen des Anspruches 12, einen Marker gemäß den Merkmalen des Anspruches 13, und ein System gemäß den Merkmalen des Anspruches 18. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. These objects are achieved by a method according to the features of claim 1, a computer program product according to the features of claim 12, a marker according to the features of claim 13, and a system according to the features of claim 18. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims ,

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren eines dreidimensionalen Modells einer Umgebung mit einer Anzahl an Objekten. Bei der Umgebung handelt es sich insbesondere um eine Produktionsumgebung mit Produktionsressourcen. Solche Produktionsressourcen können beispielsweise Roboter, Maschinen, Werkzeuge, usw. sein. Andere Objekte sind beispielsweise Wände, Säulen, Träger oder andere Gegenstände in der Umgebung. Das Verfahren umfasst die Schritte:

a) Anordnen zumindest eines Markers an einem zu vermessenden Objekt, wobei einem jeweiligen Marker zumindest ein eindeutiges Informationsdatum, z.B. ein eindeutiges Identifikationsdatum bzw. ein eindeutiger Identifikationsdatensatz, zugeordnet ist. Das Informationsdatum kann beispielsweise in dem jeweiligen Marker gespeichert sein. Das Informationsdatum kann elektronisch gespeicherte Zeichen, Angaben und/oder Informationen umfassen. Das eindeutige Informationsdatum kann auch optisch auslesbar sein.
b) Abtasten der Umgebung mit einer Abtastvorrichtung, um aus einem von Objekten der Umgebung reflektierten Signal eine diskrete Menge von Abtastpunkten der Umgebung zu ermitteln. Als Abtastvorrichtung kann z.B. ein Laserscanner genutzt werden. Weitere Systeme, die etwa auf elektromagnetischen Wellen (die nicht unter die Kategorie sichtbares Licht respektive Laser fallen) oder Funk basieren, als auch Systeme, die mit mechanischen Wellen (mit einem oder mehreren Signalemittern) arbeiten, sind ebenfalls als Abtastvorrichtung geeignet.
c) Übertragen zumindest des eindeutigen Informationsdatums des zumindest einen Markers an eine Recheneinheit, während oder nachdem der Marker durch die Abtastvorrichtung abgetastet wird oder wurde. Die Übertragung des eindeutigen Informationsdatums kann zeitgleich mit der Abtastung des betreffenden Markers mit der Abtastvorrichtung erfolgen. Erfolgt die Übertragung des eindeutigen Informationsdatums nachdem der Marker durch die Abtastvorrichtung abgetastet wurde, so ist hierunter ein zeitlicher Versatz mit einer vorgegebenen Zeitspanne zu verstehen. Dabei soll insbesondere eine zeitliche Korrelation zwischen dem Abtasten der Umgebung bzw. des Markers und dem Übertragen des Informationsdatums bestehen. So kann das Informationsdatum beispielsweise nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer nach dem Abtasten des Markers durch die Abtastvorrichtung an die Recheneinheit übertragen werden, so dass beispielsweise sichergestellt ist, dass die Abtastung der Umgebung bereits beendet ist. In beiden Varianten stellt die Abtastung des Markers durch die Abtastvorrichtung ein Triggerevent für die Übertragung des Informationsdatums an die Recheneinheit dar.
d) Ermittlung einer Oberflächengeometrie aus der diskreten Menge an abgetasteten Daten, wobei zusätzlich dem jeweiligen eindeutigen Informationsdatum zugeordnete Objektdaten, die geometrische und/oder nicht-geometrische Daten umfassen, verarbeitet werden. Nicht-geometrische Objektdaten sind beispielsweise Schaltpläne, das Zeitverhalten eines Objekts (z.B. einer Werkzeugmaschine), Funktionsbeschreibungen, Beschreibungen allgemeiner Art, eine Art einer integrierten Steuerung, eine Information über einen implementierten Steuerungscode, Messdaten, eine IP-Adresse, Wartungsinformationen und dergleichen. Unter geometrischen Daten sind Daten z.B. eines CAD-Modells oder vereinfachte geometrische Daten des durch den Laserscanner abgetasteten Objekts zu verstehen.

The object is achieved by a method of a three-dimensional model of an environment with a number of objects. In particular, the environment is a production environment with production resources. Such production resources may be, for example, robots, machines, tools, etc. Other objects include walls, pillars, beams, or other objects in the area. The method comprises the steps:

a) arranging at least one marker on an object to be measured, wherein a respective marker at least a unique information date, such as a unique identification date or a unique identification data set is assigned. The informational date can be stored, for example, in the respective marker. The informational date may include electronically stored characters, indications and / or information. The unique information date can also be optically readable.
b) scanning the environment with a scanning device to determine a discrete set of sampling points of the environment from a signal reflected from objects of the environment. As a scanning device, for example, a laser scanner can be used. Other systems based on electromagnetic waves (which do not fall under the category of visible light or laser) or radio, as well as systems that use mechanical waves (with one or more signal emitters) are also suitable as a scanning device.
c) transmitting at least the unique information data of the at least one marker to a computing unit during or after the marker is scanned by the scanning device. The transmission of the unique information data can be carried out simultaneously with the scanning of the relevant marker with the scanning device. If the transmission of the unique information data after the marker has been scanned by the scanning device, this is to be understood as a time offset with a predetermined period of time. In particular, there should be a temporal correlation between the scanning of the environment or of the marker and the transmission of the information data. Thus, for example, after a predetermined period of time has elapsed after the marker has been scanned, the informational date can be transmitted by the scanning device to the arithmetic unit, thus ensuring, for example, that the scanning of the surroundings has already ended. In both variants, the scanning of the marker by the scanning device is a trigger event for the transmission of the information data to the arithmetic unit.
d) Determining a surface geometry from the discrete amount of sampled data, wherein in addition to the respective unique information data associated object data that includes geometric and / or non-geometric data processed. Non-geometrical object data are, for example, circuit diagrams, the time behavior of an object (eg a machine tool), functional descriptions, general descriptions, a type of integrated control, information about an implemented control code, measurement data, an IP address, maintenance information and the like. Geometric data is to be understood as meaning, for example, a CAD model or simplified geometric data of the object scanned by the laser scanner.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden durch Abtastung gewonnene Daten mit weiteren Daten angereichert, welche nicht durch Abtastung gewonnen werden. Die weiteren Daten können wahlweise direkt von dem Marker zu der Recheneinheit übertragen werden. Alternativ können diese auch anhand des von dem Marker zu der Recheneinheit übertragenen eindeutigen Informationsdatums gewonnen werden. In the method according to the invention, data obtained by sampling are enriched with further data which are not obtained by sampling. The further data can optionally be transmitted directly from the marker to the arithmetic unit. Alternatively, these can also be obtained from the unique information date transmitted from the marker to the arithmetic unit.

Dieses Vorgehen erlaubt es beispielsweise, das durch Abtastung gewonnene dreidimensionale Modell eines Objekts durch zugeordnete Objektdaten zu ergänzen. Beispielsweise können die zusätzlichen Objektdaten eine vollständige Geometrie des Objekts umfassen. Dadurch können beispielsweise solche Bereiche eines von dem Laserscanner abgetasteten Objekts, welche aufgrund von Abschattung nicht abtastbar sind, mit Hilfe der zusätzlichen Objektdaten ergänzt werden, so dass das Objekt vollständig in dem dreidimensionalen Modell enthalten ist. This procedure makes it possible, for example, to supplement the three-dimensional model of an object obtained by scanning with associated object data. For example, the additional object data may include a complete geometry of the object. As a result, for example, those areas of an object scanned by the laser scanner, which can not be scanned due to shadowing, can be supplemented with the aid of the additional object data, so that the object is completely contained in the three-dimensional model.

Andererseits ist es möglich, in dem dreidimensionalen Modell ein vereinfachtes Modell eines Objekts zu hinterlegen, um Speicherplatz einzusparen. Das durch Abtastung gewonnene dreidimensionale Modell erfasst ein Objekt mit all seinen Details. Hierdurch ergibt sich eine große Datenmenge, welche im weiteren Verlauf verarbeitet und gespeichert werden muss. Dies kann dadurch vereinfacht werden, dass anhand der einem abgetasteten Objekt zugeordneten Objektdaten auf vereinfachte geometrische Daten zurückgegriffen wird, bei dem beispielsweise nicht notwendige Details nicht enthalten sind. Dadurch kann eine zu verarbeitende und zu speichernde Datenmenge signifikant reduziert werden. On the other hand, it is possible to deposit a simplified model of an object in the three-dimensional model in order to save storage space. The three-dimensional model obtained by scanning captures an object with all its details. This results in a large amount of data, which must be processed and stored in the course. This can be simplified by using simplified geometric data based on the object data assigned to a scanned object, in which, for example, unnecessary details are not contained. As a result, a data volume to be processed and stored can be significantly reduced.

Die zusätzlichen Objektdaten können, wie beschrieben, auch nicht-geometrische Daten umfassen. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, neben den statisch abgetasteten Daten des dreidimensionalen Modells Bewegungsdaten eines Objekts zu berücksichtigen. Anhand solcher in den zusätzlichen Objektdaten gespeicherten Informationen kann beispielsweise ein Arbeitsbereich, aber auch ein zeitliches Verhalten des abgetasteten Objekts berücksichtigt werden. The additional object data, as described, may also include non-geometric data. This makes it possible, for example, to take into account movement data of an object in addition to the statically sampled data of the three-dimensional model. Based on such information stored in the additional object data, for example, a work area, but also a temporal behavior of the scanned object can be taken into account.

Die Verarbeitung der zusätzlichen Objektdaten kann dazu führen, dass das zu ermittelnde dreidimensionale Modell gegenüber der tatsächlichen Abtastung verändert und/oder ergänzt wird. Alternativ oder zusätzlich können die einem Objekt zugeordneten Daten auch als später aufzurufende Kontextdaten bereitgestellt werden. Dies betrifft beispielsweise Schaltpläne, Bedienungsanleitungen, die Steuerung betreffende Informationen und dergleichen. The processing of the additional object data may result in the three-dimensional model to be determined being changed and / or supplemented with respect to the actual sampling. Alternatively or additionally, the data associated with an object can also be provided as context data to be called later. This relates, for example, to circuit diagrams, operating instructions, information concerning the control and the like.

Insbesondere ermöglicht es das vorgeschlagene Verfahren, das dreidimensionale Modell mit einer geringeren Anzahl an Messungen, d.h. Abtastungen mit einer Abtastvorrichtung, zu erstellen und mit weiteren Informationen anzureichern. In particular, the proposed method enables the three-dimensional model with a smaller number of measurements, i. Scans with a scanner, to create and enrich with other information.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung ermittelt die Abtastvorrichtung aus dem reflektierten Signal das Abtasten eines der Marker. Insbesondere kann die Abtastvorrichtung die Abtastdaten verarbeiten, um den Marker anhand einer charakteristischen Oberflächeneigenschaft zu ermitteln. Zweckmäßigerweise erfolgt dies durch einen Vergleich der Abtastdaten mit zuvor ermittelten und gespeicherten Referenzdaten. Dadurch kann dem Marker bzw. dessen Position in den Abtastdaten zumindest das zugehörige Informationsdatum zugeordnet werden. According to an expedient embodiment, the scanning device determines the scanning of one of the markers from the reflected signal. In particular, the scanner may process the scan data to determine the marker based on a characteristic surface property. Appropriately, this is done by comparing the sample data with previously determined and stored reference data. As a result, at least the associated information date can be assigned to the marker or its position in the scan data.

Das Ermitteln des zumindest einen Markers kann in Echtzeit durchgeführt werden. Alternativ kann das Ermitteln des zumindest einen Markers auch nach Beendigung der Abtastung der Umgebung durchgeführt werden. The determination of the at least one marker can be carried out in real time. Alternatively, the determination of the at least one marker can also be carried out after completion of the scanning of the environment.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zudem vorgesehen sein, dass ein aktuell abgetasteter Marker der Abtastvorrichtung das Abtasten mitteilt. Hierzu kann insbesondere die Abtastvorrichtung als reflektiertes Signal ein von dem Marker manipuliertes Signal empfangen, wobei die Detektion des manipulierten Signals das gegenwärtige Abtasten des Markers anzeigt. Das von der Abtastvorrichtung ausgesendete Abtastsignal kann als elektromagnetische Schwingung angesehen werden. Durch entsprechende Ausgestaltung des Markers kann diese elektromagnetische Schwingung manipuliert werden, so dass eine entsprechende Information an die Abtastvorrichtung bzw. die Recheneinheit übermittelbar ist. In the method according to the invention, it can also be provided that a currently scanned marker of the scanning device notifies the scanning. For this purpose, in particular, the scanning device may receive as a reflected signal a signal manipulated by the marker, the detection of the manipulated signal indicating the current scanning of the marker. The scanning signal emitted by the scanning device can be regarded as electromagnetic oscillation. By appropriate design of the marker, this electromagnetic oscillation can be manipulated, so that a corresponding information to the scanning device or the arithmetic unit can be transmitted.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann ein jeweiliges eindeutiges Informationsdatum einem Abtastpunkt oder einer Menge von Abtastpunkten, insbesondere dem oder den Abtastpunkten des zugeordneten Markers oder des Objekts zugeordnet werden. Umfassen die Objektdaten Kontextinformationen, wie z.B. eine Bedienungsanleitung, welche nicht unmittelbar in die Abtastdaten gerechnet werden können, so können diese z.B. einem einzigen Abtastpunkt des betreffenden Objekts zugeordnet werden. Ebenso ist es möglich, die Objektdaten einer Menge von Abtastpunkten zuzuordnen, um beispielsweise deren Zugehörigkeit zu einem abgetasteten Objekt anzuzeigen. According to a further embodiment, a respective unique information date can be assigned to a sampling point or to a set of sampling points, in particular to the sampling point (s) of the associated marker or object. The object data includes context information, such as an instruction manual, which can not be calculated directly into the sampling data, these may e.g. be associated with a single sampling point of the object in question. It is also possible to associate the object data with a set of sampling points, for example to indicate that they belong to a scanned object.

Das eindeutige Informationsdatum und die optionalen Objektdaten können an die Recheneinheit übertragen werden, solange ein jeweiliger Marker von einem Abtastsignal der Abtastvorrichtung bestrahlt wird. Gemäß dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, die Informationsübertragung in dem reflektierten Signal vorzunehmen. Dazu ist es erforderlich, dass der jeweilige Marker, welcher die Manipulation des Abtastsignals vornimmt, von der Abtastvorrichtung angestrahlt wird. Hierzu kann es zweckmäßig sein, wenn das von der Abtastvorrichtung ausgesendete Abtastsignal gebündelt ist, um einen gezielten, eng umgrenzten Bereich anzustrahlen. Hierzu kann die Abtastvorrichtung eine entsprechende Fokussiereinheit in Gestalt einer Linse (Glaslinse oder elektromagnetische Linse) bzw. ein Linsensystem umfassen, wobei letzteres über eine variable, aktiv einstellbare Brennweite verfügen kann. The unique information data and the optional object data may be transmitted to the arithmetic unit as long as a respective marker is irradiated by a scanning signal of the scanning device. According to this embodiment, it is provided to carry out the information transmission in the reflected signal. For this purpose, it is necessary for the respective marker, which performs the manipulation of the scanning signal, to be illuminated by the scanning device. For this purpose, it may be expedient if the scanning signal emitted by the scanning device is bundled in order to illuminate a specific, narrowly delimited area. For this purpose, the scanning device may comprise a corresponding focusing unit in the form of a lens (glass lens or electromagnetic lens) or a lens system, the latter having a variable, actively adjustable focal length.

Neben einer Abtastvorrichtung, die elektromagnetische Wellen aussendet, kann auch eine Abtastvorrichtung verwendet werden, die zur Ausstrahlung mechanischer Schwingungen ausgebildet ist. Durch diese können durch Bündelung verschiedener Schallwellen Interferenzen hervorgerufen werden. Dazu umfasst der Scanner vorzugsweise eine oder mehrere Quellen mechanischer Schwingungen, deren Frequenz beeinflussbar bzw. einstellbar ist. Die Orientierung der Schwingungsquellen oder ihre Position zueinander ist zweckmäßigerweise änderbar, um für einen eng umgrenzten lokalen Bereich eine Interferenz zu beeinflussen, um Informationen zu übertragen. In addition to a scanning device that emits electromagnetic waves, a scanning device can be used which is designed to emit mechanical vibrations. These can cause interference by bundling different sound waves. For this purpose, the scanner preferably comprises one or more sources of mechanical vibrations whose frequency can be influenced or adjusted. The orientation of the vibration sources or their position relative to one another is expediently changeable in order to influence interference for a narrow local area in order to transmit information.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung werden die Objektdaten von dem zumindest einen Rechner zusätzlich zu dem eindeutigen Informationsdatum an die Recheneinheit übertragen. Alternativ können die Objektdaten anhand des eindeutigen Informationsdatums von der Recheneinheit aus einer Datenbank ermittelt werden. According to a further refinement, the object data are transmitted from the at least one computer to the arithmetic unit in addition to the unique information datum. Alternatively, the object data can be determined based on the unique information data from the arithmetic unit from a database.

Die Erfindung schafft ferner ein Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher einer digitalen Recheneinheit geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte der vorher beschriebenen Verfahren ausgeführt werden, wenn das Produkt auf einer Recheneinheit läuft. Das Computerprogrammprodukt kann in Gestalt eines physikalischen Datenträgers, wie z.B. einer DVD, einer CD, einem USB-Speicher, einer Speicherkarte, aber auch in Gestalt einer über einen Kommunikationskanal übertragbaren Datei vorliegen. The invention further provides a computer program product that can be loaded directly into the internal memory of a digital processing unit and includes software code portions that perform the steps of the previously described methods when the product is run on a computing unit. The computer program product may be in the form of a physical medium such as a hard disk. a DVD, a CD, a USB memory, a memory card, but also in the form of a transferable via a communication channel file.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Marker zum Anbringen an einem Objekt, insbesondere einer Produktionsressource, für die Erstellung eines dreidimensionalen Modells einer Umgebung, insbesondere einer Produktionsumgebung, mit Hilfe einer Abtastvorrichtung. Der Marker umfasst eine Kommunikationseinrichtung zur Übertragung von Daten zu der Abtastvorrichtung oder einer anderen Recheneinheit. Die Daten umfassen zumindest ein dem Marker zugeordnetes, eindeutiges Informationsdatum. The object is further achieved by a marker for attachment to an object, in particular a production resource, for creating a three-dimensional model of an environment, in particular a production environment, with the aid of a scanning device. The marker comprises a communication device for transmitting data to the scanning device or another computing unit. The data comprise at least one unique information date associated with the marker.

Zweckmäßigerweise umfasst der Marker ein Mittel zur Manipulation eines Abtastsignals der Abtastvorrichtung, um zumindest das Informationsdatum an die Abtastvorrichtung zu übertragen. Das Abtastsignal kann eine Schwingung elektro-magnetischer Natur oder eine mechanische Schwingung sein. The marker expediently comprises a means for manipulating a scanning signal of the scanning device in order to transmit at least the information data to the scanning device. The scanning signal may be a vibration of electromagnetic nature or a mechanical vibration.

Der Marker kann weiterhin dazu ausgebildet sein, dass das Mittel zur Manipulation weitere Objektdaten an die Abtastvorrichtung oder eine Recheneinheit überträgt, solange der Marker von dem Abtastsignal der Abtastvorrichtung bestrahlt wird. The marker can furthermore be designed so that the means for manipulation transmits further object data to the scanning device or a computing unit as long as the marker is irradiated by the scanning signal of the scanning device.

Der Marker kann ferner eine Energieerzeugungseinheit umfassen, um dem Abtastsignal Energie zu entziehen, um die Kommunikationseinrichtung mit Energie zu versorgen. Hierzu können Effekte wie Resonanz, Fotoeffekt, Energiegewinnung aus Wärme, thermochemische oder thermo-elektrische Effekte, Schalldruck oder Induktion genutzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Marker eine Energieversorgungseinrichtung aufweisen, wie z.B. eine Batterie oder einen Akkumulator, um dessen Komponenten mit Energie zu versorgen. The marker may further comprise a power generation unit for depriving power of the sense signal to the communication device to provide energy. For this purpose, effects such as resonance, photo effect, energy production from heat, thermochemical or thermoelectric effects, sound pressure or induction can be used. Alternatively or additionally, the marker may have a power supply device, such as a battery or a rechargeable battery, to power its components.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist der Marker eine Form und/oder eine Oberflächenbeschaffenheit auf, so dass dieser durch eine Abtastvorrichtung maschinell erkennbar ist, um eine Zuordnung des Informationsdatums zu einem oder mehreren Abtastpunkten des Markers zu ermöglichen. According to a further expedient embodiment, the marker has a shape and / or a surface finish, so that it can be machine-detected by a scanning device in order to allow the information data to be assigned to one or more sampling points of the marker.

Die Erfindung wird weiter durch ein System zum Erstellen eines dreidimensionalen Modells einer Umgebung mit einer Anzahl an Objekten gelöst. Das System umfasst eine Abtastvorrichtung zur Abtastung der Umgebung, um aus einem von den Objekten der Umgebung reflektierten Signal eine diskrete Menge von Abtastpunkten der Umgebung zu ermitteln. Das System umfasst weiter zumindest einen Marker der oben beschriebenen Art mit einem jeweiligen eindeutigen Informationsdatum, wobei ein jeweiliger Marker an einem jeweiligen Objekt, das geometrische und/oder nicht-geometrische Eigenschaften aufweist, welche als Objektdaten in einem Speicher zum Auslesen nicht-flüchtig gespeichert sind, angebracht ist. Schließlich umfasst das System eine Recheneinheit zum Verarbeiten der diskreten Menge an abgetasteten Abtastpunkten der Abtastvorrichtung und Anreicherung eines oder einer Menge der Abtastpunkte mit den Objektdaten. Die Recheneinheit kann dabei eine Recheneinheit der Abtastvorrichtung sein. Die Recheneinheit kann auch eine davon unabhängige Recheneinheit sein, welche zum Datenaustausch mit der Abtastvorrichtung ausgebildet ist und ferner über Kommunikationsmittel umfasst, um das jeweilige eindeutige Informationsdatum des zumindest einen Markers zu empfangen. The invention is further solved by a system for creating a three-dimensional model of an environment having a number of objects. The system includes a scanning device for sensing the environment to determine a discrete set of sample points of the environment from a signal reflected from the objects of the environment. The system further comprises at least one marker of the type described above with a respective unique information date, wherein a respective marker on a respective object, the geometric and / or non-geometric properties, which are non-volatile stored as object data in a memory for reading , is appropriate. Finally, the system includes a computation unit for processing the discrete set of sampled sample points of the sampler and accumulating one or a plurality of sample points with the object data. The arithmetic unit can be an arithmetic unit of the scanning device. The arithmetic unit may also be an independent arithmetic unit, which is designed for data exchange with the scanning device and further comprises communication means to receive the respective unique information date of the at least one marker.

Der Speicher kann eine Datenbank sein, deren Inhalt durch die Recheneinheit auslesbar und verarbeitbar ist. Der Speicher kann alternativ oder zusätzlich Teil des Markers sein. The memory may be a database whose content can be read out and processed by the arithmetic unit. The memory may alternatively or additionally be part of the marker.

Darüber hinaus kann das System eine Kommunikationseinrichtung zum Empfang von Daten des zumindest einen Markers umfassen. In addition, the system may include a communication device for receiving data of the at least one marker.

Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments in the drawing. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zur Erstellung eines dreidimensionalen Modells einer Produktionsumgebung in einer Draufsicht; 1 a schematic representation of a system according to the invention for creating a three-dimensional model of a production environment in a plan view;

2 eine schematische Darstellung eines Laserscanners und eines Objekts in Gestalt einer Produktionsressource in einer Seitenansicht; 2 a schematic representation of a laser scanner and an object in the form of a production resource in a side view;

3 eine schematische Darstellung der Interaktion eines erfindungsgemäßen Laserscanners mit einem Zeigeelement; und 3 a schematic representation of the interaction of a laser scanner according to the invention with a pointing element; and

4 ein Flussdiagramm, das den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens illustriert. 4 a flowchart illustrating the flow of the inventive method.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zum Erstellen eines dreidimensionalen Modells einer Produktionsumgebung 1. Die Produktionsumgebung 1 umfasst eine Anzahl an Produktionsressourcen 2, 3, 4. Die Produktionsressourcen 2, 4 sind beispielsweise Bearbeitungsmaschinen oder -werkzeuge. Die Produktionsmaschine 2 stellt einen Knickarmroboter 3 mit beispielsweise drei Dreharmen 3A, 3B, 3C dar. Ein Arbeitsbereich des Knickarmroboters 3 ist mit dem Bezugszeichen 3D gekennzeichnet, wobei der Arbeitsbereich 3D in einem Bereich der Produktionsumgebung 1 zwischen der Produktionsressource 2 und der Produktionsressource 4 angeordnet ist. Lediglich beispielhaft umfasst die Produktionsressource eine erste Teilkomponente 4A und eine zweite Teilkomponente 4B, die in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Die Produktionsressource 3 vollführt lediglich beispielhaft im Rahmen eines Bearbeitungsprozesses eine Bewegung zwischen den beiden Produktionsressourcen 2 und 4, in dem beispielsweise ein Materialteil von der Produktionsressource 4 zu der Produktionsressource 2 bewegt, an der Produktionsressource 2 bearbeitet und anschließend zurück zur Produktionsressource 4 geführt wird. Der Arbeitsbereich 3D der Produktionsressource 3 wird daher lediglich temporär in Anspruch genommen. 1 shows a schematic representation of a system according to the invention for creating a three-dimensional model of a production environment 1 , The production environment 1 includes a number of production resources 2 . 3 . 4 , The production resources 2 . 4 are for example processing machines or tools. The production machine 2 represents an articulated robot 3 with, for example, three rotating arms 3A . 3B . 3C dar. A working area of the articulated robot 3 is with the reference numeral 3D characterized, wherein the work area 3D in one area of the production environment 1 between the production resource 2 and the production resource 4 is arranged. For example only, the production resource includes a first subcomponent 4A and a second subcomponent 4B which are arranged at a right angle to each other. The production resource 3 performs only as an example in the context of a processing process, a movement between the two production resources 2 and 4 in which, for example, a material part of the production resource 4 to the production resource 2 moved, at the production resource 2 edited and then back to the production resource 4 to be led. The workspace 3D the production resource 3 is therefore only used temporarily.

Um ein dreidimensionales Modell der Produktionsumgebung 1 erstellen zu können, ist die Ermittlung einer Oberflächengeometrie der Produktionsumgebung 1 erforderlich. Insbesondere ist im Rahmen des Verfahrens eine jeweilige Oberflächengeometrie der Produktionsressourcen 2, 3, 4 zu erstellen. Dies erfolgt mittels einer Abtastvorrichtung 5, hier beispielhaft in Gestalt eines Laserscanners 5, welcher in der Produktionsumgebung 1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel lediglich beispielhaft in der Draufsicht der schematischen Darstellung oben links angeordnet ist. In der Praxis werden Messungen von verschiedenen Messorten durchgeführt, um auch abgeschattete Bereiche berücksichtigen zu können. Die Produktionsressource 5 sendet von jedem Messort 11 in bekannter Weise ein Abtastsignal 5S aus, durch das ein zeilen- oder rasterartiges Überstreichen der Oberflächen der Produktionsressourcen 2, 3, 4 und anderer Körper (z.B. Säulen, Trageelemente, usw.) in der Produktionsumgebung 1 erfolgt, um diese zu vermessen. Bei der in 1 gezeigten relativen Anordnung des Laserscanners 5 und der Produktionsressourcen 2, 3, 4 ergeben sich z.B. die Abschattungen 22, d.h. Oberflächenbereiche, welche durch das Abtastsignal 5S aufgrund ihrer geometrischen Ausrichtung nicht erfassbar sind. Die verschiedenen Messungen werden dann miteinander kombiniert und zu einer vollständigen Oberflächengeometrie ergänzt, so dass die Abschattungen kompensiert sind. To create a three-dimensional model of the production environment 1 Creating a surface geometry of the production environment 1 required. In particular, in the context of the method is a respective surface geometry of the production resources 2 . 3 . 4 to create. This is done by means of a scanning device 5 , here by way of example in the form of a laser scanner 5 which is in the production environment 1 in the present embodiment, only by way of example in the plan view of the schematic representation is arranged at the top left. In practice, measurements are taken from different measuring locations so that shaded areas can be taken into account. The production resource 5 sends from every location 11 in a known manner a scanning signal 5S through a line or raster-like sweeping of the surfaces of the production resources 2 . 3 . 4 and other body (eg columns, stretcher, etc.) in the production environment 1 done to measure these. At the in 1 shown relative arrangement of the laser scanner 5 and production resources 2 . 3 . 4 eg the shadowing results 22 , ie surface areas, which by the scanning signal 5S can not be detected due to their geometric orientation. The different measurements are then combined and added to a complete surface geometry so that shading is compensated.

2 zeigt eine solche Messung von dem Messort 11 aus in einer seitlichen Ansicht, wobei die Anordnung des Laserscanners 5 relativ zu dem Dreharm 3A illustriert ist. Die genannten Elemente sind auf einem Boden 1B angeordnet. An dem Dreharm 3A ist ein Marker 7 angeordnet. Der Marker 7 umfasst zumindest ein das Objekt 3 identifizierendes Informationsdatum 8, z.B eine Inventarnummer und/oder eine Information über einen Gerätetyp des Objekts usw.. Das Informationsdatum 8 ist in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert. Zusätzlich kann das Informationsdatum 8 als optisch auslesbare Information auf dem Marker 7 angebracht sein. Der Marker 7 kann darüber hinaus optional als Objektdaten geometrische und/oder nicht-geometrische Informationen über das Objekt 3 in seinem Speicher vorhalten. 2 shows such a measurement of the site 11 off in a side view, the arrangement of the laser scanner 5 relative to the rotary arm 3A is illustrated. The named elements are on a ground 1B arranged. On the rotary arm 3A is a marker 7 arranged. The marker 7 at least one comprises the object 3 identifying information date 8th , eg an inventory number and / or information about a device type of the object etc. The information date 8th is stored in a non-volatile memory. Additionally, the informational date 8th as optically readable information on the marker 7 to be appropriate. The marker 7 In addition, optional as object data geometric and / or non-geometric information about the object 3 hold in his store.

Das Anordnen des Markers 7 an dem Objekt 3 entspricht dem ersten Schritt S41 des in 4 illustrierten Verfahrens. An welcher Stelle der Marker 7 angeordnet wird, ist unerheblich, solange sichergestellt ist, dass der Marker 7 von dem Abtastsignal 5S des Laserscanners 5 erfasst, d.h. abgetastet, werden kann. Zweckmäßigerweise ist nicht nur das Objekt 3 mit einem solchen Marker versehen. Vielmehr sind auch die beiden anderen Objekte 2 und 4 mit einem jeweiligen Marker versehen, welche voneinander unterscheidbare, eindeutige Informationsdaten tragen. Jeder Marker 7 verfügt über die Eigenschaft, dass er durch den Laserscanner 5 in den abgetasteten Daten maschinell erkennbar ist. Der Marker 7 kann beispielsweise durch seine Form und/oder Oberflächenbeschaffenheit eindeutig gekennzeichnet sein. Arranging the marker 7 on the object 3 corresponds to the first step S41 of FIG 4 illustrated method. At which point the marker 7 is arranged is irrelevant, as long as it is ensured that the marker 7 from the scanning signal 5S of the laser scanner 5 detected, ie sampled, can be. Conveniently, not only is the object 3 provided with such a marker. Rather, the other two objects are also 2 and 4 provided with a respective marker, which carry mutually distinguishable, unique information data. Every marker 7 has the property that it passes through the laser scanner 5 is mechanically recognizable in the scanned data. The marker 7 For example, it can be clearly identified by its shape and / or surface condition.

Das Informationsdatum 8 des Markers 7 ist, wie beschrieben, in einem Speicher 15 hinterlegt. Daneben umfasst der Marker 7, wie dies aus der schematischen Darstellung der 3 hervorgeht, vorzugsweise eine Kommunikationseinrichtung 13 sowie eine Recheneinheit 19, welche auf den Speicher 15 und die Kommunikationseinrichtung 16 zugreifen kann bzw. diese steuert. Neben dem Informationsdatum 8 kann der Marker 7 weitergehende Objektdaten 9 in dem Speicher 15 umfassen. The information date 8th of the marker 7 is, as described, in a memory 15 deposited. Next to it is the marker 7 as can be seen from the schematic illustration of 3 shows, preferably a communication device 13 as well as a computing unit 19 which on the memory 15 and the communication device 16 can access or control this. Next to the information date 8th can the marker 7 further object data 9 in the store 15 include.

Weiter kann der Marker 7 die Eigenschaft aufweisen, dass er, sobald eine elektromagnetische Schwingung bestimmter Wellenlänge und/oder eine mechanische Schwingung auf ihn trifft, diese Schwingung manipuliert wird. Beispielsweise kann der Marker 7 der Schwingung Energie entziehen, um seine Komponenten mit Energie zu versorgen. Hierzu können physikalische Effekte wie Resonanz, Fotoeffekt, Energiegewinnung aus Wärme, thermo-chemische Effekte, thermo-elektrische Effekte, Schalldruck oder Induktion genutzt werden. Beispielsweise kann hierdurch die Kommunikationseinrichtung betrieben werden. Next, the marker 7 have the property that it, as soon as an electromagnetic oscillation of a certain wavelength and / or a mechanical oscillation hits it, this oscillation is manipulated. For example, the marker 7 extract energy from the vibration to power its components. For this purpose, physical effects such as resonance, photo effect, energy production from heat, thermo-chemical effects, thermoelectric effects, sound pressure or induction can be used. For example, the communication device can be operated thereby.

Alternativ kann der Marker die auf ihn treffende Schwingung über ein passives Verfahren manipulieren, um hierdurch eine Information, wie z.B. das genannte Informationsdatum, an den Laserscanner zu übertragen. Alternatively, the marker may manipulate the vibration impinging on it by a passive method to thereby obtain information such as e.g. the said information date to be transmitted to the laser scanner.

Alternativ kann das Auftreffen der Schwingung auch dazu genutzt werden, über die Kommunikationseinrichtung 16 das Informationsdatum an die Recheneinheit 12 zu übertragen. Hierzu kann es zweckmäßig sein, dass der Marker eine eigene Energieversorgung, wie z.B. eine Batterie oder einen Akkumulator, aufweist. Alternatively, the impact of the vibration can also be used via the communication device 16 the information date to the arithmetic unit 12 transferred to. For this purpose, it may be expedient that the marker has its own energy supply, such as a battery or an accumulator.

Die Objektdaten 9 können nicht-geometrischer oder geometrischer Natur sein. Nicht-geometrische Objektdaten sind z.B. Schaltpläne, das Zeitverhalten eines Objekts (z.B. im Hinblick auf eine von dem Objekt durchgeführte Bewegung), Beschreibungen des Objekts, die Art einer in dem Objekt integrierten Steuerung, ein in dem Objekt implementierter Steuerungscode, Messdaten des Objekts (welche z.B. Auskunft über den Zustand des Objekts geben), eine IP-Adresse oder Wartungsinformationen. Geometrische Objektdaten sind beispielsweise geometrische Daten eines CAD-Modells in einem oder mehreren unterschiedlichen Detaillierungsgraden, wie z.B. vereinfachte geometrische Daten des Objekts. The object data 9 can be non-geometric or geometric in nature. Non-geometrical object data are eg circuit diagrams, the time behavior of an object (eg with respect to a movement performed by the object), descriptions of the object, the type of control integrated in the object, a control code implemented in the object, measurement data of the object (which eg give information about the state of the object), an IP address or maintenance information. Geometrical object data are, for example, geometric data of a CAD model in one or more different degrees of detail, such as simplified geometric data of the object.

Sind die Objektdaten 9 nicht in dem Speicher 15 des Markers 7 hinterlegt, so können diese in einer Datenbank 20 vorgehalten sein. Dabei besteht eine Zuordnung zwischen dem eindeutigen Informationsdatum 8 des Markers 7 und den Objektdaten 9 des Objekts, an welchem der Marker 7 angeordnet ist. Are the object data 9 not in the store 15 of the marker 7 deposited, so these can be in a database 20 be held up. There is an association between the unique information date 8th of the marker 7 and the object data 9 of the object to which the marker 7 is arranged.

Gemäß einem zweiten Schritt S42 des Verfahrens aus 4 erfolgt ein Abtasten der Umgebung 1 mit dem Laserscanner 5. Durch diesen Schritt wird aus einem von den Objekten 2, 4 der Umgebung reflektierten Signal eine diskrete Menge von Abtastpunkten der Umgebung ermittelt. Dieses Vorgehen ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt und dient zur dreidimensionalen Erstellung eines Modells der Umgebung. According to a second step S42 of the method 4 the environment is scanned 1 with the laser scanner 5 , This step becomes one of the objects 2 . 4 the signal reflected from the environment determines a discrete set of sample points of the environment. This procedure is known to the person skilled in the art from the prior art and serves for the three-dimensional creation of a model of the environment.

In einem dritten Schritt S43 erfolgt eine Übertragung des eindeutigen Informationsdatums 8 des Markers 7 an eine Recheneinheit 12, während oder nachdem der Marker durch den Laserscanner 5 abgetastet wird oder wurde. Die Abtastung des Markers 7 durch das Abtastsignal 5S ist somit ein Triggerereignis für die Übertragung des Informationsdatums 8. Die Übertragung des Informationsdatums 8 kann zeitgleich mit der Abtastung des Markers 7 durch den Laserscanner 5 erfolgen. Alternativ kann die Übertragung des Informationsdatums 8 an die Recheneinheit 12 auch zeitlich versetzt nach der Abtastung des Markers 7 erfolgen. Der zeitliche Versatz kann dabei vorgegeben oder zufällig sein. In a third step S43, the clear information date is transmitted 8th of Markers 7 to a computing unit 12 during or after the marker through the laser scanner 5 is sampled or was. The scan of the marker 7 through the scanning signal 5S is thus a trigger event for the transmission of the information date 8th , The transmission of the informational date 8th can coincide with the scanning of the marker 7 through the laser scanner 5 respectively. Alternatively, the transmission of the informational date 8th to the arithmetic unit 12 also offset in time after the scanning of the marker 7 respectively. The temporal offset can be predetermined or random.

Die Recheneinheit 12 kann, wie dies 3 zeigt, eine Recheneinheit des Laserscanners 5 sein, welche eine Abtasteinheit 13 des Laserscanners 5 steuert und darüber hinaus mit einer Kommunikationseinheit 14 in Verbindung steht. Die Recheneinheit 12 hat darüber hinaus Zugriff auf die bereits erwähnte Datenbank 20. Alternativ kann die Recheneinheit 12 auch eine von dem Laserscanner 5 getrennte Recheneinheit sein, welche dann zur Steuerung oder zumindest zum Datenaustausch mit dem Laserscanner 5 gekoppelt ist. Ebenso kann die Kommunikationseinheit 14 eine von dem Laserscanner 5 getrennte Einheit sein, welche beispielsweise mit der Recheneinheit 12 zu einer Funktionskomponente vereint ist. The arithmetic unit 12 can, like this 3 shows an arithmetic unit of the laser scanner 5 which is a scanning unit 13 of the laser scanner 5 controls and beyond with a communication unit 14 communicates. The arithmetic unit 12 also has access to the already mentioned database 20 , Alternatively, the arithmetic unit 12 also one of the laser scanner 5 be separate computing unit, which then to control or at least for data exchange with the laser scanner 5 is coupled. Likewise, the communication unit 14 one from the laser scanner 5 be separate unit, which, for example, with the arithmetic unit 12 is united to a functional component.

In einem vierten Schritt S44 des Verfahrens aus 4 erfolgt eine Ermittlung der Oberflächengeometrie aus abgetasteten Daten, welche mit dem Informationsdatum 8 zugeordneten Objektdaten 9 geometrischer und/oder nicht-geometrischer Natur angereichert werden. Hierdurch können beispielsweise die durch Abtastung ermittelten geometrischen Daten präzisiert, vereinfacht oder ergänzt werden. Eine Ergänzung kann beispielsweise im Hinblick auf durch den Laserscanner 5 nicht abtastbare Bereiche erfolgen. Darüber hinaus können dem abgetasteten Objekt 3, welches den Marker 7 trägt, zugeordnete Objektdaten 9 zugeordnet werden. So kann beispielsweise in dem dreidimensionalen Modell ein Zeitverhalten, ein Schaltplan, eine Bedienungsanleitung und dergleichen, als Kontextdaten hinterlegt werden. Dies vereinfacht eine manuelle Zuordnung der Kontextdaten. Stattdessen können diese in einem Arbeitsgang mit der Erfassung des dreidimensionalen Modells mit den jeweilig erfassten Objekten verknüpft werden. In a fourth step S44 of the method 4 a determination of the surface geometry is made from sampled data which coincides with the information date 8th associated object data 9 geometric and / or non-geometric nature enriched. As a result, for example, the geometrical data determined by scanning can be specified, simplified or supplemented. A supplement may be, for example, with regard to through the laser scanner 5 non-scannable areas occur. In addition, the scanned object can 3 which is the marker 7 carries associated object data 9 be assigned. For example, in the three-dimensional model, a time behavior, a circuit diagram, an operating manual and the like can be stored as context data. This simplifies a manual assignment of the context data. Instead, they can be combined with the acquisition of the three-dimensional model with the respective detected objects in one operation.

In dem Moment, in dem das Abtastsignal auf den Marker 7 trifft, und von diesem zurück an den Laserscanner 5 reflektiert wird, ordnet der Laserscanner 5 dem betreffenden Abtastpunkt oder eine Menge von Abtastpunkten, die den Marker 7 repräsentieren, das empfangene Informationsdatum 8 oder das Vorhandensein des Markers 7 zu. Stellt der Laserscanner 5 fest, dass er gerade einen Marker 7 abtastet, so kann er diesen für eine vorgegebene Zeit gezielt anstrahlen, bis z.B. die Übertragung des Informationsdatums 8, und optional weiterer Objektdaten 9, erfolgreich abgeschlossen ist. The moment in which the scanning signal on the marker 7 meets, and from this back to the laser scanner 5 is reflected, the laser scanner arranges 5 the relevant sample point or a set of sample points containing the marker 7 represent the received information date 8th or the presence of the marker 7 to. Represents the laser scanner 5 realizes that he is currently a marker 7 scans, so he can spotlight this for a predetermined time, until, for example, the transmission of the information date 8th , and optionally further object data 9 , successfully completed.

Eine Bündelung der Schwingung kann beispielsweise durch eine Fokussiereinheit mit einem Linsensystem oder einer einzelnen Linse erfolgen. Basiert die Abtastvorrichtung auf einer mechanischen Schwingung, so kann diese über eine Mehrzahl an Sendern verfügen, welche durch Änderung ihrer Position oder Orientierung der Schwingungsquellen eine Interferenz am Ort des Markers erzeugen können. A bundling of the oscillation can take place, for example, by means of a focusing unit with a lens system or a single lens. If the scanning device is based on a mechanical vibration, then it may have a plurality of transmitters which can generate interference at the location of the marker by changing their position or orientation of the vibration sources.

Durch das beschriebene Verfahren kann der Detaillierungsgrad des dreidimensionalen Modells in verschiedenen Graduierungen erhöht werden. The described method can increase the level of detail of the three-dimensional model in different graduations.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Produktionsumgebung production environment
1B 1B: Boden ground
2 2: Objekt (Produktionsressource) Object (production resource)
3 3: Objekt (Produktionsressource) Object (production resource)
3A 3A: Dreharm rotating arm
3B 3B: Dreharm rotating arm
3C 3C: Dreharm rotating arm
3D 3D: Arbeitsbereich Workspace
4 4: Objekt (Produktionsressource) Object (production resource)
4A 4A: erste Teilkomponente first subcomponent
4B 4B: zweite Teilkomponente second subcomponent
5 5: Abtastvorrichtung (z.B. Laserscanner) Scanning device (e.g., laser scanner)
5S 5S: Abtastsignal sampling
6 6: durch die Abtastvorrichtung nicht erfassbare Bereiche der Produktionsressourcen non-detectable areas of the production resources by the scanner
7 7: Marker marker
8 8th: eindeutiges Informationsdatum des Markers 7 unique information date of the marker 7
9 9: Objektdaten object data
11 11: Messort Measuring location
12 12: Recheneinheit computer unit
13 13: Abtasteinheit scanning
14 14: Kommunikationseinheit communication unit
15 15: Speicher Storage
16 16: Kommunikationseinrichtung communicator
19 19: Recheneinheit computer unit
20 20: Datenbank Database
21 21: Kommunikationskanal communication channel
22 22: Abschattungen shadowing
S41 S41: Verfahrensschritt step
S42 S42: Verfahrensschritt step
S43 S43: Verfahrensschritt step
S44 S44: Verfahrensschritt step

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0364614 A1 [0003]
US 2011/052263 A1 [0004]

Claims

Method for creating a three-dimensional model of an environment ( 1 ), in particular a production environment, with a number of objects ( 2 . 3 . 4 ), in particular production resources, comprising the steps of: a) arranging at least one marker ( 7 ) on an object to be measured ( 2 . 3 . 4 ), with a respective marker ( 7 ) is assigned at least one unique information date; b) scanning the environment ( 1 ) with a scanning device ( 5 ) from one of objects ( 2 . 3 . 4 ) the environment ( 1 ) reflected signal a discrete set of sample points of the environment ( 1 ) to investigate; c) transmitting at least the unique information date of the at least one marker ( 7 ) to a computing unit ( 12 ), during or after the marker ( 7 ) by the scanning device ( 5 ) is or has been sampled; d) Determining a surface geometry from the discrete amount of sampled data, wherein object data additionally associated with the respective unique information date are processed.

Method according to Claim 1, in which the scanning device ( 5 ) from the reflected signal, the scanning of one of the markers ( 7 ).

Method according to Claim 2, in which the scanning device ( 5 ) processes the sample data to the marker ( 7 ) based on a characteristic surface property.

Method according to Claim 2 or 3, in which the determination of the at least one marker ( 7 ) in real time.

Method according to Claim 2 or 3, in which the determination of the at least one marker ( 7 ) after completion of the scan of the environment ( 1 ) is carried out.

The method of claim 1, wherein a currently scanned marker ( 7 ) of the scanning device ( 5 ) reports the sampling.

Method according to Claim 6, in which the scanning device ( 5 ) as a reflected signal from the marker ( 7 receiving the manipulated signal, the detection of the manipulated signal 7 ).

Method according to one of the preceding claims, in which a respective unique information date is assigned to a sampling point or to a set of sampling points.

Method according to one of the preceding claims, in which the unique information data and the optional object data are sent to the arithmetic unit ( 12 ), as long as a respective marker ( 7 ) of a scanning signal of the scanning device ( 5 ) is irradiated.

Method according to one of claims 1 to 9, wherein the object data from the at least one marker ( 7 ) in addition to the unique information date to the arithmetic unit ( 12 ) be transmitted.

Method according to one of claims 1 to 9, wherein the object data based on the unique information date from the arithmetic unit ( 12 ) are determined from a database.

Computer program product that directly enters the internal memory of a digital processing unit ( 12 ) and comprises software code sections, with which the steps according to one of the preceding claims are executed, when the product is stored on the computing unit ( 12 ) running.

Markers ( 7 ) for attachment to an object ( 2 . 3 . 4 ), in particular a production resource, for creating a three-dimensional model of an environment ( 1 ), in particular a production environment, by means of a scanning device ( 5 ), the marker ( 7 ) a communication device for transmitting data to the scanning device ( 5 ) or another arithmetic unit ( 12 ) and wherein the data at least one of the marker ( 7 ) associated, unique information date.

Marker according to claim 13, wherein it comprises means for manipulating a scanning signal of the scanning device ( 5 ) to at least the date of the information to the scanning device ( 5 ) transferred to.

Marker according to claim 14, wherein the means for manipulation is designed to supply further object data to the scanning device ( 5 ) or a computing unit ( 12 ) as long as the marker ( 7 ) of the scanning signal of the scanning device ( 5 ) is irradiated.

A marker according to any one of claims 13 to 15, wherein it comprises a power generating unit for depriving the scanning signal of energy to power the communication device.

Marker according to one of claims 13 to 16, wherein it has a shape and / or surface finish, so that this by a scanning device ( 5 ) is mechanically recognizable.

System for creating a three-dimensional model of an environment ( 1 ), in particular one Production environment, with a number of objects ( 2 . 3 . 4 ), in particular production resources, comprising: - a scanning device ( 5 ) for scanning the environment ( 1 ) from one of the objects ( 2 . 3 . 4 ) the environment ( 1 ) reflected signal a discrete set of sample points of the environment ( 1 ) to investigate; At least one marker ( 7 ) according to one of claims 13 to 17 with a respective unique information date, wherein a respective marker ( 7 ) on a respective object ( 2 . 3 . 4 ) having geometric and / or non-geometric properties stored non-transiently as object data in a read-out memory; A computing unit ( 12 ) for processing the discrete set of sampled sample points of the scanning device ( 5 ) and enrichment of one or a plurality of the sample points with the object data.

The system of claim 18, wherein the memory is a database whose contents are stored by the computing unit (16). 12 ) is readable and processable.

A system according to any one of claims 18 to 19, wherein the memory is part of the marker ( 7 ).

A system according to any one of claims 18 to 20, wherein the latter comprises a communication device for receiving data of the at least one marker ( 7 ).