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Die Erfindung betrifft eine Dummy-Vorrichtung und deren Verwendungen. Ferner betrifft die Erfindung ein Automatisierungssystem mit einer Dummy-Vorrichtung.
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In Automatisierungssystemen werden oftmals komplexe und teure Messvorrichtungen, wie zum Beispiel Kameras, genutzt, die zum Teil empfindlich auf äußere Krafteinwirkungen reagieren. Kommt es in einem Automatisierungssystem zu einer Beschädigung einer solchen Messvorrichtung, kann ein hoher finanzieller Schaden entstehen.
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Eine Beschädigung einer Messvorrichtung in einem Automatisierungssystem kann beispielweise bei einer Kollision zwischen der Messvorrichtung bzw. einer Einrichtung des Automatisierungssystems, an welcher die Messvorrichtung angeordnet ist, und einer anderen Einrichtung des Automatisierungssystems auftreten. Insbesondere kann eine solche Kollision während einer Inbetriebnahmephase des Automatisierungssystems auftreten. Gründe für Kollisionen können unter anderem Toleranzabweichungen von Bauteilen, Fehlplanungen und/oder Montagefehler sein.
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Um eine Beschädigung eines bestimmten Geräts eines Automatisierungssystems während einer Phase, in der das Gerät nicht benutzt wird, beispielweise während einer Inbetriebnahmephase des Automatisierungssystems, zu vermeiden, kann besagtes Gerät vorübergehend durch eine als Platzhalter für das Gerät dienende Vorrichtung, eine sogenannte Dummy-Vorrichtung, ersetzt werden. Mithilfe der Dummy-Vorrichtung kann unter anderem das Bewegungsverhalten des Automatisierungssystems imitiert werden, welches das Automatisierungssystem aufweist, wenn besagtes Gerät an der für das Gerät vorgesehenen Stelle angeordnet ist. Dadurch können potentielle Kollisionen während eines späteren Normalbetriebs des Automatisierungssystems, bei dem das Gerät an der für das Gerät im Automatisierungssystem vorgesehenen Stelle platziert ist, leicht und zuverlässig festgestellt werden.
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Kommt es während einer Phase, bei der die Dummy-Vorrichtung anstatt des Geräts an der für das Gerät im Automatisierungssystem vorgesehenen Stelle platziert ist, zu einer Kollision, tritt keine Beschädigung des Geräts, sondern allenfalls eine Beschädigung der Dummy-Vorrichtung ein. Eine etwaige Beschädigung der Dummy-Vorrichtung bei der Kollision kann normalerweise in Kauf genommen werden, insbesondere da eine Dummy-Vorrichtung typischerweise nicht mit den komplexen und teuren Komponenten ausgestattet ist, mit welchen das Gerät ausgestattet ist, für das die Dummy-Vorrichtung als Platzhalter dient. Eine Beschädigung der Dummy-Vorrichtung geht somit üblicherweise mit einem wesentlich geringeren finanziellen Schaden einher als eine Beschädigung der Messvorrichtung.
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Die Verwendung von Dummy-Vorrichtungen in einem Automatisierungssystem ist beispielsweise aus der
US 2018/0361593 A1 bekannt. Besagte US-Patentanmeldung offenbart die Verwendung von Dummy-Werkzeugen, um einem Roboter einen Bewegungspfad anzulernen, welchem der Roboter bei der Bearbeitung eines Werkstücks folgen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Risiko für Beschädigungen einer Messvorrichtung eines Automatisierungssystems zu verringern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß jeweils durch eine Dummy-Vorrichtung nach Anspruch 1, durch ein Automatisierungssystem nach Anspruch 8 sowie durch die Verwendungen nach den Ansprüchen 11, 12 und 14 gelöst.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung sowie in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass eine Dummy-Vorrichtung in einem Automatisierungssystem als Platzhalter für eine Messvorrichtung dient, um Beschädigungen der Messvorrichtung, insbesondere infolge von Kollisionen, zu vermeiden.
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Ferner beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass bei der Verwendung einer Dummy-Vorrichtung als Platzhalter für eine Messvorrichtung in einem Automatisierungssystem oftmals nicht bekannt ist oder nur geschätzt werden kann, welche Relativposition der Dummy-Vorrichtung in Bezug zu einem Messobjekt eine geeignete Position für die Messvorrichtung darstellt, bei der die Messvorrichtung gewünschte Messungen an dem Messobjekt ausführen kann. Dadurch kann die Relativposition, die die später im Automatisierungssystem anstelle der Dummy-Vorrichtung eingesetzte Messvorrichtung gegenüber dem Messobjekt einnimmt, von der Relativposition, den die Dummy-Vorrichtung zuvor gegenüber dem Messobjekt eingenommen hat, abweichen. Dadurch können sich unerkannte Kollisionen ergeben, was ein gewisses Risiko für eine Beschädigungen der Messvorrichtung mit sich bringt. Um eine Beschädigung der Messvorrichtung zu verhindern, kann gegebenenfalls eine Nachjustierung der Position der Messvorrichtung erforderlich sein, was in einem erhöhten Inbetriebnahmeaufwand des Automatisierungssystems resultiert.
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Die erfindungsgemäße Dummy-Vorrichtung zur Verwendung in einem eine Messvorrichtung umfassenden Automatisierungssystem weist eine Visualisierungsvorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, ein Lichtmuster abzustrahlen, um einen Messbereich der Messvorrichtung zu visualisieren.
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Mithilfe der Visualisierungsvorrichtung wird der Messbereich der Messvorrichtung visualisiert, welchen die Messvorrichtung aufweist, falls die Messvorrichtung anstatt der Dummy-Vorrichtung an der für die Messvorrichtung vorgesehenen Stelle im Automatisierungssystem angeordnet wird.
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Durch die Visualisierung des Messbereichs kann leichter und zuverlässiger festgestellt werden, ob die jeweils aktuelle Relativposition der Dummy-Vorrichtung in Bezug zu einem Messobjekt eine geeignete Position darstellt, von welcher aus die Messvorrichtung eine Messung an dem Messobjekt durchführen kann. Die Visualisierung des Messbereichs ermöglicht es also, in einem Zustand, in dem Dummy-Vorrichtung anstatt an der für die Messvorrichtung vorgesehenen Stelle im Automatisierungssystem angeordnet ist, festzustellen, wie die Messvorrichtung und das Messobjekt relativ zueinander positioniert werden sollten, damit die Messvorrichtung gewünschte Messungen an dem Messobjekt durchführen kann. Dadurch können potentielle spätere Kollisionen nach Austausch der Dummy-Vorrichtung gegen die Messvorrichtung leichter und zuverlässiger festgestellt werden, wodurch das Risiko einer potentiellen späteren Beschädigung der Messvorrichtung verringert werden kann.
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Die Dummy-Vorrichtung kann grundsätzlich in einem Automatisierungssystem zum Einsatz kommen, bei dem die Messvorrichtung selbst automatisch bewegt wird und/oder andere bewegliche Teile des Automatisierungssystems in unmittelbarer Nähe der Messvorrichtung Bewegungen ausführen.
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Unter einem Automatisierungssystem kann vorliegend ein System zur teil- oder vollautomatisierten Durchführung eines Vorgangs, wie zum Beispiel eines Fertigungs- und/oder Inspektionsvorgangs, verstanden werden.
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Die Formulierung „um einen Messbereich der Messvorrichtung zu visualisieren“ ist nicht notwendigerweise so zu verstehen, dass das den Messbereich der Messvorrichtung visualisierende Lichtmuster in seiner Ausdehnung der Ausdehnung des Messbereichs der Messvorrichtung entspricht. Gegebenenfalls kann das von der Visualisierungsvorrichtung abgestrahlte Lichtmuster lediglich einen Teil des Messbereichs der Messvorrichtung, insbesondere einen oder mehrere Teilabschnitte des Messbereichs der Messvorrichtung, visualisieren.
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Das von der Visualisierungsvorrichtung abgestrahlte Lichtmuster kann aus mehreren, insbesondere farblich voneinander verschiedenen Lichtmusterelementen bestehen. Beispielsweise kann das Lichtmuster einen oder mehrere Lichtpunkte und/oder eine oder mehrere Lichtlinien, insbesondere mehrere sich kreuzende Lichtlinien, umfassen.
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In dem Fall, dass das Lichtmuster aus mehreren Lichtmusterelementen besteht, ist die Formulierung „um einen Messbereich der Messvorrichtung zu visualisieren“ außerdem nicht notwendigerweise so zu verstehen, dass jedes der Lichtmusterelemente zur Visualisierung des Messbereichs der Messvorrichtung dient. Grundsätzlich ist es möglich, dass lediglich eins oder einige der Lichtmusterelemente den Messbereich der Messvorrichtung visualisieren. Die anderen Lichtmusterelemente können dabei einem anderen Zweck dienen, wie zum Beispiel dem Auffinden eines geeigneten Messabstands zwischen der Messvorrichtung und einem Messobjekt.
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Zweckmäßigerweise umfasst die Visualisierungsvorrichtung eine oder mehrere Lichtquellen, insbesondere einen oder mehrere Laser, zur Abstrahlung des Lichtmusters. Grundsätzlich kann anstelle eines bzw. mehrerer Laser eine andere Art von Lichtquellen, wie zum Beispiel eine oder mehrere Leuchtdioden, zur Abstrahlung des Lichtmusters zum Einsatz kommen. Laser haben sich jedoch wegen ihrer hohen Intensität und ihrer scharfen Lichtbündelung als besonders geeignet für die Visualisierungsvorrichtung erwiesen. Zudem sind Laser, insbesondere kleine Laser, meist kostengünstig verfügbar.
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In dem Fall, dass die Visualisierungsvorrichtung mehrere Lichtquellen umfasst, kann mindestens eine der Lichtquellen dazu eingerichtet sein, Licht einer anderen Farbe abzustrahlen, als der bzw. die andere(n) Lichtquellen der Visualisierungsvorrichtung.
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Die Visualisierungsvorrichtung der Dummy-Vorrichtung kann zum Beispiel mindestens eine Punktlichtquelle oder mindestens eine Linienlichtquelle aufweisen. Erstere kann dazu genutzt werden, einen Punktstrahl zu erzeugen. Letztere kann dazu genutzt werden, einen Linienstrahl zu erzeugen.
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Im Sinne der Erfindung kann unter einer Punktlichtquelle eine Lichtquelle verstanden werden, die dazu eingerichtet ist, auf einem Objekt einen Lichtpunkt zu erzeugen. Unter einer Linienlichtquelle kann vorliegend eine Lichtquelle verstanden werden, die dazu eingerichtet ist, auf einem Objekt eine oder mehrere Lichtlinien zu erzeugen.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die Visualisierungsvorrichtung der Dummy-Vorrichtung sowohl mindestens eine Punktlichtquelle, insbesondere mindestens einen Punktlaser, als auch mindestens eine Linienlichtquelle, insbesondere einen Linienlaser, umfasst.
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Die Verwendung mehrerer Lichtquellen bei der Visualisierungsvorrichtung, insbesondere die Verwendung einer Kombination aus mindestens einer Punktlichtquelle und einer Linienlichtquelle, ist beispielweise vorteilhaft beim Auffinden eines geeigneten Messabstands zwischen der Messvorrichtung und einem Messobjekt.
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Es kann beispielweise vorgesehen sein, dass die Visualisierungsvorrichtung mindestens zwei Punktlichtquellen, insbesondere mindestens zwei Punktlaser, und mindestens eine Linienlichtquelle, insbesondere einen Linienlaser, umfasst.
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Weiterhin kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass die Visualisierungsvorrichtung mindestens zwei Punktlichtquellen, insbesondere mindestens zwei Punktlaser, und mindestens eine Kreuzlinienlichtquelle, insbesondere mindestens einen Kreuzlinienlaser, umfasst.
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Um die Linienlänge und/oder Linienbreite einer von der jeweiligen Linienlichtquelle erzeugten Lichtlinie einstellen zu können, kann die Dummy-Vorrichtung einstellbare Öffnungsschlitze aufweisen.
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Bei einer ersten vorteilhaften Ausführungsvariante ist die Visualisierungsvorrichtung dazu eingerichtet, einen Punktstrahl sowie einen Linienstrahl, dessen Mittelachse nicht parallel zu dem Punktstrahl verläuft, abzustrahlen.
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Unter einem Punktstrahl kann vorliegend ein Lichtstrahl verstanden werden, der auf einem Objekt einen Lichtpunkt erzeugt, wenn der Lichtstrahl auf das Objekt trifft. Entsprechend kann unter einem Linienstrahl ein Lichtstrahl verstanden werden, der auf einem Objekt eine Lichtlinie erzeugt, wenn der Lichtstrahl auf das Objekt trifft.
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Bei einer zweiten vorteilhaften Ausführungsvariante ist die Visualisierungsvorrichtung dazu eingerichtet, zwei nicht parallel zueinander verlaufende Punktstrahlen sowie einen Linienstrahl, dessen Mittelachse nicht parallel zu den beiden Punktstrahlen verläuft, abzustrahlen. In bevorzugter Weise verlaufen die beiden Punktstrahlen in einer Ebene, die senkrecht zu einer vom Linienstrahl aufgespannten Ebene steht. Die Ebene, in der die Punktstrahlen verlaufen, schneidet die vom Linienstrahl aufgespannte Ebene vorzugweise an der Mittelachse des Linienstrahls.
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Bei einer zweiten vorteilhaften Ausführungsvariante ist die Visualisierungsvorrichtung dazu eingerichtet, zwei nicht parallel zueinander verlaufende Punktstrahlen sowie zwei sich kreuzende Linienstrahlen, deren Mittelachsen nicht parallel zu den beiden Punktstrahlen verlaufen, abzustrahlen. Vorzugsweise kreuzen sich die beiden Linienstrahlen im rechten Winkel. Die beiden sich kreuzenden Linien können beispielsweise dazu dienen, den Messbereich der Messvorrichtung in zwei unterschiedlichen, insbesondere orthogonal zueinander stehenden Richtungen zu visualisieren.
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In den Fällen, in denen die Visualisierungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, zwei oder mehr Lichtstrahlen abzustrahlen, können sich mindestens zwei der Lichtstrahlen, insbesondere alle Lichtstrahlen, hinsichtlich ihrer Farbe voneinander unterscheiden. Dies ermöglicht eine leichtere Unterscheidbarkeit der Lichtmusterelemente, die von den einzelnen Lichtstrahlen erzeugt werden.
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Vorzugsweise umfasst die Dummy-Vorrichtung ein Gehäuse. Die Visualisierungsvorrichtung der Dummy-Vorrichtung ist vorteilhafterweise im Gehäuse angeordnet, insbesondere damit die Visualisierungsvorrichtung vor Verschmutzung und/oder unerwünschter mechanischer Krafteinwirkung geschützt ist. Das Gehäuse kann insbesondere ein mittels eines 3D-Druckverfahrens gefertigtes Gehäuse sein. Die Verwendung eines 3D-Druckverfahrens ermöglicht es, das Gehäuse in aufwandsgünstiger Weise so herzustellen, dass das Gehäuse hinsichtlich seiner äußeren Gestalt einem Gehäuse der Messvorrichtung entspricht. Als Konstruktionsgrundlage für das Gehäuse der Dummy-Vorrichtung kann unter anderem ein CAD-Modell der Messvorrichtung dienen, welches beispielsweise vom Hersteller der Messvorrichtung zur Verfügung gestellt wird.
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Die Dummy-Vorrichtung kann einen Energiespeicher, insbesondere einen wiederaufladbaren Energiespeicher, zur Versorgung der Visualisierungsvorrichtung mit elektrischer Energie umfassen. Bei dem Energiespeicher kann es sich beispielsweise um eine Batterie oder einen Akkumulator handeln. Zweckmäßigerweise ist der Energiespeicher im Gehäuse der Dummy-Vorrichtung angeordnet. Mithilfe des Energiespeichers der Dummy-Vorrichtung kann die Visualisierungsvorrichtung unabhängig davon, ob eine externe Energiequelle für die Energieversorgung zur Verfügung steht, mit elektrischer Energie versorgt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Dummy-Vorrichtung im Automatisierungssystem zum Einsatz kommen soll, noch bevor die Elektroinstallation des Automatisierungssystems abgeschlossen ist.
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Ferner kann die Dummy-Vorrichtung einen Anschluss aufweisen, über welchen die Visualisierungsvorrichtung von einer externen Energiequelle mit elektrischer Energie versorgt werden kann. An den Anschluss kann zum Beispiel dieselbe elektrische Leitung angeschlossen werden, die zur elektrischen Energieversorgung der Messvorrichtung genutzt wird.
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Des Weiteren kann die Dummy-Vorrichtung eine Umschaltvorrichtung aufweisen, mittels welcher einstellbar ist, ob die Visualisierungsvorrichtung vom Energiespeicher der Dummy-Vorrichtung oder von einer externen Energiequelle, die an besagten Anschluss angeschlossen ist, mit elektrischer Energie versorgt wird.
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Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung unter anderem ein Automatisierungssystem.
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Das erfindungsgemäße Automatisierungssystem umfasst eine erfindungsgemäße Dummy-Vorrichtung sowie eine Messvorrichtung, insbesondere eine optische Messvorrichtung.
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Bei dem Automatisierungssystem kann es sich insbesondere um ein System zur automatisierten Fertigung und/oder Inspektion von Bauteilen handeln. Die Messvorrichtung kann zum Beispiel als Kamera oder als ein mehrere Kameras umfassendes Kamerasystem ausgebildet sein.
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Der Messbereich der Messvorrichtung kann beispielweise ein punktförmiger Messbereich, d. h. ein Messpunkt, sein. Alternativ kann der Messbereich der Messvorrichtung unter anderem ein linienförmiger Messbereich oder ein flächiger Messbereich, insbesondere in Form eines Rechtecks, sein.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Messvorrichtung und die Dummy-Vorrichtung gleiche oder im Wesentlichen gleiche Außenabmessungen aufweisen. Auf diese Weise kann das Risiko einer potentiellen Kollision der Messvorrichtung mit einer anderen Vorrichtung des Automatisierungssystems genauer abgeschätzt werden. Insbesondere kann das Gehäuse der Messvorrichtung gleiche oder im Wesentlichen gleiche Außenabmessungen wie das Gehäuse der Dummy-Vorrichtung aufweisen.
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Das Merkmal, wonach die Messvorrichtung und die Dummy-Vorrichtung gleiche oder im Wesentlichen gleiche Außenabmessungen aufweisen, kann im Sinne der Erfindung so verstanden werden, dass jede Außenabmessung der Dummy-Vorrichtung eine Abweichung von höchstens 5%, vorzugsweise höchstens 2%, von der jeweils entsprechenden Außenabmessung der Messvorrichtung aufweist.
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In bevorzugter Weise umfasst das Automatisierungssystem einen Bewegungsautomaten. Der Bewegungsautomat kann beispielweise ein Roboter, insbesondere ein Industrieroboter, sein.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Messvorrichtung am Bewegungsautomaten, insbesondere an einem beweglichen Teil des Bewegungsautomaten, befestigbar, wobei die Dummy-Vorrichtung anstelle der Messvorrichtung am Bewegungsautomaten befestigbar ist.
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Eine erste erfindungsgemäße Verwendung der Dummy-Vorrichtung ist deren Verwendung in einem eine Messvorrichtung umfassenden Automatisierungssystem als Platzhalter für die Messvorrichtung des Automatisierungssystems, insbesondere bei einer Inbetriebnahme des Automatisierungssystems, wobei die Dummy-Vorrichtung und die Messvorrichtung gleiche oder im Wesentlichen gleiche Außenabmessungen aufweisen.
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Eine zweite erfindungsgemäße Verwendung der Dummy-Vorrichtung ist deren Verwendung in einem eine Messvorrichtung und einen Bewegungsautomaten umfassenden Automatisierungssystem, um dem Bewegungsautomaten einen kollisionsfreien Bewegungspfad anzulernen und/oder um einen einprogrammierten Bewegungspfad des Bewegungsautomaten auf Kollisionen zu überprüfen. Bei dieser Verwendung ist vorgesehen, dass
- - die Dummy-Vorrichtung und die Messvorrichtung gleiche oder im Wesentlichen gleiche Außenabmessungen aufweisen,
- - die Dummy-Vorrichtung anstatt der Messvorrichtung an einer im Automatisierungssystem für die Messvorrichtung vorgesehenen Stelle angeordnet ist und
- - von der Visualisierungsvorrichtung der Dummy-Vorrichtung ein Lichtmuster abgestrahlt wird, um einen Messbereich der Messvorrichtung zu visualisieren, welchen die Messvorrichtung aufweist, falls die Messvorrichtung anstatt der Dummy-Vorrichtung an besagter Stelle angeordnet wird.
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Die für die Messvorrichtung vorgesehene Stelle im Automatisierungssystem kann zum Beispiel eine Stelle sein, deren Position sich zeitlich nicht verändert. In diesem Fall kann beispielsweise vorgesehen sein, dass sich die Messvorrichtung im Normalbetrieb des Automatisierungssystems, bei welchem die Messvorrichtung an der vorgesehenen Stelle angeordnet ist, nicht bewegt und der Bewegungsautomat des Automatisierungssystems sich relativ zu der Messvorrichtung bewegt.
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Alternativ kann die für die Messvorrichtung vorgesehene Stelle im Automatisierungssystem eine Stelle sein, deren Position zeitlich veränderlich ist. In diesem Fall kann die für die Messvorrichtung vorgesehene Stelle zum Beispiel eine vorgegebene Stelle an einer beweglichen Vorrichtung sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die im Automatisierungssystem für die Messvorrichtung vorgesehene Stelle eine zur Befestigung der Messvorrichtung vorgesehene Stelle des Bewegungsautomaten, insbesondere eines beweglichen Teils des Bewegungsautomaten. Die Dummy-Vorrichtung ist dabei vorzugweise an dieser Stelle des Bewegungsautomaten befestigt.
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Eine dritte erfindungsgemäße Verwendung der Dummy-Vorrichtung ist deren Verwendung in einem eine Messvorrichtung umfassenden Automatisierungssystem, um eine Relativposition der Messvorrichtung in Bezug zu einem Messobjekt zu lokalisieren, bei welcher ein Abstand zwischen der Messvorrichtung und dem Messobjekt innerhalb eines Messabstand-Toleranzbereichs liegt, wobei
- - die Dummy-Vorrichtung anstatt der Messvorrichtung an einer im Automatisierungssystem für die Messvorrichtung vorgesehenen Stelle angeordnet ist,
- - von der Visualisierungsvorrichtung der Dummy-Vorrichtung ein Lichtmuster abgestrahlt wird,
- - eine Relativposition der Dummy-Vorrichtung in Bezug zu dem Messobjekt solange variiert wird, bis mehrere Lichtmusterelemente des Lichtmusters in vorgegebener Weise zueinander angeordnet sind, und
- - die dabei erhaltene Relativposition zwischen der Dummy-Vorrichtung und dem Messobjekt, bei der die Lichtmusterelemente des Lichtmusters in vorgegebener Weise zueinander angeordnet sind, die zu lokalisierende Relativposition repräsentiert, bei welcher der Abstand zwischen der Messvorrichtung und dem Messobjekt innerhalb des Messabstand-Toleranzbereichs liegt.
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Es ist bevorzugt, wenn die Dummy-Vorrichtung und die Messvorrichtung bei dieser Verwendung gleiche oder im Wesentlichen gleiche Außenabmessungen aufweisen.
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Das Merkmal, wonach die Relativposition der Dummy-Vorrichtung in Bezug zu dem Messobjekt variiert wird, kann so verstanden werden, dass
- - die Position der Dummy-Vorrichtung verändert wird, während die Position des Messobjekt unverändert bleibt, oder
- - die Position des Messobjekt verändert wird, während die Position der Dummy-Vorrichtung unverändert bleibt, oder
- - sowohl die Position der Dummy-Vorrichtung als auch die Position des Messobjekts verändert werden.
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Besagte Lichtmusterelemente des Lichtmusters können zum Beispiel dann in vorgegebener Weise zueinander angeordnet sein, wenn ein Lichtpunkt des Lichtmusters auf einer Lichtlinie des Lichtmusters liegt oder wenn eine Lichtlinie des Lichtmusters zwischen zwei Lichtpunkten des Lichtmusters liegt.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, näher erläutert. Soweit zweckdienlich, sind hierbei gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungen beschränkt - auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Die bisherige Beschreibung und die nachfolgende Figurenbeschreibung enthalten zahlreiche Merkmale, die in den abhängigen Ansprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale wird der Fachmann jedoch auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfügen. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit der erfindungsgemäßen Dummy-Vorrichtung, dem erfindungsgemäßen Automatisierungssystem und/oder den erfindungsgemäßen Verwendungen kombinierbar.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Automatisierungssystems mit einem Bewegungsautomaten, einer Messvorrichtung und einer Dummy-Vorrichtung;
- 2 eine mögliche Ausgestaltung der Dummy-Vorrichtung des Automatisierungssystems in einer perspektivischen Ansicht;
- 3 eine andere mögliche Ausgestaltung der Dummy-Vorrichtung in einer Seitenansicht;
- 4 eine weitere mögliche Ausgestaltung der Dummy-Vorrichtung in einer Seitenansicht;
- 5 die Ausgestaltung der Dummy-Vorrichtung aus 4 in einer Draufsicht;
- 6 noch eine weitere mögliche Ausgestaltung der Dummy-Vorrichtung in einer Seitenansicht;
- 7 die Ausgestaltung der Dummy-Vorrichtung aus 6 in einer Draufsicht.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Automatisierungssystems 1.
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Das Automatisierungssystem 1 umfasst einen Bewegungsautomaten 2, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Industrieroboter mit einem beweglichen, mehrgliedrigen Roboterarm 3 ausgebildet ist. Besagter Roboterarm 3 ist exemplarisch mit einer Greifereinheit 4 zum Greifen eines Objekts ausgestattet. Alternativ oder zusätzlich zu der Greifereinheit 4 kann der Roboterarm 3 mit einer anderen Vorrichtung, wie zum Beispiel einem fertigungstechnischen Werkzeug, ausgestattet sein.
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Des Weiteren umfasst das Automatisierungssystem 1 eine Messvorrichtung 5, welche ein Gehäuse 6 aufweist und am Roboterarm 3 an einer für die Messvorrichtung 5 vorgesehenen Stelle befestigbar ist. Vorliegend handelt es sich bei der Messvorrichtung 5 um eine optische Messvorrichtung.
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Außerdem umfasst das Automatisierungssystem 1 eine Dummy-Vorrichtung 7, deren Gehäuse 8 die gleichen Abmessungen wie das Gehäuse 6 der Messvorrichtung 5 aufweist und die anstelle der Messvorrichtung 5 am Roboterarm 3 befestigbar ist. In ihrem Gehäuse 8 weist die Dummy-Vorrichtung 7 eine Visualisierungsvorrichtung 9 auf, die dazu eingerichtet ist, ein Lichtmuster abzustrahlen.
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In 1 ist ein Zustand des Automatisierungssystems 1 dargestellt, in dem die Dummy-Vorrichtung 7 an der für die Messvorrichtung 5 vorgesehenen Stelle des Roboterarms 3 am Roboterarm 3 befestigt ist, während die Messvorrichtung 5 entfernt vom Roboterarm 3 platziert ist.
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In dem Zustand, der in 1 dargestellt ist, wird die Dummy-Vorrichtung 7 im Automatisierungssystem 1 als Platzhalter für die Messvorrichtung 5 verwendet, beispielsweise um bei einer Inbetriebnahme des Automatisierungssystems 1 einen einprogrammierten oder angelernten Bewegungspfad des Roboterarms 3 auf potentielle Kollisionen des Roboterarms 3 und/oder der Messvorrichtung 5 mit anderen Vorrichtungen hin zu überprüfen. Kommt es dabei zu einer Kollision, wird dadurch, dass die Dummy-Vorrichtung 7 anstatt der Messvorrichtung 5 am Roboterarm 3 befestigt ist, eine Beschädigung der Messvorrichtung 5 vermieden.
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Von der zuvor erwähnten Visualisierungsvorrichtung 9 der Dummy-Vorrichtung 7 wird ein Lichtmuster abgestrahlt, um den theoretischen Messbereich der Messvorrichtung 5 zu visualisieren, den die Messvorrichtung 5 aufweist, falls die Messvorrichtung 5 und nicht die Dummy-Vorrichtung 7 an der für die Messvorrichtung 5 vorgesehenen Stelle am Roboterarm 3 befestigt wird. Durch die Visualisierung des Messbereichs kann leichter und zuverlässiger festgestellt werden, ob die jeweils aktuelle Position der Dummy-Vorrichtung 7 eine geeignete Position darstellt, von welcher aus die Messvorrichtung 5 eine Messung an einem Messobjekt durchführen kann. Dadurch können potentielle Kollisionen leichter und zuverlässiger festgestellt werden, wodurch das Risiko einer potentiellen späteren Beschädigung der Messvorrichtung 5 nach Austausch der Dummy-Vorrichtung 7 gegen die Messvorrichtung 5 verringert werden kann.
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Im Normalbetrieb des Automatisierungssystems 1, bei dem die Messvorrichtung 5 dazu genutzt wird, Messungen an einem Messobjekt durchzuführen, ist die Messvorrichtung 5 an derjenigen Stelle des Roboterarms 3 befestigt, an der sich in 1 die Dummy-Vorrichtung 7 befindet.
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2 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Dummy-Vorrichtung 7 des Automatisierungssystems 1 in einer perspektivischen Ansicht.
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In 2 ist das Gehäuse 8 der Dummy-Vorrichtung 7 teilweise geschnitten dargestellt, sodass im Inneren des Gehäuses 8 angeordnete Elemente der Dummy-Vorrichtung 7 sichtbar sind.
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Im Inneren des Gehäuses 8 ist die zuvor erwähnte Visualisierungsvorrichtung 9 der Dummy-Vorrichtung 7 angeordnet. Diese umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine als Punktlaser ausgebildete Punktlichtquelle 10, die dazu eingerichtet ist einen Punktstrahl 11 abzustrahlen. Damit von der Visualisierungsvorrichtung 9 abgestrahltes Licht aus dem Gehäuse 8 austreten kann, hat das Gehäuse 8 eine Austrittsöffnung 12, beispielsweise in Form eines Schlitzes.
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Des Weiteren umfasst die Dummy-Vorrichtung 7 einen im Gehäuse 8 angeordneten Energiespeicher 13 zur Versorgung der Visualisierungsvorrichtung 9 mit elektrischer Energie. Zusätzlich weist die Dummy-Vorrichtung 7 einen in 2 nicht sichtbaren Anschluss auf, über welchen die Visualisierungsvorrichtung 9 alternativ von einer externen Energiequelle mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Optional ist der Energiespeicher 13 über den Anschluss durch die externe Energiequelle wiederaufladbar. Vorzugsweise umfasst die Dummy-Vorrichtung 7 eine figürlich nicht dargestellte Umschaltvorrichtung, mittels welcher einstellbar ist, ob die Visualisierungsvorrichtung 9 durch den Energiespeicher 13 oder durch die externe Energiequelle mit elektrischer Energie versorgt wird.
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In 2 ist an besagten Anschluss eine elektrische Leitung 14 angeschlossen. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um dieselbe elektrische Leitung, die dazu genutzt wird, die Messvorrichtung 5 mit elektrischer Energie zu versorgen, wenn die Messvorrichtung am Roboterarm 3 befestigt ist.
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Die Beschreibung der nachfolgenden Ausführungsbeispiele der Dummy-Vorrichtung beschränkt sich primär auf die Unterschiede zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel, auf das bezüglich gleicher Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Gleiche und/oder einander entsprechende Elemente sind, soweit zweckdienlich, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Merkmale des vorhergehenden Ausführungsbeispiels sind in dem nachfolgenden Ausführungsbeispielen übernommen, ohne dass sie erneut beschrieben werden.
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3 zeigt eine andere mögliche Ausgestaltung der Dummy-Vorrichtung 7 sowie ein Messobjekt 15 in einer Seitenansicht.
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Die Visualisierungsvorrichtung 9 der Dummy-Vorrichtung 7 strahlt ein Lichtmuster 16 auf das Messobjekt 15 ab. Bei der Ausführungsvariante aus 3 umfasst die Visualisierungsvorrichtung 9 zur Abstrahlung des Lichtmusters 16 eine als Punktlaser ausgebildete Punktlichtquelle 10 sowie eine als Linienlaser ausgebildete Linienlichtquelle 17.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel strahlt die Punktlichtquelle 10 der Visualisierungsvorrichtung 9 einen Punktstrahl 11 ab, während die Linienlichtquelle 17 der Visualisierungsvorrichtung 9 einen Linienstrahl 18 abstrahlt, dessen Mittelachse 19 nicht parallel zu dem Punktstrahl 11 verläuft.
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Der Punktstrahl 11 und der Linienstrahl 18 erzeugen auf dem Messobjekt 15 jeweils ein Lichtmusterelement des auf das Messobjekt 15 abgestrahlten Lichtmusters 16. Während der Punktstrahl 11 auf dem Messobjekt 15 einen Lichtpunkt 20 erzeugt, erzeugt der Linienstrahl 18 auf dem Messobjekt 15 eine Lichtlinie 21 mit definiertem Start und definiertem Ende. Zur leichteren visuellen Unterscheidbarkeit dieser beiden Lichtmusterelemente unterscheidet sich die Farbe des Punktstrahls 11 von der Farbe des Linienstrahls 18.
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Wenn die Dummy-Vorrichtung 7 aus 3 anstatt der Messvorrichtung 5 an der für die Messvorrichtung 5 vorgesehenen Stelle des Roboterarms 3 befestigt ist, kann die Dummy-Vorrichtung 7 dazu genutzt werden, eine Relativposition der Messvorrichtung 5 in Bezug zu dem Messobjekt 15 zu lokalisieren, bei welcher ein Abstand zwischen der Messvorrichtung 5 und dem Messobjekt 15 innerhalb eines Messabstand-Toleranzbereichs liegt. Hierbei wird die Relativposition der Dummy-Vorrichtung 7 in Bezug zu dem Messobjekt 15 solange variiert, bis der Lichtpunkt 20 auf der Lichtlinie 21 liegt. Die dabei erhaltene Relativposition der Dummy-Vorrichtung 7 in Bezug zu dem Messobjekt 15, bei welcher der Lichtpunkt 20 auf der Lichtlinie 21 liegt, entspricht der zu lokalisierenden Relativposition, bei welcher der Abstand zwischen der Messvorrichtung 5 und dem Messobjekt 15 innerhalb des Messabstand-Toleranzbereichs liegt. Bei einer Position der Messvorrichtung 5, bei welcher der Lichtpunkt 20 hingegen nicht auf der Lichtlinie 21 liegt, ist der Abstand zwischen der Messvorrichtung 5 und dem Messobjekt 15 außerhalb des Messeabstand-Toleranzbereichs.
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4 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung der Dummy-Vorrichtung 7 sowie ein Messobjekt 15 in einer Seitenansicht.
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Bei der Ausführungsvariante aus 4 umfasst die Visualisierungsvorrichtung 9 zwei als Punktlaser ausgebildete Punktlichtquellen 10 sowie eine als Linienlaser ausgebildete Linienlichtquelle 17.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel strahlt eine der beiden Punktlichtquellen 10 der Visualisierungsvorrichtung 9 einen ersten Punktstrahl 11a ab, während die andere der beiden Punktlichtquellen 10 der Visualisierungsvorrichtung 9 einen zweiten Punktstrahl 11b abstrahlt, welcher nicht parallel zu dem ersten Punktstrahl 11a verläuft. Ferner strahlt die Linienlichtquelle 17 der Visualisierungsvorrichtung 9 einen Linienstrahl 18 ab, dessen Mittelachse nicht parallel zu den beiden Punktstrahlen 11a, 11b verläuft. Besagter Linienstrahl 18 spannt eine Ebene auf, die senkrecht zur Zeichenebene der 4 verläuft. Beide Punktstrahlen 11a, 11b verlaufen in einer Ebene, welche senkrecht zu der vom Linienstrahl 18 aufgespannten Ebene steht und welche die vom Linienstrahl 18 aufgespannte Ebene an der Mittelachse des Linienstrahls 18 schneidet.
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Die beiden Punktstrahlen 11a, 11b und der Linienstrahl 18 erzeugen auf dem Messobjekt 15 jeweils ein Lichtmusterelement eines von der Visualisierungsvorrichtung 9 auf das Messobjekt 15 abgestrahlten Lichtmusters 16. Während die beiden Punktstrahlen 11a, 11b auf dem Messobjekt 15 jeweils einen Lichtpunkt 20 erzeugen, erzeugt der Linienstrahl 18 auf dem Messobjekt 15 eine Lichtlinie 21 mit definiertem Start und definiertem Ende, wobei die Lichtlinie 21 senkrecht zur Zeichenebene der 4 verläuft. Zur leichteren visuellen Unterscheidbarkeit der Lichtmusterelemente unterscheidet sich die Farbe der beiden Punktstrahlen 11a, 11b von der Farbe des Linienstrahls 18.
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Wenn die Dummy-Vorrichtung 7 aus 4 anstatt der Messvorrichtung 5 an der für die Messvorrichtung 5 vorgesehenen Stelle des Roboterarms 3 befestigt ist, kann die Dummy-Vorrichtung 7 dazu genutzt werden, eine Relativposition der Messvorrichtung 5 in Bezug zu dem Messobjekt 15 zu lokalisieren, bei welcher ein Abstand zwischen der Messvorrichtung 5 und dem Messobjekt 15 innerhalb eines Messabstand-Toleranzbereichs liegt. Hierbei wird die Relativposition der Dummy-Vorrichtung 7 in Bezug zu dem Messobjekt 15 solange variiert, bis die Lichtlinie 21 zwischen den beiden Lichtpunkten 20 liegt. Die dabei erhaltene Relativposition der Dummy-Vorrichtung 7 in Bezug zu dem Messobjekt 15, bei welcher die Lichtlinie 21 zwischen den beiden Lichtpunkten 20 liegt, entspricht der zu lokalisierenden Relativposition, bei welcher der Abstand zwischen der Messvorrichtung 5 und dem Messobjekt 15 innerhalb des Messabstand-Toleranzbereichs liegt.
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5 zeigt, zum Zwecke eines besseren Verständnisses, die Dummy-Vorrichtung 7 aus 4 und das Messobjekt 15 in einer Draufsicht.
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In 5 sind der erste Punktstrahl 11a sowie der Linienstrahl 18 dargestellt, wohingegen der zweite Punkstrahl 11b nicht sichtbar ist. Die Visualisierungsvorrichtung 9 mit ihren beiden Punktlichtquellen 10 und ihrer Linienlichtquelle 17 ist in 5 nicht dargestellt.
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6 zeigt noch eine weitere mögliche Ausgestaltung der Dummy-Vorrichtung 7 sowie ein Messobjekt 15 in einer Seitenansicht.
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Bei der Ausführungsvariante aus 6 umfasst die Visualisierungsvorrichtung 9 zwei als Punktlaser ausgebildete Punktlichtquellen 10 sowie eine als Kreuzlinienlaser ausgebildete Kreuzlinienlichtquelle 22.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel strahlt eine der beiden Punktlichtquellen 10 der Visualisierungsvorrichtung 9 einen ersten Punktstrahl 11a ab, während die andere der beiden Punktlichtquellen 10 der Visualisierungsvorrichtung 9 einen zweiten Punktstrahl 11b abstrahlt, welcher nicht parallel zu dem ersten Punktstrahl 11a verläuft. Ferner strahlt die Kreuzlinienlichtquelle 22 der Visualisierungsvorrichtung 9 einen ersten Linienstrahl 18a und einen zweiten Linienstrahl 18b ab, wobei die Mittelachse des jeweiligen Linienstrahls 18a, 18b nicht parallel zu den beiden Punktstrahlen 11a, 11b verläuft. Beide Linienstrahlen 18a, 18b kreuzen sich in einem rechten Winkel. Der zweite Linienstrahl 18b spannt eine Ebene auf, die senkrecht zur Zeichenebene der 6 verläuft. Zudem liegen die beiden Punktstrahlen 11a, 11b in einer Ebene die parallel zu der vom ersten Linienstrahl 18a aufgespannten Ebene verläuft.
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Die beiden Punktstrahlen 11a, 11b und die beiden Linienstrahlen 18a, 18b erzeugen auf dem Messobjekt 15 jeweils ein Lichtmusterelement eines von der Visualisierungsvorrichtung 9 auf das Messobjekt 15 abgestrahlten Lichtmusters 16. Während die beiden Punktstrahlen 11a, 11b auf dem Messobjekt 15 jeweils einen Lichtpunkt 20 erzeugen, erzeugen die beiden Linienstrahlen 18a, 18b auf dem Messobjekt 15 jeweils eine Lichtlinie 21 mit definiertem Start und definiertem Ende, wobei die vom zweiten Linienstrahl 18b erzeugte Lichtlinie 21 senkrecht zur Zeichenebene der 6 verläuft. Zur leichteren visuellen Unterscheidbarkeit der Elemente des Lichtmusters 16 unterscheidet sich die Farbe der beiden Punktstrahlen 11a, 11b von der Farbe der beiden Linienstrahlen 18a, 18b.
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Wenn die Dummy-Vorrichtung 7 aus 6 anstatt der Messvorrichtung 5 an der für die Messvorrichtung 5 vorgesehenen Stelle des Roboterarms 3 befestigt ist, kann die Dummy-Vorrichtung 7 dazu genutzt werden, eine Relativposition der Messvorrichtung 5 in Bezug zu dem Messobjekt 15 zu lokalisieren, bei welcher ein Abstand zwischen der Messvorrichtung 5 und dem Messobjekt 15 innerhalb eines Messabstand-Toleranzbereichs liegt. Hierbei wird die Relativposition der Dummy-Vorrichtung 7 in Bezug zu dem Messobjekt 15 solange variiert, bis die vom zweiten Linienstrahl 18b erzeugte Lichtlinie 21 zwischen den beiden Lichtpunkten 20 liegt. Die dabei erhaltene Relativposition zwischen Dummy-Vorrichtung 7 in Bezug zu dem Messobjekt 15, bei welcher die vom zweiten Linienstrahl 18b erzeugte Lichtlinie 21 zwischen den beiden Lichtpunkten 20 liegt, entspricht der zu lokalisierenden Relativposition, bei welcher der Abstand zwischen der Messvorrichtung 5 und dem Messobjekt 15 innerhalb des Messabstand-Toleranzbereichs liegt.
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7 zeigt, zum Zwecke eines besseren Verständnisses, die Dummy-Vorrichtung 7 aus 6 und das Messobjekt 15 in einer Draufsicht.
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In 7 sind der erste Punktstrahl 11a sowie die beiden Linienstrahlen 18a, 18b dargestellt. Der zweite Punktstrahl 11b ist in 7 hingegen nicht sichtbar. In der Ansicht aus 7 spannt der erste Linienstrahl 18a eine zur Zeichenebene der 7 senkrechte Ebene auf und verläuft die vom ersten Linienstrahl 18a erzeugte Lichtlinie 21 senkrecht zur Zeichenebene der 7. Die Visualisierungsvorrichtung 9 mit ihren beiden Punktlichtquellen 10 und ihrer Kreuzlinienlichtquelle 22 ist in 7 nicht dargestellt.
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Die Erfindung wurde anhand der dargestellten Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf oder durch die offenbarten Beispiele beschränkt. Andere Varianten können vom Fachmann aus diesen Ausführungsbeispielen abgeleitet werden, ohne von den der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Automatisierungssystem
- 2
- Bewegungsautomat
- 3
- Roboterarm
- 4
- Greifereinheit
- 5
- Messvorrichtung
- 6
- Gehäuse
- 7
- Dummy-Vorrichtung
- 8
- Gehäuse
- 9
- Visualisierungsvorrichtung
- 10
- Punktlichtquelle
- 11
- Punktstrahl
- 11a
- Punktstrahl
- 11b
- Punktstrahl
- 12
- Austrittsöffnung
- 13
- Energiespeicher
- 14
- elektrische Leitung
- 15
- Messobjekt
- 16
- Lichtmuster
- 17
- Linienlichtquelle
- 18
- Linienstrahl
- 18a
- Linienstrahl
- 18b
- Linienstrahl
- 19
- Mittelachse
- 20
- Lichtpunkt
- 21
- Lichtlinie
- 22
- Kreuzlinienlichtquelle
