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Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung zur Erfassung eines manuellen Eingriffs in einen Vorratsbehälter, welche einen Eingang sowie einen ersten und einen zweiten Ausgang sowie ein optisches System umfasst. Die Sensorvorrichtung ist dazu ausgebildet, nach und/oder während der Erfassung eines Eingriffs in einen Vorratsbehälter den ersten der Ausgänge mit einem Ausgangssignal zu beaufschlagen, sofern ein logisches Eingangssignal an dem Eingang anliegt und den zweiten der Ausgänge mit einem Ausgangssignal zu beaufschlagen, sofern kein logisches Eingangssignal an dem Eingang anliegt.
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Pick-by-Light – zu Deutsch etwa „Kommissionieren nach Licht" – gehört zu den „beleglosen“ Kommissionierverfahren. Anstelle einer Kommissionier- oder Pickliste werden dem Kommissionierer die zu pickenden beziehungsweise die zu kommissionierenden Artikel und Mengen über eine direkt am Entnahmefach angeordnete Fachanzeige übermittelt.
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Für den Begriff Pick-by-Light werden häufig die gleichbedeutenden Begriffe Pick-to-Light oder Pick-2-Light (P2L) benutzt.
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Eine Pick-by-Light-Fachanzeige besteht mindestens aus einer weithin sichtbaren Blickfangleuchte und einem Quittierknopf, über den der Kommissionierer die Entnahme bestätigt und die Bestandsänderung in Echtzeit an das Lagerverwaltungssystem zurückmeldet. Meist besitzen die Fachanzeigen zusätzlich eine numerische oder alphanumerische Anzeige, um dem Kommissionierer die Entnahmemenge und gegebenenfalls zusätzliche Informationen anzuzeigen. Zur Korrektur der Entnahmemenge (zum Beispiel bei Fehlbeständen) oder für Inventurfunktionen können Korrekturtasten (+/–) vorhanden sein, zum Aufruf von Sonderfunktionen auch weitere Funktionstasten.
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Der Begriff Put-to-Light bezeichnet das umgekehrte Verfahren zu Pick-by-Light. Hierbei führt der Kommissionierer keine Entnahme, sondern eine Ablage des zu kommissionierenden Artikels durch. Es werden dieselben Fachanzeigen eingesetzt wie bei einem Pick-by-Light System.
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Put-to-Light (P2L) Systeme werden in der zweistufigen Kommissionierung benutzt. Dazu werden zuerst mehrere Aufträge in einem sogenannten „Batch“ zusammengefasst und gleichzeitig kommissioniert, um Wegezeiten und Greifzeiten einzusparen. Anschließend werden die Artikel mithilfe des Put-to-Light-Systems auf die einzelnen Kundenaufträge aufgeteilt. An einer Verteil- oder Sortierstation sind ein oder mehrere mit Fachanzeigen ausgestattete Regale installiert. Der Kommissionierer scannt nun nacheinander die Artikel aus dem Batch-Behälter. Daraufhin leuchtet die Fachanzeige des zugehörigen Verteilfaches auf. Der Kommissionierer kann den Artikel schnell und sicher zuordnen und ablegen.
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Die genannten Systeme dienen somit einer Unterstützung der Werker bei einer Montage, können aber auch zur Überwachung der Werker und somit zur Vermeidung von Fehlern beitragen.
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Derartige Systeme weisen zumindest einen Pick-to-Light (P2L) Sensor auf. Dieser umfasst einen einfachen Tiefensensor, der mittels Aussendung von Licht und Reflektion des ausgesendeten Lichts an einer Reflektionsfläche im Vorratsbehälter Bewegungen detektieren kann, ein digitales und/oder komplexes Ein- und Ausgangssignal sowie Signalgeber, beispielsweise in Form von LED-Anzeigen.
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Herkömmliche P2L-Sensoren haben jedoch den Nachteil, dass sie lediglich das Hineingreifen detektieren und weitere Aussagen, beispielsweise zum Füllstand oder zum Erfolg der Entnahme nicht möglich sind. Zudem sind derartige Sensoren fehleranfällig. So ist eine genaue Positionierung des Sensors entscheidend für die Zuverlässigkeit des Sensors. Eine Abweichung im Abstand zwischen Detektor und Reflektionsfläche kann zu einer fehlerhaften oder ausbleibenden Detektion führen, somit zeigt der P2L Sensor eine niedrige Füllstandstoleranz.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte und weniger fehleranfällige Sensorvorrichtung zur Erfassung eines manuellen Eingriffs in einen Vorratsbehälter bereitzustellen, welche zudem mit den im Stand der Technik bekannten Systemen kompatibel ist. Insbesondere soll eine Sensorvorrichtung bereitgestellt werden, welche Aussagen über den Füllstand eines Vorratsbehälters erlaubt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.
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Es wird eine Sensorvorrichtung zur Erfassung eines manuellen Eingriffs in einen Vorratsbehälter zur Verfügung gestellt, welche einen Eingang für ein logisches Eingangssignal, einen ersten und einen zweiten Ausgang für logische Ausgangsignale und ein optisches System umfasst. Das optische System ist dazu ausgebildet, einen manuellen Eingriff in einen Vorratsbehälter zu erfassen, wobei die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet ist, nach und/oder während der Erfassung eines Eingriffs in den Vorratsbehälter den ersten der Ausgänge mit einem Ausgangssignal zu beaufschlagen, sofern ein logisches Eingangssignal an dem Eingang anliegt und den zweiten der Ausgänge mit einem Ausgangssignal zu beaufschlagen, sofern kein logisches Eingangssignal an dem Eingang anliegt. Erfindungsgemäß umfasst das optische System eine einen Bildsensor aufweisende Kamera sowie Mittel zur Bildverarbeitung, mittels welcher ein manueller Eingriff in den Vorratsbehälter erfassbar ist.
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Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung ist gegenüber bekannten P2L-Systemen, bei welchen die Erfassung eines Eingriffs in einen Vorratsbehälter meist über einfache Lichtsensoren erfolgt, verbessert. Die erfindungsgemäße Verwendung des Bildsensors einer Kamera innerhalb der Sensorvorrichtung ermöglicht neben einer sichereren Eingriffserfassung auch die Erschließung weiterer Informationen, insbesondere zum Füllstand eines Vorratsbehälters. Somit vermag die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung eine Sicherheitsüberwachung, einen Kommissionierungsvorgang und einen Auslöser für das Nachfüllen von Vorratsbehältern miteinander zu verbinden. Dabei ist die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung – ungefähr vergleichbar mit denen im Stand der Technik bekannten P2L-Systemen – klein und kompakt ausführbar- und bietet neben der Bereitstellung eines erhöhten Informationsgehalt eine höhere Zuverlässigkeit und Einsetzbarkeit.
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Unter einem Eingriff in einen Vorratsbehälter wird dabei jede von dem Bildsensor der Kamera erfasste, auf die Entnahme eines Teils, beziehungsweise Montageteils, aus dem Vorratsbehälter gerichtete Bewegung verstanden, welche beispielsweise von einem Kommissionierer, einem Monteur oder einem Werker mit der Hand oder mit einem Werkzeug, beziehungsweise von einem Roboter, ausgeführt wird.
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Bevorzugt umfasst die Sensorvorrichtung ferner eine Steuerungseinheit und/oder mindestens eine Leuchtquelle zur Ausleuchtung des Vorratsbehälters, wobei die Steuerungseinheit dazu ausgebildet ist, die mindestens eine Leuchtquelle anzusteuern. Bevorzugt ist Steuerungseinheit als Mikrocontroller ausgeführt. Ferner bevorzugt stellt die Steuerungseinheit zugleich ein beziehungsweise das Mittel zur Bildverarbeitung dar. Besonders bevorzugt ist die Steuerungseinheit dazu ausgebildet, eine Vorverarbeitung und Übertragung der aufgenommen Bilddaten vorzunehmen. Insbesondere in einer derartigen Ausführung wird durch eine zusätzliche, gesteuerte Ausleuchtung des Vorratsbehälters der Bildverarbeitungsalgorithmus sowie die Kamera gegenüber einer Einstrahlung von Fremdlicht unempfindlicher.
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Vorzugsweise umfasst die Sensorvorrichtung des Weiteren eine Pulsweitenmodulationseinheit, wobei die Ansteuerung der mindestens einen Leuchtquelle durch die Steuerungseinheit unter Verwendung der Pulsweitenmodulationseinheit erfolgt.
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Dadurch wird energiesparend die Erstellung und Auswertung von Differenzbildern möglich, was die Zuverlässigkeit der Sensorvorrichtung erhöht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht eine Belichtungsdauer des Bildsensors einem ganzzahligen Vielfachen einer Periodendauer der Pulsweitenmodulationseinheit. Dadurch kann, bei einer entsprechenden Wahl der Periodendauer der Pulsweitenmodulationseinheit eine Streifenbildung auf den mittels des Bildsensors genommenen Aufnahmen verhindert werden.
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Vorzugsweise fällt ein Belichtungsanfangszeitpunkt des Bildsensors mit einem Pulsweitenperiodenanfangszeitpunkt der Pulsweitenmodulationseinheit zusammen. In einer solchen Ausführung kann über die Wahl der Periodendauern und der Belichtungsdauern eine Bildnahme mittels der Kamera beziehungsweise mittels des Bildsensors auf vorteilhafte Weise koordiniert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Leuchtquelle zur Emission von elektromagnetischer Strahlung im nicht-sichtbaren Bereich ausgebildet und die Steuerungseinheit dazu ausgebildet, von aufeinanderfolgenden Aufnahmen des Bildsensors eine zu beleuchten und eine nicht zu beleuchten, sowie eine Differenzaufnahme aus den aufeinanderfolgenden Aufnahmen zu bilden.
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Ferner bevorzugt ist die Steuerungseinheit dazu ausgebildet, von aufeinanderfolgenden Aufnahmen der Kamera eine zu beleuchten und eine nicht zu beleuchten und ein Differenzaufnahme aus den aufeinanderfolgenden Aufnahmen zu bilden. Besonders bevorzugt ist die mindestens eine Leuchtquelle zur Emission von elektromagnetischer Strahlung im infraroten Bereich ausgebildet. In einer derartigen Ausführung werden Irritationen eines Kommissionierers durch die Emission von sichtbarem Licht vermieden.
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Mit besonderem Vorteil wird auf einem ersten von dem Bildsensor erfassten Bild der Bildsensor sowohl mit dem synthetischen infraroten Licht der Leuchtquelle, als auch dem Umgebungslicht belichtet. Das zweite Bild wird bevorzugt lediglich mit dem Umgebungslicht belichtet und ist deshalb dunkler. Damit nur das infrarote Licht in den Bilddaten enthalten ist, wird das erste Bild von dem zweiten Bild, also das hellere von dem dunklerem Bild subtrahiert. Dies dient der Erhöhung der Zuverlässigkeit der Sensorvorrichtung hinsichtlich der Erfassung eines Eingriffs in einen Vorratsbehälter.
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In einer bevorzugten Weiterentwicklung dieser Ausführungsform ist die Steuerungseinheit dazu ausgebildet, eine weitere Differenzaufnahme aus den aufeinanderfolgenden Differenzaufnahmen zu bilden. In einer derartigen Ausführung ist die Zuverlässigkeit der Erfassung eines Eingriffs durch die Sensorvorrichtung abermals erhöht.
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Vorzugsweise ist der Bildsensor ferner dazu ausgebildet zu erfassen, ob ein Objekt durch einen manuellen Eingriff aus dem Vorratsbehälter entfernt wurde und/oder ob der Vorratsbehälter entleert ist. Des Weiteren bevorzugt ist die Kamera ferner dazu ausgebildet zu erfassen, ob ein Objekt durch einen manuellen Eingriff aus dem Vorratsbehälter entfernt wurde und/oder ob der Vorratsbehälter entleert ist. In einer derartigen Ausführungsform kann, verglichen mit dem Stand der Technik, ein höheres Maß an Information für die Kommissionierung verarbeitet und genutzt werden. Beispielsweise kann einem Werker beziehungsweise Kommissionierer die Information bereitgestellt werden, dass ein bestimmter Vorratsbehälter mit neuen Montageobjekten oder sonstigem Füllgut zu befüllen ist.
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Bevorzugt ist die Sensorvorrichtung ferner dazu ausgebildet, sowohl den ersten der Ausgänge als auch den zweiten der Ausgänge mit einem Ausgangssignal zu beaufschlagen, wenn die Kamera erfasst, dass der Vorratsbehälter entleert ist. Auf diese Weise kann, ohne dass ein weiterer, dritter Ausgang benötigt wird, also ohne das System erweitern zu müssen, die Information über den Leerstand an weitere, andere Komponenten kommuniziert werden.
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Ferner bevorzugt ist die Sensorvorrichtung zur Kommunikation mit anderen Komponenten über ein Bussystem, insbesondere über ein CAN-Bussystem und/oder über digitale Ein- und Ausgänge, ausgebildet.
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Bevorzugt umfasst die Kamera beziehungsweise der Bildsensor ein Objektiv mit einem Öffnungswinkel.
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Des Weiteren bevorzugt umfasst die mindestens eine Leuchtquelle zwei Leuchtdioden, welche an gegenüberliegenden Seiten neben dem Objektiv angeordnet sind. Ferner bevorzugt ist mindestens eine dieser Leuchtdioden zur Emission von Licht im nicht-sichtbaren Bereich ausgebildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Leuchtdioden jeweils einen Abstrahlwinkel auf, der gleich oder größer dem Öffnungswinkel des Objektivs der Kamera beziehungsweise des Bildsensors ist. Ferner bevorzugt weist die Leuchtquelle einen Abstrahlwinkel auf, der gleich oder größer dem Öffnungswinkel ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Kommissionierung von Montageobjekten zur Ausführung der Montage einer Baugruppe, bei welchem die zu kommissionierenden Montageobjekte in verschiedenen manuell zugänglichen Vorratsbehältern gelagert werden. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
Bereitstellen einer mehrere Kommissionierungsschritte umfassenden Kommissionierungsabfolge, in welcher die jeweiligen Montageobjekte aus den Vorratsbehältern zu entnehmen sind.
Anzeigen, aus welchem der Vorratsbehälter im Rahmen der Kommissionierungsabfolge im jeweils nächsten Kommissionierungsschritt mindestens ein Montageobjekt zu entnehmen ist.
Überwachen der Vorratsbehälter mittels mindestens einer Kamera, insbesondere mittels einer Kamera je Vorratsbehälter, sowie
Auswerten, ob ein manueller Eingriff in denjenigen Vorratsbehälter stattfindet oder stattgefunden hat, welcher im Schritt des Anzeigens angezeigt wurde. Bei einem derart ausgeführten Verfahren kommen die zuvor für die Sensorvorrichtung aufgeführten Vorteile kombiniert zum Tragen.
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Bevorzugt umfasst das Verfahren ferner den Verfahrensschritt des Darstellens des im Verfahrensschritt des Auswertens ermittelten Ergebnisses, insbesondere der Visualisierung, ob ein manueller Eingriff in denjenigen Vorratsbehälter stattfindet oder stattgefunden hat, welcher im Schritt des Anzeigens angezeigt wurde oder ob ein manueller Eingriff in einen anderen Vorratsbehälter stattfindet oder stattgefunden hat.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung mit Vorratsbehälter,
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2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung in einem Testaufbau, und
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3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 zur Erfassung eines manuellen Eingriffs in einen Vorratsbehälter 90, welche über einem solchen Vorratsbehälter 90 angeordnet ist. Die Sensorvorrichtung 100 umfasst einen Eingang 10 für ein logisches Eingangssignal sowie einen ersten und einen zweiten Ausgang 1, 2 für logische Ausgangsignale. Sowohl der Eingang 10 als auch die Ausgänge 1, 2 sind in diesem ersten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft als Anschlusspins für die Verbindung mit einem Bussystem, in diesem ersten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft einem CAN-Bussystem realisiert. Es können allerdings auch erfindungsgemäße Sensorvorrichtungen 100 realisiert werden, welche digitale Eingänge beziehungsweise digitale Ausgänge aufweisen.
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In dieser ersten Ausführung, bei welcher die Sensorvorrichtung 100 zusammen mit einer Vielzahl weiterer Sensorvorrichtungen in ein CAN-Bussystem eingebunden ist, reicht eine Anschlussleitung (nicht dargestellt) von einer zentralen Steuerung (nicht dargestellt) zu dem Eingang 10 der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100. Dabei können auf einer Busleitung (nicht dargestellt) insgesamt bis zu 200 Sensorvorrichtungen 100 verwaltet werden. In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist die Sensorvorrichtung 100 oberhalb eines Vorratsbehälters 90 angeordnet, welcher rein beispielhaft eine kastenartige Geometrie sowie eine der Sensorvorrichtung 100 zugewandte Öffnung aufweist. Die Sensorvorrichtung 100 umfasst ferner ein optisches System 50, welches dazu ausgebildet ist, einen manuellen Eingriff in einen Vorratsbehälter 90 zu erfassen. Mit anderen Worten ausgedrückt ist das optische System 50 dazu ausgebildet, eine Bewegung, beispielsweise die Bewegung eines Werkzeugs oder einer Hand, welche in den oder durch den Raum zwischen der Sensorvorrichtung 100 und der Öffnung des Vorratsbehälters 90 geführt wird, als solche zu erfassen. Zu diesem Zweck umfasst das optische System 50 eine einen Bildsensor 40 aufweisende Kamera 5 sowie Mittel zur Bildverarbeitung, mittels welcher ein manueller Eingriff in den Vorratsbehälter 90 erfassbar ist. In diesem ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Bildsensor 40 rein beispielhaft um einen CMOS-Bildsensor, bei welchem es sich um den Farbkamerachip der Kamera 5 mit einer vorbestimmten Bildelement-Array-Größe handelt. In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist die Kamera 5 beziehungsweise der Bildsensor 40 rein beispielhaft sowohl zur Aufnahme von Oberflächen zum einen in sichtbarem und zum anderen in nicht-sichtbarem, insbesondere infrarotem Licht in der Lage. Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 100 kann jedoch auch derart ausgeführt sein, dass die Kamera 5 beziehungsweise der Bildsensor 40 ausschließlich zur Aufnahme von Oberflächen in sichtbarem Licht oder ausschließlich zur Aufnahme von Oberflächen in nichtsichtbarem oder infrarotem Licht in der Lage ist.
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Die Sensorvorrichtung 100 ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, nach beziehungsweise während der Erfassung eines Eingriffs in den Vorratsbehälter 90 den ersten der Ausgänge 1 mit einem Ausgangssignal zu beaufschlagen, sofern ein logisches Eingangssignal an dem Eingang 10 anliegt und den zweiten der Ausgänge 2 mit einem Ausgangssignal zu beaufschlagen, sofern kein logisches Eingangssignal an dem Eingang 10 anliegt. Zur Anzeige, welcher der beiden Ausgänge 1, 2 mit einem logischen Ausgangssignal beaufschlagt wird, umfasst die Sensorvorrichtung 100 rein beispielhaft zwei nebeneinander angeordnete Anzeigeleuchten 8, 9. Liegt am Eingang 10 der Sensorvorrichtung 100 ein sogenanntes, mittels des CAN-Bussystem übertragenes, Pick-Signal an, welches einem Werker oder einem Kommissionierer anzeigen soll, dass das nächste Montageteil aus dem Vorratsbehälter 90 zu greifen ist und erkennt die Kamera 5 einen Eingriff durch den Werker/Kommissionär, so leuchtet die erste Anzeigeleuchte 8 grün auf. Liegt hingegen kein Eingangssignal an dem Eingang 10 der Sensorvorrichtung 100 an, zum Beispiel, weil das nächste nach Kommissionsliste zu verbauende Montageteil aus einem anderen Vorratsbehälter 90 zu greifen ist und erkennt die Kamera 5 dennoch einen Eingriff durch den Werker/Kommissionär, so leuchtet die zweite Anzeigeleuchte 9 rot auf.
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In diesem ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Sensorvorrichtung 100 rein beispielhaft ferner eine Steuerungseinheit 80, eine Pulsweitenmodulationseinheit 60 sowie eine Leuchtquelle 70 zur Ausleuchtung des Vorratsbehälters 90. Die Steuerungseinheit 80 ist dazu ausgebildet, die Leuchtquelle 70 anzusteuern, wobei die Ansteuerung der Leuchtquelle 70 durch die Steuerungseinheit 80 unter Verwendung der Pulsweitenmodulationseinheit 60 erfolgt. Rein beispielhaft umfasst die Steuerungseinheit 80 in diesem Ausführungsbeispiel die Pulsweitenmodulationseinheit 60 und sind auch die bereits erwähnten Mittel zur Bildverarbeitung innerhalb der Steuerungseinheit 80 realisiert. Es können allerdings auch erfindungsgemäße Sensorvorrichtungen 100 ausgeführt werden, bei welchen die Steuerungseinheit 80, die Pulsweitenmodulationseinheit 60 und die Mittel zur Bildverarbeitung getrennt voneinander realisiert sind, also die Steuerungseinheit 80 die Pulsweitenmodulationseinheit 60 und die Mittel zur Bildverarbeitung nicht umfasst. Die Steuerungseinheit 80 ist zu diesem Zweck elektrisch leitfähig sowohl mit dem Bildsensor 40 als auch mit der Leuchtquelle 70 verbunden, was in 1 durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Bei der Leuchtquelle 70 handelt es sich in diesem ersten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft um eine Leuchtdiode, welche zur Emission von infrarotem Licht in der Lage ist. Die Steuerungseinheit 80 selbst ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft als Mikrocontroller, genauer als 8-Bit Mikrocontroller ausgeführt. Der Mikrocontroller verarbeitet die Bilddaten des Bildsensors 40 und überträgt diese an einen PC, der selbige darstellen kann.
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In diesem ersten Ausführungsbeispiel entspricht eine Belichtungsdauer des Bildsensors 40 der Kamera 5 einem ganzzahligen Vielfachen einer Periodendauer der Pulsweitenmodulationseinheit 60. Mit anderen Worten ausgedrückt wird die Leuchtquelle 70 während einer Belichtung des Bildsensors 40 mehrfach ein und wieder ausgeschaltet. Dabei fällt in diesem ersten Ausführungsbeispiel ein Belichtungsanfangszeitpunkt des Bildsensors 40 mit einem Pulsweitenperiodenanfangszeitpunkt der Pulsweitenmodulationseinheit 60 zusammen. Mit anderen Worten ausgedrückt fällt in diesem ersten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft der Beginn der Belichtung des Bildsensors 40 mit dem Beginn der Beleuchtung mittels der Leuchtquelle 70 zusammen. Die Steuerungseinheit 80 ist dazu ausgebildet, von aufeinanderfolgenden Aufnahmen des Bildsensors 40 eine zu beleuchten und eine nicht zu beleuchten und ein Differenzaufnahme aus den aufeinanderfolgenden Aufnahmen zu bilden. Es wird also zunächst die Oberfläche der im Vorratsbehälter 90 befindlichen Objekte mit dem infraroten Licht der Leuchtquelle 70 beleuchtet. Das aufgenommene und übertragene Bild der dadurch beleuchteten Oberfläche der Objekte beziehungsweise des Vorratsbehälters 90 wird im Arbeitsspeicher des Mikrocontrollers, also in der Steuerungseinheit 80, zwischengespeichert. Die Leuchtquelle 80 wird daraufhin nicht mehr mit elektrischer Energie versorgt und wieder ein Bild der Oberfläche der Objekte beziehungsweise des Vorratsbehälters 90 aufgenommen. Auf dem ersten Bild wird der Bildsensor 40 sowohl mit dem synthetischen infraroten Licht, als auch dem Umgebungslicht belichtet. Das zweite Bild wird lediglich mit dem Umgebungslicht belichtet und ist deshalb dunkler. Damit nur das infrarote Licht in den Bilddaten enthalten ist, wird das helle vom dunklen Bild subtrahiert. Das Differenzbild wird anschließend über das Bussystem zu einem PC übertragen und dort angezeigt. Ferner ist die Steuerungseinheit 80 in diesem ersten Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, eine weitere Differenzaufnahme aus aufeinanderfolgenden Differenzaufnahmen zu bilden. Mit anderen Worten ausgedrückt ist die Steuerungseinheit 80 dazu im Stande, aus aufgenommenen Differenzbildern Differenzbilder zu gewinnen, um die Zuverlässigkeit der Erfassung von Eingriffen zu erhöhen.
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Der Bildsensor 40 ist ferner dazu ausgebildet zu erfassen, ob ein Objekt durch einen manuellen Eingriff aus dem Vorratsbehälter 90 entfernt wurde und ob der Vorratsbehälter 90 entleert ist. Mit anderen Worten ausgedrückt ist die Sensorvorrichtung 100 dazu ausgebildet, mittels des Bildsensors 40 und dem Mittel zur Bildverarbeitung zu erkennen, ob Objekte oder ob alle Objekte aus dem Vorratsbehälter 90 entnommen wurden. In diesem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt dies jeweils über einen Bildabgleich. Stellt die Sensorvorrichtung 100 mittels der Kamera 5 beziehungsweise mittels des Bildsensors 40 fest, dass der Vorratsbehälter 90 entleert ist, beaufschlagt sie sowohl den ersten der Ausgänge 1 als auch den zweiten der Ausgänge 2 mit einem Ausgangssignal, was durch das Aufleuchten sowohl der ersten als auch der zweiten Anzeigeleuchte 8, 9 indiziert wird. Es leuchtet in einem solchen Fall also sowohl die rote als auch die grüne Anzeigeleuchte 8, 9 auf, sodass ein Werker beziehungsweise ein Kommissionierer weiß, dass der Vorratsbehälter 90 mit neuem Füllgut zu befüllen ist.
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In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 in einem Testaufbau dargestellt. Konkret ist in 2 eine Epoxidharz-Platine dargestellt, auf welcher eine Vielzahl von Bauelementen über elektrisch leitende Leiterbahnen miteinander zu einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 verschaltet sind. Das in 2 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 ist im Wesentlichen identisch mit dem in 1 gezeigten und zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Für die in 2 mit gleichen Bezugszeichen versehenen Komponenten gilt somit das zuvor für diese Komponenten jeweils beschriebene. Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 weist das in 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel zwei als Leuchtdioden ausgeführte Leuchtquellen 70 auf, welche in einer gedachten Linie mit der Kamera 5 liegend am Rand des Testaufbaus angeordnet sind. Durch ihre Nähe zu dem Objektiv der Kamera 5 sorgen die Leuchtdioden bei der Bildaufnahme für eine besonders gute Beleuchtung und verbessern dadurch die Zuverlässigkeit der Eingriffserfassung. Ferner weist die Sensorvorrichtung 100 in diesem zweiten Ausführungsbeispiel auch digitale Ein- und Ausgänge 15 für die Verbindung mit anderen Sensorvorrichtungen 100 beziehungsweise für die Verbindung mit einer zentralen Steuereinheit auf.
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Auch in diesem zweiten Ausführungsbeispiel nutzt die Kamera 5 als Bildsensor 40 einen CMOS-Bildsensor, also einen Farbkamerachip, welcher eine Betriebsspannung von 5 V DC und eine Bildelement-Array-Größe von rein beispielhaft 356×292 Bildelementen aufweist. Insgesamt ergibt dies 103.952 Bildelemente, von welchen allerdings nur 352×288, also 101.376 als Bildelemente für das aufzunehmende Bild verwendet werden. Diese Auflösung entspricht dem CIF, also dem sogenannten Common Intermediate Format.
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Der Bildsensor 40 der Kamera 5 übermittelt die Bilddaten in diesem zweiten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft über eine Parallelschnittstelle, die je Takt die Daten eines Bildelements überträgt. Sind die Bilddaten in der Steuerungseinheit 80, also im Mikrocontroller angelangt, werden sie dort zumindest oberflächlich verarbeitet. Die Daten liegen im Graustufenbereich vor, das heißt, es liegen die reinen Helligkeitswerte im Bereich von 0 bis 255 vor.
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Die Steuerungseinheit 80, also der Mikrocontroller überträgt die Bilddaten des Bildsensors 40 an einen PC, der diese darstellen kann. Diese Übermittlung kann beispielsweise über eine UART-Schnittstelle, also über eine Universale Asynchrone Receiver Transmitter-Schnittstelle, erfolgen. Diese Schnittstelle, wie auch der Mikrocontroller selbst, arbeiten auf TTL- Pegeln, welche vereinfacht ausgedrückt High = 5 V und Low = 0 V entsprechen. Die serielle RS232-Schnittstelle des PCs überträgt die Daten allerdings mit +12 V und –12 V DC, also anderen Pegeln. Deshalb kommt in diesem zweiten Ausführungsbeispiel ein Pegelumsetzer zum Einsatz, der die Pegel der beiden Datenkanäle der RS232-Schnittstelle an die der UART-Schnittstelle und umgekehrt anpasst.
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In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine zweite Leuchtquelle 70 vorgesehen, um eine gewisse Redundanz zu erreichen. Die zur Beleuchtung aufzubringende elektrische Arbeit wird so auf die beiden Leuchtquellen 70 aufgeteilt. Auf Grund der Positionierung der beiden als Leuchtdioden ausgeführten Leuchtquellen 70 neben der Kamera 5 ist die Schattenbildung verringert. Um nicht eine punktuelle Beleuchtung auf dem Untergrund in den Bildern zu sehen, also komplett ausgeleuchtete Bilder zu erhalten, weisen die Leuchtdioden einen Abstrahlwinkel auf, welcher größer ist als der Öffnungswinkel des für die Kamera 5 verwandten Objektivs.
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Sowohl im ersten als auch im zweiten zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel verfügt die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 100 über eine Steuerungseinheit 80 sowie über eine Pulsweitenmodulationseinheit 60. Diese Komponenten sind jedoch lediglich optional. Es können auch erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 100 ohne diese Komponenten ausgeführt werden. Auch kann der Aufbau und die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 signifikant von den zuvor beschriebenen und in den 1 und 2 gezeigten abweichen.
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In 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kommissionierung von Montageobjekten zur Ausführung der Montage einer Baugruppe gezeigt, bei welchem die zu kommissionierenden Montageobjekte in verschiedenen manuell zugänglichen Vorratsbehältern 90 gelagert werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird in einem ersten Verfahrensschritt S1 eine mehrere Kommissionierungsschritte umfassende Kommissionierungsabfolge, in welcher die jeweiligen Montageobjekte aus den Vorratsbehältern 90 zu entnehmen sind, bereitgestellt. Eine solche Kommissionierungsabfolge kann beispielsweise in Form einer einfachen Liste gegeben sein, welche aber auch in Form eines Computerprogrammprodukts vorliegen und durch einen Computer darstellbar und bearbeitbar sein kann. Sie kann aber auch in einer beliebigen anderen Form vorliegen. Diese mehrere Kommissionierungsschritte umfassende Kommissionierungsabfolge legt fest, wann ein Kommissionierer zur Entnahme von Montageobjekten in welchen Vorratsbehälter 90 zu greifen hat, sodass eine zu montierende Baugruppe möglichst schnell und effizient montiert werden kann. In einem zweiten Verfahrensschritt S2 wird angezeigt, aus welchem der Vorratsbehälter 90 im Rahmen der Kommissionierungsabfolge im jeweils nächsten Kommissionierungsschritt mindestens ein Montageobjekt zu entnehmen ist. Dies kann beispielsweise durch eine Anzeigeleuchte erfolgen, welche an dem Vorratsbehälter 90 oder an einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 angebracht ist. Im Rahmen eines dritten Verfahrensschrittes S3 werden die Vorratsbehälter 90 in diesem Ausführungsbeispiel mittels einer Kamera überwacht, und dadurch festgestellt, ob ein Kommissionierer in den richtigen, im Rahmen des Verfahrensschrittes des Anzeigens S2 angezeigten Vorratsbehälter 90 eingreift oder nicht. Im Rahmen eines vierten Verfahrensschritts S4 erfolgt eine Auswertung, ob ein manueller Eingriff in denjenigen Vorratsbehälter 90 stattfindet oder stattgefunden hat, welcher im Schritt des Anzeigens S2 angezeigt wurde. In diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird in einem fünften Verfahrensschritt S5 das Ergebnis der Auswertung mitgeteilt beziehungsweise dargestellt. Dies erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft ebenfalls über eine Anzeigeleuchte, welche grün aufleuchtet, wenn ein Eingriff in den richtigen Vorratsbehälter 90 stattgefunden hat und welche rot aufleuchtet, wenn ein Eingriff in den falschen Vorratsbehälter 90 stattgefunden hat. Es können allerdings auch erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden, bei welchen die Mitteilung anders, zum Beispiel über einen Signalton erfolgt. Des Weiteren können auch erfindungsgemäße Verfahren ohne den fünften Verfahrensschritt S5 ausgeführt werden, bei welchen also gar keine Mitteilung beziehungsweise Darstellung des Ergebnisses der im vierten Verfahrensschritt S4 angestellten Auswertung erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erster Ausgang
- 2
- zweiter Ausgang
- 5
- Kamera
- 8
- erste Anzeigeleuchte
- 9
- zweite Anzeigeleuchte
- 10
- Eingang
- 40
- Bildsensor
- 50
- optisches System
- 60
- Pulsweitenmodulationseinheit
- 70
- Leuchtquelle
- 80
- Steuerungseinheit
- 90
- Vorratsbehälter
- 100
- Sensorvorrichtung
- S1
- Bereitstellen
- S2
- Anzeigen
- S3
- Überwachen
- S4
- Auswerten
