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Die Erfindung betrifft ein System zum Markieren von Teilen und/oder von Bereichen an Oberflächen von Teilen oder der Position eines Teils. Dabei soll das Problem der visuellen Kenntlichmachung von bewegten Teilen oder von Bereichen an Oberflächen von Teilen, insbesondere in Fertigungs- und Logistikprozessen zur eindeutigen Zuordnung von Prüfmerkmalen zu Teilen oder von Bereichen an Oberflächen von Teilen berücksichtigt werden. Derartige Fertigungs- und Logistikprozesse beinhalten oft automatisierte oder manuelle Mess- und/oder Prüfstationen, die das gesamte Teile oder spezielle Bereiche an Oberflächen von Teilen hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale vermessen oder klassifizieren. Solche Prüfmerkmale können zum Beispiel das Vorhandensein sowie Größe und Verteilung von Oberflächenfehlern, wie zum Bespiel Risse, Kratzer, Texturabweichungen, Verschmutzungen, Verfärbungen und/oder die geometrischen Abmessungen bestimmter Geometriemerkmale der Teile und/oder die Prüfergebnisse zerstörungsfreier bildgebender und nicht-bildgebender Prüfmethoden, wie zum Beispiel Röntgenanalyse, Ultraschallanalyse oder Wirbelstrommessungen, sein.
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Die Zuordnung des Prüfergebnisses zum jeweiligen Teil ist für das Bedienpersonal im dem einem Prüfvorgang nachgelagerten Teilefluss nicht sofort ersichtlich. Dies birgt ein erhebliches Fehlerpotential etwa beim händischen Aussortieren von Fehlerteilen oder händischem Sortieren nach Güteklassen oder dem Erkennen von Abweichungen oder Fehlern im laufenden Produktionsprozess. Bei den in Rede stehenden Teilen kann es sich um Bauteile oder Komponenten handeln, die für die Fertigung bzw. einer Montage eingesetzt werden können.
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Bisher werden die Prüfergebnisse meist in mehrere Güteklassen, wie zum Beispiel „Gut-Teil“ und „Fehler-Teil“, unterteilt und über entsprechende Signale von Leuchtampeln oder Signalgeräuschen dem Bedienpersonal mitgeteilt. Des Weiteren sind im Stand der Technik vielfältige Verfahren bekannt, um Teile bzw. die Warenträger mit denen diese Teile transportiert werden eindeutig zu markieren und diese im Fertigungs- und Logistikprozess nachverfolgen zu können. Anhand dieser Markierungen können Prüfergebisse den jeweiligen Teilen und/oder Teileregionen zugeordnet werden, indem der jeweilige Teile-Identifikationskode entweder visuell oder mit Lesegeräten ausgelesen und das entsprechende Prüfergebnis entweder aus einer Datenbank oder der Kodierung abgefragt wird.
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Nachteilig bei diesen bekannten Vorgehensweisen ist es, dass insbesondere bei bewegten Teilen, zum Beispiel auf Fließbändern oder Förderern, für das Bedienpersonal keine eindeutige sofort ersichtliche Zuordnung des Prüfergebnisses oder der Güteklasse zum jeweiligen einzelnen Teil und/oder von Bereichen an Oberflächen von Teilen (Problemregionen) auf eben diesen Teilen möglich ist.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten anzugeben, mit denen eine visuelle Erkennbarkeit von bestimmten Teilen oder von Bereichen an Oberflächen von Teilen auch während einer Bewegung durch Bedienpersonal möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem System, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen System zum Markieren von Teilen und/oder von Bereichen an Oberflächen von Teilen oder der Position eines Teils während der Bewegung des jeweiligen Teils mit mindestens einer Transporteinrichtung in mindestens einem räumlichen Freiheitsgrad, ist mindestens eine Strahlungsquelle vorhanden, die mindestens eine Strahlungsquelle emittiert elektromagnetische Strahlung aus dem Wellenlängenspektrum des sichtbaren Lichts und ist mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden.
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Mit der mindestens einen Strahlungsquelle kann mindestens eine Abbildung, die einen Zustand oder eine Güteklasse des Teils oder eines Bereichs einer Oberfläche eines Teils kennzeichnet, auf eine Oberfläche eines jeweiligen sich bewegenden Teils oder neben ein Teil projiziert werden. Bei dieser Alternative kann eine geeignete Abbildung durch eine Anordnung einer entsprechend dem Zustand oder einer Güteklasse ausgebildete Blende oder Maske in dem Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung angeordnet werden. Dies kann auch in einem Projektor erfolgen. Es können aber auch mehrere Strahlungsquellen so ausgebildet und mit der elektronischen Steuereinheit entsprechend angesteuert werden, dass mit der von mehreren Strahlungsquellen emittierten elektromagnetischen Strahlung eine Abbildung ausgebildet wird, die einer temporären Markierung entsprechend dem Zustand oder einer Güteklasse eines Teils oder eines Bereichs einer Oberfläche eines Teils entspricht.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Alternative sind mehrere Strahlungsquellen so angeordnet und von der elektronischen Steuereinheit so ansteuerbar, dass jeweils mindestens eine Strahlungsquelle in deren Nähe oder in einem entsprechenden Bereich das jeweilige Teil während der Bewegung positioniert ist, eingeschaltet ist, so dass dort ein visuell erfassbares Signal generierbar ist.
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Wird mit mindestens einer Strahlungsquelle ein visuell erfassbares Signal generiert sollte das Signal eine unterschiedlicher Helligkeit und/oder eine Farbe und/oder ein Pulsmuster aufweisen, die dem jeweiligen Zustand oder der Güteklasse des jeweiligen Teils oder eines Bereichs an einer Oberfläche eines Teils entspricht. So kann ein Bediener beispielsweise visuell erkennen, ob es sich um ein Teil handelt, dass für eine weitere Montage oder als fertiges Bauteil geeignet ist oder nicht. Bei einem entsprechend Pulsmuster kann mindestens eine Strahlungsquelle gepulst mit unterschiedlichen Frequenzen oder Pulsdauern betrieben werden.
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Mit Signalen oder Abbildungen können teilspezifische Prüf- und Messergebnisse, teilspezifische Informationen mit unterschiedlicher Helligkeit, und/oder Pulsmuster temporär gekennzeichnet werden.
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Mit einer elektronischen Steuereinheit kann eine oder es können mehrere Strahlungsquelle(n) so beeinflusst werden, dass Signale oder Abbildungen bei der Transportbewegung von Teilen nachgeführt werden können, sodass für das Bedienpersonal die Zuordnung des Prüf- und Messergebnisses zu den Teilen und/oder Bereichen von Oberflächen von Teilen für das Bedienpersonal aufgrund der Hervorhebung durch die Signale oder Abbildung(en) visuell erfassbar ist/sind.
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Entlang mindestens einer Transportrichtung, in der Teile bewegt werden, können mehrere Strahlungsquellen in Bewegungsrichtung nacheinander angeordnet sein, die jeweils einzeln oder in vorgebbaren Gruppen mittels der elektronischen Steuereinheit in Abhängigkeit der momentanen Position eines Teils ein Signal bilden, das dem Zustand oder einer Güteklasse eines Teils oder von Bereichen an Oberflächen von Teilen entspricht.
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Wie bereits angedeutet kann mindestens eine Abbildung mit einem Projektor auf die Oberfläche eines jeweiligen Teils, einen Bereich an einer Oberfläche eines Teils und/oder neben das jeweilige Teil projiziert werden.
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Die Projektion von Abbildung(en) kann direkt im Gesichtsfeld eines Bedieners auf eine vor mindestens einem Auge des Bedieners angeordnete halbdurchlässige Projektionsfläche, ein halbdurchlässiges Display und/oder direkt in mindestens ein Auge eines Bedieners erfolgen.
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Vorteilhaft kann auch mindestens ein Sensor mit dem die Lage und Blickrichtung eines Bedieners erfasst und an die elektronische Steuereinheit übermittelt wird, vorhanden sein. Der mindestens eine Sensor sollte mit der elektronischen Steuereinheit eine richtungsabhängige Projektion mindestens einer Abbildung auf eine halbdurchlässige Projektionsfläche, ein halbdurchlässiges Display und/oder direkt in mindestens ein Auge des jeweiligen Bedieners ermöglichen.
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Als Transporteinrichtung kann ein Transportband, Linearförderer, Roboter, Drehtisch, Linearachse und/oder Achsportal eingesetzt werden.
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Die elektronische Steuereinheit sollte so ausgebildet sein, dass die Größe der mindestens einen Abbildung entsprechend des momentanen Abstandes zwischen der Abbildungsebene auf der Oberfläche eines jeweiligen Teils oder neben dem jeweiligen Teil und dem Projektor so angepasst werden kann, dass bei unterschiedlichen Abständen zwischen der Abbildungsebene und dem Projektor eine zumindest annähernd gleich große Abbildung projiziert werden kann. Dazu kann eine geeignete und steuerbare Fokussieroptik zwischen Strahlungsquelle(n) und der Oberfläche auf der eine Abbildung projiziert werden soll, angeordnet sein. Eine Fokussieroptik kann auch Komponente eines Projektors sein.
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Die die elektronische Steuereinheit kann vorteilhaft auch so ausgebildet sein, dass eine Anpassung mindestens einer Abbildung anhand der Geometrie eines Teils, der momentanen Position eines Teils und/oder der Ausrichtung eines Teils im dreidimensionalen Raum durch eine Ansteuerung mindestens einer Strahlungsquelle und/oder eines Projektors so erreichbar ist, dass eine verzerrungsfreie Abbildung zur visuellen Kennzeichnung erreicht werden kann.
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An der Transporteinrichtung und/oder an einem Teil kann ein Sensor zur Bestimmung der momentanen Position eines Teiles, ein Beschleunigungssensor und/oder ein Geschwindigkeitssensor vorhanden sein, der/die mit der elektronischen Steuereinheit verbunden sein sollte. Damit kann die Steuerung der Position generierter Signale oder projizierter Abbildungen verbessert und insbesondere nahezu synchron mit der Bewegung eines zu markierenden Teiles in Einklang gebracht werden.
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Mit der Erfindung können insbesondere die von den Prüfmethoden ermittelten Güteklassen oder Teiloberflächen unterschiedlicher Güte von mit einer Transporteinrichtung bewegten Teilen anhand optisch sichtbarer Leuchtsegmente kodiert und einer Position an der das jeweilige Teil momentan positioniert ist zugeordnet werden. Dabei sind in Bewegungsrichtung des mindestens einen mit einer Transporteinrichtung bewegten Teiles mehrere Leuchtsegmente angeordnet, die jeweils einzeln ansteuerbar sind. Dadurch kann parallel zur Transportbewegung der Teile ein mit der Bewegung des jeweiligen Teiles synchron mitlaufender Leuchtstreifen generiert werden, mit dem die jeweilige Position des entsprechenden Teiles angezeigt werden kann. In analoger Weise kann auch elektromagnetische Strahlung aus dem Wellenlängenspektrum des sichtbaren Lichts von mindestens einer Strahlungsquelle oder einer Gruppe von Strahlungsquellen oder auf die Oberfläche eines jeweiligen Teiles gerichtet und als Abbildung auf der Oberfläche eines jeweiligen Teiles projiziert und dadurch visuell erkennbar gemacht werden kann.
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Es besteht aber auch die Möglichkeit, elektromagnetische Strahlung, die von mindestens einer Strahlungsquelle emittiert wird, direkt in das Gesichtsfeld des Bedienpersonals auf eine halbdurchlässige Projektionsfläche oder ein halbdurchlässiges Display oder direkt in eine Auge eines Bedieners zu richten und dort als Projektion abzubilden.
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Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
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Dabei zeigen:
- 1 in schematischer Form ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Systems;
- 2 ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Systems und
- 3 ein drittes Beispiel eines erfindungsgemäßen Systems.
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In 1 ist ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Systems gezeigt. Die Teile 2 werden bei diesem Beispiel durch eine Transporteinrichtung 1, insbesondere ein Förderband oder einen Linearförderer, in mindestens einer Transportrichtung 1a bewegt. In vorab, nicht dargestellten, Prüfarbeitsschritten wurden die Teile 2 und/oder Bereiche an Oberflächen von Teilen 2 Güteklassen zugeordnet. Die Teilen 2 zugeordneten Güteklassen sowie die aktuelle Position und/oder Geschwindigkeit eines einer Güteklasse 3 zugeordneten Teiles 2 werden einer elektronischen Steuereinheit 10 als Signal 10a übermittelt. Dadurch kann diese elektronische Steuereinheit 10 die jeweilige Position eines einer Güteklasse 3 zugeordneten Teiles 2 und/oder der räumlichen Verteilung der Güteklassen 3 auf Bereichen an Oberflächen von Teilen 2 auch während der Bewegung zuordnen.
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Entlang mindestens einer der Transportrichtungen 1a sind zumindest bereichsweise einzelne Strahlungsquellen und/oder eine Gruppe von Strahlungsquellen 4 angeordnet, die elektromagnetische Strahlung aus dem Wellenlängenspektrum des sichtbaren Lichtes emittieren. Die Strahlungsquellen 4 können je nach ihrer Position mit unterschiedlicher Helligkeit und/oder Farbe und/oder einem unterschiedlichen Pulsmuster von der elektronischen Steuereinheit 10 über geeignete Steuersignale 10b betrieben werden.
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Durch diese unterschiedliche Ansteuerung entstehen gut visuell unterscheidbare Signale 6.1, die aus der Blickrichtung des Bedienpersonals im Bereich der jeweiligen klassifizierten und zu erkennenden Teile 2 und/oder Bereichen 3 an Oberflächen von Teilen 2 identifizierbar sind. Die jeweiligen Signale 6.1 können eine momentane Position eines Teiles 2 durch eine bestimmte Farbe, ein Muster, das durch die Anordnung mehrerer Strahlungsquellen 4 oder eine Projektionsmaske vorgegeben ist, oder durch mindestens eine pulsierend betriebene Strahlungsquelle anzeigen. Eine Strahlungsquelle kann pulsierend mit einer der jeweiligen Güteklasse zugeordneten Frequenz und/oder Pulsdauer betrieben werden.
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Erfolgt eine Bewegung der Teile 2 durch die Transporteinrichtung 1 entlang der Transportrichtung 1a, so kann die Richtung, mit der die jeweilige elektromagnetische Strahlung von der/den Strahlungsquelle(n) 4 emittiert wird, der Bewegung des jeweiligen Teiles 2 folgen, indem die elektronische Steuereinheit 10 die Ansteuerung der Strahlungsquelle(n) 4 entsprechend der Bewegung nachführt. Die Zuordnung des Prüfergebnisses zu den jeweiligen Teilen 2 und/oder den klassifizierten Bereichen 3 an Oberflächen von Teilen 2 wird dadurch für das Bedienpersonal visuell leicht erkennbar.
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Es besteht aber auch die Möglichkeit, Strahlungsquellen 4, die parallel zur Transportrichtung 1a an der Transporteinrichtung 1 angeordnet sind, jeweils einzeln mit der elektronischen Steuereinheit 10 anzusteuern. Dabei werden entsprechende Strahlungsquellen 4 eingeschaltet, wenn ein entsprechend klassifiziertes Teil 2 im jeweiligen Bereich mindestens einer Strahlungsquelle 4 während der Bewegung positioniert ist. Das Einschalten von Strahlungsquellen 4 wandert dabei mit der Bewegung eines jeweiligen klassifizierten Teiles 2 mit. Die Strahlungsquellen 4 können dabei so ausgerichtet sein, dass von ihnen emittierte elektromagnetische Strahlung auf eine Oberfläche eines sich in einem entsprechenden Bereiches während der Bewegung vorhandenen Teils 2 gerichtet ist und dort eine .2, die einer Güteklasse zugeordnet ist, projiziert worden ist.
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2 zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Systems. Die elektronische Steuereinheit 10 steuert dabei einen Projektor 7 mit mindestens einer Strahlungsquelle, die elektromagnetische Strahlung aus dem Wellenlängenspektrum des sichtbaren Lichts emittiert, so an, dass eine .2, die einer Güteklasse eines Teiles 2 und/oder von Bereichen 3 an Oberflächen von Teilen 2 entspricht, erfolgt. Die Projektion einer .2 kann dabei direkt auf die Oberfläche eines Teiles 2 oder eines Bereichs 3 an einer Oberfläche eines Teiles 2 erfolgen. Das jeweilige Teil 2 oder ein Bereich 3 an einer Oberfläche eines Teils 2 kann so temporär kodiert und gekennzeichnet werden.
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Dadurch können insbesondere sehr kleine Bereiche 3 an Oberflächen von Teilen 2 mit abweichenden Eigenschaften oder Defekten, wie beispielsweise kleinen Rissen oder Kratzern, dem Bedienpersonal mit ihrer korrekten räumlichen Zuordnung auf der Oberfläche eines Teils 2 entsprechend einer vorab zugeordneten Güteklasse sichtbar gemacht werden.
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Diese direkte Projektion auf einen Bereich 3 einer Oberfläche eines Teiles 2 ist besonders vorteilhaft, wenn die Transporteinrichtung 1 als mehrachsiges Handling-System oder Roboter ausgebildet ist und dadurch die Transportbewegung 1a über mehrere räumliche Freiheitsgrade erfolgen kann. In weiteren Varianten der Erfindung kann die Transporteinrichtung 1 beispielsweise als Förderband und/oder Linearförderer und/oder Roboter und/oder Drehtisch und/oder Linearachse und/oder Achsportal ausgebildet sein. Durch die Signalübermittlung von Steuersignalen 10a kann die aktuelle momentane Position und/oder Ausrichtung im dreidimensionalen Raum mit der elektronischen Steuereinheit 10 berücksichtigt werden, in dem die Projektion der jeweiligen .2 der jeweiligen Bewegung eines Teiles 2 nachgeführt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der Projektion eine Anpassung der Brennweite mittels der elektronischen Steuereinheit 10 durchgeführt wird. Die Größe der Abbildung(en) 6.2 kann an den aktuellen momentanen Abstand zwischen der Abbildungsebene auf der Oberfläche des jeweiligen Teils 2 und dem Projektor 7 mit einer Fokussiereinheit angepasst werden, so dass bei unterschiedlichen Abständen eine maßstabsgerechte in gleicher Größe auf der Oberfläche eines Teils 2 ausgebildete .2, die einer Güteklasse entspricht, erhalten bzw. eingehalten werden kann.
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In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die elektronische Steuereinheit 10 aus der Originalform der Strahlungsquelle(n) 4 anhand der Geometrie und der momentanen Position und/oder Ausrichtung im dreidimensionalen Raum eines Teiles 2 modifizierte Form der .2 in der Art berechnen, dass bei der Projektion einer .2 auf eine dreidimensional geformte Oberfläche eines Teils 2 eine verzerrungsfreie Darstellung der einer Güteklasse zugeordneten .2 visuell erkennbar ist.
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Der Projektor 7 kann vorteilhaft auch mit einem Laserprojektionsverfahren betrieben werden, wodurch eine besonders kontrastreiche .2 auf einer Oberfläche eines Teils 2 erreichbar ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung sieht kann mindestens eine .2 zumindest teilweise neben die Oberfläche eines Teils 2 projiziert werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn randnahe Oberflächenbereiche eines Teils 2 für das Bedienpersonal visuell erkennbar markiert werden sollen oder für ein vollständiges Teil 2 betreffende Prüfergebisse oder Teildaten darzustellen sind.
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3 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Beispiel. Dabei werden die .2 über halbdurchlässige Projektionsflächen oder halbdurchlässige Displays 8 im Gesichtsfeld 9 eines Bedieners dargestellt, so dass sich eine Überlagerung aus den .2 und dem realen Erscheinungsbild der Teile 2 und Umgebung ergibt. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Erfindung, in der die halbdurchlässigen Displays/Monitore oder Projektionsflächen 8 brillenähnlich ausgestaltet sind, so dass diese von einem Bediener vor den Augen 9a getragen werden kann. Dabei kann durch Übermittlung der aktuellen Blickposition und Blickrichtung über eine Verbindung 10c zur elektronischen Steuereinheit 10 die Lage, Form und Größe der ins Gesichtsfeld 9 projizierten .2 von der elektronischen Steuereinheit 10 so angepasst werden, dass die räumliche Zuordnung der .2 zu den jeweiligen Teilen 2 oder Bereichen 3 an Oberflächen von Teilen 2 unter Berücksichtigung der Blickperspektive des Bedienpersonals und der aktuellen Teilelage und/oder Teileorientierung korrekt dargestellt wird. Weiterhin ist die direkte Projektion der .2 ins Gesichtsfeld 9 dann besonders vorteilhaft, wenn die Transporteinrichtung 1 als mehrachsiges Handling-System oder Roboter ausgebildet ist und dadurch die Transportbewegung 1a über mehrere räumliche Freiheitsgrade erfolgen kann.
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Es besteht auch die Möglichkeit die .2 direkt durch mindestens einen nicht dargestellten Projektor auf die Netzhaut mindestens eines Auges 9a eines Bedieners zu projizieren. Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der die elektronischen Steuereinheit 10 ihre Steuersignale 10a, 10b und 10c zumindest teilweise über eine Funkverbindung übertragen werden.
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Die elektronische Steuerung 10 kann auch mit der Steuerung einer Transporteinrichtung 1 verbunden oder Bestandteil dieser Steuerung ist. Dadurch kann eine Bewegung, die die Transporteinrichtung 1 mit einem Teil 2 zurück legen soll, bei der Steuerung der Projektion von .2, insbesondere was die Bewegungsrichtung und den Abstand mindestens einer Strahlungsquelle zum jeweiligen Teil 2 betrifft, berücksichtigt werden. Die .2 können dabei der Bewegung des Teiles 2 folgen. Ebenso kann eine Anpassung der Brennweite bei der Projektion vorgenommen werden. Dabei können die bekannten Steuerdaten für die Bewegung der Transporteinrichtung 1 direkt berücksichtigt werden. Eine solche Ausführungsform eignet sich insbesondere für Transporteinrichtungen 1, mit denen Bewegungen in mehreren Freiheitsgraden möglich sind, wie dies beispielsweise bei Robotern der Fall sein kann.
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Es besteht aber auch die Möglichkeit, an der Transporteinrichtung 1 und/oder an einem Teil 2 einen Sensor zur Bestimmung der momentanen Position eines Teiles 2 vorzusehen, mit dem eine Steuerung der projizierten .2 auf eine Oberfläche eines sich bewegenden Teiles 2 möglich ist. Mit einem zusätzlichen Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungssensor kann dies weiter verbessert werden.
