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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug, das insbesondere handgeführt ist, und ein Verfahren zum Bearbeiten und/oder Behandeln mindestens eines Bauteils mit einem, insbesondere handgeführten, Werkzeug.
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Bei der industriellen Bearbeitung von Gegenständen in einer industriellen Anlage werden oft die gleichen Bauteile nacheinander mit denselben Bearbeitungsvorgängen bearbeitet. Beispielsweise sind bei der Serienproduktion von Fahrzeugen für jedes einzelne Fahrzeug zwei Bauteile an mehr als einer Schraubstelle miteinander zu verschrauben. Je nach Schraubaufgabe ist zudem eine vorbestimmte Reihenfolge für die Bearbeitung der verschiedenen Schraubstellen einzuhalten. Die zwei Bauteile werden dabei für jedes einzelne Fahrzeug entweder mittels einer Transporteinrichtung an mindestens einem Bearbeiter vorbeitransportiert oder ein Bearbeiter bewegt sich der Reihe nach zu den Bauteilen, um dieselben Verschraubungen auszuführen. Der Bearbeiter soll dann in möglichst kurzer Zeit an dem Bauteil oder den Bauteilen die Bearbeitungen ausführen, die jeweils gefordert sind. Hierfür ist je nach Komplexität der Bearbeitungen eine mehr oder weniger lange Einarbeitung der jeweiligen Bearbeiter erforderlich. Je länger die Einarbeitungsphase dauert, desto höhere Kosten entstehen für den Betreiber der industriellen Anlage.
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Hinzu kommt, dass es je nach industrieller Anlage und aufgrund der immer größer werdenden Variantenvielfalt von produzierten Gegenständen möglich ist, dass sich die einzelnen Bauteile, die nacheinander von dem Bearbeiter zu bearbeiten sind, voneinander unterscheiden und somit verschiedene Bearbeitungsvorgänge an den aufeinanderfolgenden Bauteilen auszuführen sind. Der Bearbeiter sieht beispielsweise an einem Transportband ein neues Bauteil und muss wissen, was daran gearbeitet und/oder montiert und/oder geprüft werden soll. Bei vielen Bauteilvarianten, die eventuell sogar in unregelmäßigen Zeitabständen von dem Bearbeiter zu bearbeiten sind, muss für den Bearbeiter in jedem Fall klar sein, was jeweils getan werden muss.
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Auch wenn dem Bearbeiter des Bauteils oder Benutzer des Werkzeugs, wie erwähnt, in der Regel hierfür wenig Zeit zur Verfügung steht, besteht dennoch die Forderung, dass der Bearbeiter möglichst fehlerlos arbeitet. Nur so können die geforderten Qualitätsanforderungen erfüllt werden und der Ausschuss der gesamten industriellen Anlage minimiert werden.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein, insbesondere handgeführtes, Werkzeug und ein Verfahren zum Bearbeiten und/oder Behandeln mindestens eines Bauteils mit einem, insbesondere handgeführten, Werkzeug bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere sollen ein Werkzeug und ein Verfahren zum Bearbeiten und/oder Behandeln mindestens eines Bauteils mit einem Werkzeug bereitgestellt werden, mit welchen mehrere Bearbeitungsstellen nacheinander an mindestens einem Bauteil und/oder bei einer Variantenvielfalt der nacheinander zu bearbeitenden Bauteile die Behandlungen der verschiedenen Bauteile oder Bearbeitungsstellen am Bauteil in der vorgegebenen Zeit prozesssicher bearbeitbar sind.
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Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug nach Anspruch 1 gelöst. Das Werkzeug hat mindestens ein Werkzeugelement zum Behandeln mindestens eines Bauteils, mindestens eine Erfassungseinheit, die zur Erfassung des mindestens eines Bauteils angeordnet ist, und eine Auswerteeinheit, die ausgestaltet ist zum Auswerten eines Erfassungsergebnisses der mindestens einen Erfassungseinheit in Hinblick auf eine Anordnung des Werkzeugs relativ zu dem mindestens einen Bauteil, wobei die Auswerteeinheit ausgestaltet ist, in mindestens einem Erfassungsergebnis der mindestens einen Erfassungseinheit mindestens eine Bearbeitungsstelle an dem mindestens einen Bauteil zu identifizieren und das Auswerteergebnis für die Ermittlung von dreidimensionalen Weltkoordinaten zu verwenden.
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Mit dem Werkzeug wird eine berührungslose automatische Auswahl der bearbeitungsstellenbezogenen Prozessparameter möglich, ohne dass zusätzlich Codes, wie ein Barcode oder QR-Code usw., an dem Bauteil oder einem Befestigungselement, wie einer Schraube, usw., anzubringen sind. Dadurch wird der Aufwand für die Vorbereitung der Bauteile und/oder der Befestigungselemente für die Fertigung deutlich verringert. Dennoch können durch den Benutzer verursachte Fehler in Bezug auf die Auswahl der Prozessparameter eliminiert werden. Außerdem wird die Bedienbarkeit des Werkzeugs vereinfacht.
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Zusätzlich ist es in einer erweiterten Ausgestaltung des Werkzeugs möglich, mit dem im Werkzeug implementierten Ortungssystem die strikte Verfolgung mindestens eines Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablaufs zu sichern oder zu überwachen, Ein solcher Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablauf ist aus Konstruktion- und Sicherheitsaspekt(en) vorgebbar.
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Noch dazu ist das Werkzeug für Bearbeitungen an Bearbeitungsstellen sperrbar, die in dem vorgegebenen Schraubablauf derzeit nicht vorgesehen sind. Dadurch ist dem Benutzer des Werkzeugs oder Bearbeiter signalisierbar, welche Bearbeitung als nächstes mit dem bereits verwendeten Werkzeug an dem Bauteil auszuführen ist, beispielsweise dass eine Verbindung oder eine Bohrung, usw. herzustellen ist.
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Mit dem Werkzeug wird der Werker oder Benutzer des Werkzeugs, ohne dass eine Berührung des mindestens einen Bauteils erforderlich wäre, sehr sicher auf die auszuführenden Arbeitsschritte hingewiesen. Dadurch ist eine verbesserte Kommunikation zwischen Mensch und Maschine bzw. Werkzeug realisiert. Dies trägt dazu bei, Fehler bei der Behandlung des Bauteils mit dem Werkzeug zu minimieren. Dies führt zu weniger Ausschuss in der Herstellung von Gegenständen aus den Bauteilen.
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Aufgrund der beschriebenen Eigenschaften des Werkzeugs kann das System auch für die Einarbeitung von neuem Personal in der industriellen Anlage genutzt werden. Dadurch lassen sich die Kosten für die Einarbeitung deutlich senken. Zudem wird die Fehlerquote durch neues Personal in der Fertigung deutlich gesenkt.
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Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Werkzeugs sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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In einer Ausgestaltung sind das mindestens eine Erfassungsergebnis der mindestens einen Erfassungseinheit zweidimensionale Koordinaten der mindestens einen Bearbeitungsstelle.
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Die Auswerteeinheit kann ausgestaltet sein, für die Ermittlung der dreidimensionalen Weltkoordinaten Epipolargeometrie zu verwenden.
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Möglicherweise ist die mindestens eine Erfassungseinheit eine Kamera. Zusätzlich oder alternativ ist die mindestens eine Erfassungseinheit eine Kamera, die eine bis zu halbkugelförmige Erfassungscharakteristik hat. Alternativ hat die Erfassungseinheit mindestens zwei Kameras, die um einen vorbestimmten Winkel versetzt am Werkzeug angeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ hat die mindestens eine Erfassungseinheit mindestens einen Lichttaster und/oder mindestens einen Laserpointer. Zusätzlich oder alternativ hat die mindestens eine Erfassungseinheit mindestens einen Beschleunigungssensor, mit dessen Erfassungsergebnis die zeitliche Translation und Rotation der Erfassungseinheit schätzbar ist.
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Die Auswerteeinheit kann zur Ermittlung und Ausgabe ihres Auswerteergebnisses in Echtzeit ausgestaltet sein.
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Denkbar ist, dass das Werkzeug zudem eine Speichereinheit zur Speicherung von Daten in Bezug auf eine Bearbeitungsstelle in einer Datenbank aufweist.
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Es ist möglich, dass das Werkzeug ein Schraubwerkzeug und/oder ein Bohrwerkzeug und/oder ein Fräswerkzeug ist. Gemäß einer anderen Ausführungsvariante ist das Werkzeug ein Schweißwerkzeug. Das Werkzeug kann außerdem ein Nietwerkzeug oder ein Toxwerkzeug oder ein Stanzwerkzeug sein. Gemäß einer anderen Ausführungsvariante ist das Werkzeug ein Transportwerkzeug.
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Optional ist das zuvor beschriebene Werkzeug Teil eines Systems, das zudem eine externe Erfassungseinheit, die extern von dem mindestens einen Werkzeug zur Erfassung des mindestens eines Bauteils angeordnet ist, und eine Steuervorrichtung zur Kommunikation mit einer Steuereinrichtung des mindestens einen Werkzeugs hat, wobei die Steuervorrichtung dem Werkzeug einen Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablauf zum Behandeln des mindestens einen Bauteils vorgibt, wobei die Steuervorrichtung eine Auswerteeinheit aufweist, die ausgestaltet ist, zumindest teilweise eine Auswertung von Erfassungsergebnissen der Erfassungseinheit des Werkzeugs und/oder der externen Erfassungseinheit in Hinblick auf den Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablauf auszuführen, und wobei die Steuervorrichtung und/oder die Auswerteeinheit des Werkzeugs ausgestaltet ist, das Werkzeug für eine Bearbeitung und Behandlung zu sperren, wenn eine Auswertung einer der Auswerteeinheiten ergibt, dass der Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablauf mit dem Werkzeug nicht eingehalten wird.
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Das zuvor beschriebene Werkzeug kann Teil einer industriellen Anlage zur Behandlung mindestens eines Bauteils sein. Die Anlage kann zudem eine Steuervorrichtung zur Kommunikation mit einer Steuereinrichtung des mindestens einen Werkzeugs aufweisen, wobei die Steuervorrichtung dem Werkzeug den Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablauf zum Behandeln des mindestens einen Bauteils vorgibt.
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Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Bearbeiten und/oder Behandeln mindestens eines Bauteils mit einem Werkzeug nach Anspruch 10 gelöst. Das Werkzeug hat ein Werkzeugelement zum Bearbeiten und/oder Behandeln des mindestens einen Bauteils. Das Verfahren hat die Schritte: Erfassen, mit mindestens einer Erfassungseinheit, des mindestens einen Bauteils, und Auswerten, mit einer Auswerteeinheit, eines Erfassungsergebnisses der mindestens einen Erfassungseinheit in Hinblick auf eine Anordnung des Werkzeugs relativ zu dem mindestens einen Bauteil, indem die Auswerteeinheit in mindestens einem Erfassungsergebnis der mindestens einen Erfassungseinheit mindestens eine Bearbeitungsstelle an dem mindestens einen Bauteil identifiziert und das Auswerteergebnis für die Ermittlung von dreidimensionalen Weltkoordinaten verwendet.
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Das Verfahren erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf das Werkzeug genannt sind.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer industriellen Anlage mit einem System mit einem Werkzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das mit dem Werkzeug von 1 ausführbar ist;
- 3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das mit einem Werkzeug gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ausführbar ist; und
- 4 eine schematische Ansicht einer industriellen Anlage mit einem System mit einem Werkzeug gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine industrielle Anlage 1, bei der in Bezug auf ein System 4 mit Hilfe einer Transporteinrichtung 5 mindestens zwei Bauteile 6, 7 nacheinander und/oder aneinander transportiert werden. Die Transporteinrichtung 5 ist beispielsweise als Transportband ausgestaltet. Es ist selbstverständlich eine oder mehrere andere Transporteinrichtung(en) 5 einsetzbar, die zum Transportieren der zu bearbeitenden Bauteile 6, 7 für deren Bearbeitung und/oder Behandlung geeignet sind. Eine Bearbeitung umfasst hierbei eine Veränderung der Form und/oder Größe und/oder Farbe usw. des mindestens einen Bauteils 6, 7. Eine Behandlung umfasst beispielsweise ein Transportieren, insbesondere Heben, Drehen usw., des mindestens einen Bauteils 6, 7. Beispielsweise ist ein Behandeln ein Aufnehmen eines der Bauteile 6, 7 mit einem Haken oder Magnet, usw.
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Die industrielle Anlage 1 hat mindestens ein Werkzeug 10 und mindestens eine übergeordnete Steuervorrichtung 20, die von einem Benutzer 30 genutzt oder bedient werden können. Zwischen dem Werkzeug 10 und der übergeordneten Steuervorrichtung 20 können Daten 40 zur Steuerung des Werkzeugs 10 durch die übergeordnete Steuervorrichtung 20 ausgetauscht werden. Mit dem Werkzeug 10 ist mindestens eines der Bauteile 6, 7 an einer Bearbeitungsstelle 50 zu bearbeiten. Die Bearbeitungsstelle 50 ist insbesondere eine Schraubstelle oder eine Bohrstelle oder Frässtelle oder Nietstelle, usw.
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Das Werkzeug 10 und die Steuervorrichtung 20 bilden das System 4.
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Die Daten 40 können beispielsweise ein Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablauf sein, der von dem Werkzeug 10 abzuarbeiten ist. Alternativ kann die Steuervorrichtung 20 mittels der Daten 40 das Werkzeug 10 je nach Betriebszustand der Anlage 1 freigeben oder sperren. In beiden genannten Anwendungsarten ist das Werkzeug 10 ein gesteuertes Werkzeug, insbesondere ein gesteuertes Schraubtechnik-Werkzeug. Der Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablauf kann von der übergeordneten Steuervorrichtung 20 als Daten 40 an die Steuereinrichtung 16 gesendet werden oder von der Steuereinrichtung 16 bei der Steuervorrichtung 20 abgeholt werden.
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Die industrielle Anlage 1 ist beispielsweise eine Fertigungsanlage für Gegenstände, wie Fahrzeuge, Möbel, Elektrogeräte, usw. Alternativ oder zusätzlich kann die industrielle Anlage 1 eine Anlage zur Wartung oder Demontage usw. von Gegenständen sein. Das Werkzeug 10 ist in 1 ein Schraub- und/oder Bohrwerkzeug. Bei Bedarf ist das Werkzeug 10 jedoch zum Fräsen verwendbar.
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Das Werkzeug 10 dient zum Bearbeiten oder Behandeln von mindestens einem der Bauteile 6, 7. Hierbei kann entweder nur jeweils eine Bearbeitung oder Behandlung an mindestens einem der Bauteile 6, 7 durchgeführt werden. Alternativ ist ein von dem Werkzeug 10 abzuarbeitender Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablauf vorgesehen, der mindestens zwei Behandlungen des mindestens einen Bauteils 6, 7 mit dem Werkzeug 10 umfasst. Alternativ umfasst der abzuarbeitende Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablauf eine oder verschiedene Bearbeitung(en) und/oder Behandlung(en), die an mehreren Bauteilen 6, 7 nacheinander auszuführen sind. Beispielsweise kann mit dem Werkzeug 10 an der Bearbeitungsstelle 50 ein Loch in mindestens eines der Bauteile 6, 7 gebohrt werden. Es ist jedoch denkbar, dass das erste und zweite Bauteil 6, 7 unter Verwendung des Werkzeugs 10 verbunden oder voneinander gelöst werden, indem mit dem Werkzeug 10 an der Bearbeitungsstelle 50 ein Befestigungselement 8, das hier als Schraube ausgebildet ist, in das erste und zweite Bauteil 6, 7 geschraubt oder aus mindestens einem der Bauteile 6, 7 geschraubt wird. Das erste und zweite Bauteil 6, 7 sind möglicherweise Bauteile eines zu fertigenden oder zu bearbeitenden Gegenstands. Wie zuvor beschrieben, können aber nur zwei Ränder ein und desselben Bauteils 6 mit mindestens einem Befestigungselement 8, wie einer Schraube, miteinander verbunden oder voneinander gelöst werden.
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Das Werkzeug 10 ist bei dem Beispiel von 1 ein Handwerkzeug, das beim Bearbeiten oder Behandeln von mindestens einem der Bauteile 6, 7 in der Hand des Benutzers 30 gehalten werden kann. Es ist jedoch möglich, dass das Werkzeug 10 an einer Halterung befestigt ist und von der Halterung gehalten wird. In diesem Fall kann das Werkzeug 10 von dem Benutzer 30 im Raum bewegt werden. In beiden genannten Fällen ist das Werkzeug 10 ein handgeführtes Werkzeug.
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Das Werkzeug 10 hat ein Werkzeugelement 13, eine Antriebseinheit 14, eine Erfassungseinheit 15, eine Steuereinrichtung 16, eine Anzeigeeinrichtung 17, eine Energieversorgungseinheit 18, und einen Handgriff 19. Die Energieversorgungseinheit 18 ist bei dem Werkzeug 10 von 1 als Beispiel als Batterie, insbesondere als wiederaufladbare Batterie, ausgeführt, so dass das Werkzeug 10 ein kabelloses Werkzeug ist. Das Werkzeug 10 hat ein Werkzeugkoordinatensystem X1, Y1, Z1. Der Nullpunkt des Werkzeugkoordinatensystem X1, Y1, Z1 liegt in der Abtriebsachse bzw. der Achse des Werkzeugelements 13. Die Erfassungseinheit 15 hat ein Erfassungskoordinatensystem X2, Y2, Z2. Der Nullpunkt des Erfassungskoordinatensystems X2, Y2, Z2 liegt in dem Zentrum der Erfassungseinheit 15.
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Die übergeordnete Steuervorrichtung 20 hat eine Steuereinheit 21, eine Auswerteeinheit 22 und eine Schnittstelle 23 zur Kommunikation zwischen dem Werkzeug 10 und der Steuereinrichtung 20. Die Schnittstelle 23 ist drahtgebunden oder drahtlos ausführbar. Die übergeordnete Steuervorrichtung 20 kann mehr als ein Werkzeug 10, insbesondere eine Vielzahl von Werkzeugen 10 steuern, auch wenn in 1 nur ein Werkzeug 10 gezeigt ist.
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Das Werkzeug 10 ist mit einer Erfassungseinheit 15 ausgestattet, die insbesondere als ein monokulares Kamerasystem oder Stereo-Kamerasystem ausgestattet ist. Mit der Erfassungseinheit 15 werden Bildaufnahmen des mindestens einen zu bearbeitenden Bauteils 6, 7 aufgenommen.
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Die Erfassungseinheit 15 und die Steuereinrichtung 16 bilden zusammen ein Ortungssystem, das auf einer visuellen Erfassung basiert. Die visuelle Erfassung oder visuelle Ortung ermöglicht die Identifikation der Bearbeitungsstellen 50, wie nachfolgend beschrieben. Optional ist die Erfassungseinheit 15 zusätzlich mit einem Beschleunigungssensor ausgestattet, dessen Erfassungsergebnis zusätzlich zu der visuellen Erfassung für die Ortung verwendet wird.
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Die Steuereinrichtung 16 hat eine Auswerteeinheit 161 und eine Speichereinheit 162. Die Auswerteeinheit 161 ist ausgestaltet, Erfassungsergebnisse 43 der Erfassungseinheit 15 auszuwerten, wie nachfolgend noch genauer beschrieben. In der Speichereinheit 162 werden die Erfassungsergebnisse 43 der Erfassungseinheit 15 und/oder die Auswerteergebnisse 45 der Auswerteeinheit 161 gespeichert. Außerdem sind in der Speichereinheit 162 Daten 40 zu dem mindestens einem Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablauf speicherbar, der von dem Werkzeug 10 zur Bearbeitung oder Behandlung des mindestens einen Bauteils 6, 7 abzuarbeiten ist. Hierfür ist in der Speichereinheit 162 beispielsweise eine Datenbank vorgesehen, in welcher die zuvor genannten Daten 40, 43, 45 einander zugeordnet werden können. Die Auswerteeinheit 161 kann zumindest teilweise durch Software ausgeführt sein. Die Software läuft auf Hardware der Steuereinrichtung 16.
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Mit der Erfassungseinheit 15 wird insbesondere die Oberfläche des Bauteils 6, 7 erfasst. Die Erfassungseinheit 15 ist bevorzugt als Kamera ausgestaltet, die ein Bild des mindestens einen Bauteils 6, 7 und/oder dessen Oberfläche erfasst und als Erfassungsergebnis 43 an die Steuereinrichtung 16 weiterleitet oder für die Steuereinrichtung 16 bereitstellt. Die Erfassungseinheit 15 kann räumlich eine möglichst weite Erfassungscharakteristik haben, insbesondere eine bis zu halbkugelförmige Erfassungscharakteristik. In diesem Fall ist ein möglichst großer Bereich des mindestens einen Bauteils 6, 7 und/oder dessen Oberfläche erfassbar. Beispielsweise ist die Erfassungseinheit 15 als halbkugelförmige Kamera ausgestaltet, die derart zu der Transporteinrichtung 5 anzuordnen ist, dass die Erfassungseinheit 15 die Bauteil(e) 6, 7 an der Transporteinrichtung 5 erfassen kann, bevor diese von dem Benutzer 30 mit dem Werkzeug 10 zu bearbeiten sind. Je nach Bedarf kann die Erfassungseinheit 15 bzw. die Kamera jedoch für eine fokussierte Erfassung ausgestaltet sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen zwei Bearbeitungsstellen 50 nicht sehr groß ist.
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Das Erfassungsergebnis 43 der Erfassungseinheit 15 wird von der Erfassungseinheit 15 als Daten an die Steuereinrichtung 16 gesendet und in der Speichereinheit 162 gespeichert. Das Erfassungsergebnis 43, insbesondere Bilddaten einer Bearbeitungsstelle 50, sind zusätzlich oder alternativ an die Steuervorrichtung 20 übertragbar.
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Das Verfahren für die Identifikation der Bearbeitungsstelle(n) 50 gemäß 2 erfordert für jeden neuen Bauteiltyp, der zu bearbeiten ist, oder jeden neuen Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablauf, der abzuarbeiten ist, eine Einlernphase. Beim Einlernen werden die Zuordnung zwischen den Prozessparametern, die zur Bearbeitung der Bearbeitungsstelle 50 mit dem Werkzeug 10 erforderlich sind, und der jeweiligen Bearbeitungsstelle 50 manuell durch den Benutzer 30 im System 4 eingegeben. Gegebenenfalls kann der Benutzer 30 eine Bearbeitungsstellennummer und/oder die erkannte Bearbeitungsstelle 50 eingeben oder benennen. Somit sind während der Einlernphase die Positionen der Bildermerkmale zusammen mit der relativen Position und Orientierung des Werkzeugs 10 bei jeder Bearbeitung oder Behandlung in einer Datenbank speicherbar. Zudem können die Positionen der Bildermerkmale zusammen mit der relativen Position und Orientierung des Werkzeugs 10 auch zwischen den Bearbeitungen und/oder Behandlungen in der Datenbank in der Speichereinheit 162 gespeichert werden.
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Hierfür zentriert der Benutzer die Erfassungseinheit 15 des Werkzeugs 10 auf eine Bearbeitungsstelle 50, bis die Position der Bearbeitungsstelle 50 von dem Werkzeug 10 berechnet wurde. Dies ist nachfolgend anhand von 2 beschrieben. Nachdem die Position der Bearbeitungsstelle 50 ermittelt wurde, kann der Benutzer 30 die passenden Prozessparameter und optional eine Bearbeitungsstellennummer für die ausgewählte Bearbeitungsstelle 50 eingeben. Die Prozessparameter können insbesondere abhängig vom Einsatzort eingegeben werden, wie beispielsweise Position in einer Halle, Position an oder innerhalb eines Bauteils 6, 7, usw.
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Die manuelle Eingabe der Daten kann beispielsweise mit Hilfe der Anzeigeeinrichtung 17 als Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) des Werkzeugs 10 oder durch eine externe Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) durchgeführt werden.
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Um sicherzustellen, dass bei der Einlernphase unabhängig von der Orientierung des Werkzeugs 10 beim Bearbeiten und/oder Behandeln alle möglichen wichtigen Erfassungsergebnisse 43, insbesondere Bilder, durch die Erfassungseinheit 15 aufgenommen werden, wird für den Benutzer 30, insbesondere mit der Anzeigeeinrichtung 17, ein Hinweis ausgegeben, das Werkzeug 10 vor oder nach jeder einzelnen Bearbeitung oder Behandlung um die Werkzeugachse in alle mögliche Winkel zu drehen. Alternativ dazu kann der Benutzer 30 bei der Einlernphase das gesamte zu bearbeitende oder behandelnde Bauteil 6, 7 mit der Erfassungseinheit 15 aufnehmen.
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Nach der Einlernphase kann das Werkzeug 10 in der Fertigung in einem sogenannten Lauf-Modus eingesetzt werden. Um die Bearbeitungsstelle 50 zu identifizieren und die Prozessparameter automatisch zu laden oder um strikte Bearbeitungssequenzen zu kontrollieren, wird die Erfassungseinheit 15, insbesondere das Objektiv einer Kamera, auf eine noch zu bearbeitende Bearbeitungsstelle 50 zentriert. Sobald das Werkzeug 10 die bereits eingelernte Bearbeitungsstelle 50 mit dem Verfahren von 2 erkannt hat, können die dazu passende(n) Prozessparameter automatisch für das Bearbeiten und/oder Behandeln bereitgestellt werden. Beim Lauf-Modus ist es insbesondere möglich, dass automatisch die Schraub-Prozess-Parameter der Bearbeitungsstelle 50 geladen werden, die den geringsten Abstand zu dem Werkzeug 10 haben oder innerhalb eines definierten Abstands zu dem Werkzeug 10 am Bauteil 6, 7 angeordnet sind.
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Optional kann das Werkzeug 10 eine Zentrierhilfe, insbesondere einen Laserpointer, aufweisen, die/der das Zentrieren der Erfassungseinheit 15 auf der einzelnen Bearbeitungsstelle 50 erleichtert.
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Überlappen sich die Erfassungsergebnisse 43, insbesondere Bilder, von zwei oder mehr Bearbeitungsstellen 50 am Zentrum der Erfassungseinheit 15, insbesondere dem Zentrum des Objektivs einer Kamera, kann das Werkzeug 10 oder das System 4 den Benutzer 30 darauf hinweisen, dass die Erfassung am besten in einer anderen Erfassungsrichtung aufgenommen werden soll, um die Überlappung zu vermeiden. Je nach Anwendungsfall ist es möglich, das Werkzeug 10 bis dahin für die Bearbeitung und/oder Behandlung des mindestens einen Bauteils 6, 7 zu sperren.
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Für die Auswertung mindestens eines Erfassungsergebnisses 43 der Erfassungseinheit wertet die Auswerteeinheit 161 das mindestens eine Erfassungsergebnis 43 mit Hilfe eines Verfahrens aus, das in 2 veranschaulicht ist. Dem Verfahren liegt ein Algorithmus „visual Simultaneous Localization and Mapping“ (vSLAM) in interaktiver Kombination mit einem Objektdetektions-Algorithmus zugrunde, wie anhand von 2 beschrieben. Somit ist die Auswerteeinheit 161, auf welcher der Objektdetektions-Algorithmus abläuft, ausgestaltet, bei der Objektdetektion nicht nur ein Objekt zu erfasst oder zu erkennen, sondern auch die 2D Position des Objektes im Bild zu bestimmt.
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Die Erfassungseinheit 15, die Steuereinrichtung 16 und die Steuervorrichtung 20 sind derart ausgestaltet, dass die Auswertung für die nächste Bearbeitungsstelle 50 des Bauteils 6, 7 in Echtzeit ausgeführt wird. Gemäß der inzwischen durch DIN ISO/IEC 2382 abgelösten Norm DIN 44300 (Informationsverarbeitung), Teil 9 (Verarbeitungsabläufe) wird unter Echtzeit der Betrieb eines Rechensystems verstanden, bei dem Programme zur Verarbeitung anfallender Daten ständig betriebsbereit sind, derart, dass die Verarbeitungsergebnisse innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne verfügbar sind. Die Daten können je nach Anwendungsfall nach einer zeitlich zufälligen Verteilung oder zu vorherbestimmten Zeitpunkten anfallen. Demzufolge sind die Erfassungseinheit 15, die Steuereinrichtung 16 und die Steuervorrichtung 20 derart ausgestaltet, dass durch deren Hardware und Software keine Verzögerungen verursacht werden und auftreten, welche die Einhaltung dieser Bedingungen verhindern. Bei dem System 4 wird demzufolge die Verarbeitung der Daten 40, 43, 45 garantiert schnell genug für die Abarbeitung des Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablaufs des mindestens einen Bauteils 6, 7 ausgeführt, so dass durch die Verarbeitung der Daten 40, 43, 45 keine Verzögerung bei der Abarbeitung des Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablaufs des mindestens einen Bauteils 6, 7 stattfindet.
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Gemäß 2 wird, nach dem Beginn des Verfahrens bei einem Schritt S0, das mindestens eine Erfassungsergebnis 43 an dem mindestens einen Bauteil 6, 7 der Auswerteeinheit 161 und/oder der Steuereinrichtung 20 zugeführt. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem die Auswerteeinheit 161 auf die Speichereinheit 162 zugreift. Alternativ wird das Erfassungsergebnis 43 direkt an die Auswerteeinheit 161 und/oder die Steuereinrichtung 20 gesendet. Das Erfassungsergebnis 43 sind insbesondere Bilddaten einer Bearbeitungsstelle 50, die insbesondere eine Schraubstelle ist, wie bereits zuvor beschrieben.
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Bei einem Schritt S10 wird anhand mindestens eines trainierten Objektdetektions-Algorithmus (Object Detection Algorithm) eine Bestimmung der Position der Bearbeitungsstelle 50 in dem Bildkoordinatensystem des von der Erfassungseinheit 15 bereitgestellten Bildes vorgenommen. Die Position der Bearbeitungsstelle 50 wird in der Bildebene („image plane“) des von der Erfassungseinheit 15 bereitgestellten Bildes bestimmt, so dass zweidimensionale Koordinaten im Bild bzw. Erfassungsergebnis 43 bestimmt werden. Der Objektdetektions-Algorithmus kann insbesondere mindestens einen der Algorithmen umfassen, nämlich. R-CNN, Fast R-CNN, YOLOv2, YOLOv3. Selbstverständlich ist alternativ oder zusätzlich mindestens ein anderer Objektdetektions-Algorithmus verwendbar, auch wenn dieser hier nicht genannt ist
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Bei einem Schritt S11 werden spezielle Schlüsselstellen (Keypoints) bestimmt, wie beispielsweise das Zentrum oder der Mittelpunkt eines Befestigungselements 8, insbesondere Schraubenkopfes, oder einer Öffnung. Die Ergebnisse sind Bildkoordinaten (2D-Koordinaten) vom Zentrum der Bearbeitungsstelle 50 für jedes einzige Erfassungsergebnis 43 der Erfassungseinheit 15. Hierbei werden die Schlüsselstellen insbesondere für jede einzige Bildaufnahme der Erfassungseinheit 15 bestimmt. Alternativ dazu können Schlüsselpunkte (Keypoints) des vSLAM-Algorithmus, die innerhalb der vom Objektdetektions-Algorithmus erfassten Zone liegen, verwendet werden.
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Die Schlüsselstelle, insbesondere das Zentrum der Bearbeitungsstelle 50, von dem Schritt S11 wird als eine neue Schlüsselstelle (Keypoints) bei dem Algorithmus vSLAM benutzt, wie nachfolgend beschrieben. Der Algorithmus vSLAM wird in den Schritten S20 bis S25 ausgeführt und gibt als Ergebnis in einem Schritt S26 die Position der Bearbeitungsstelle 50 in Weltkoordinaten aus. Die ausgegebenen Weltkoordinaten sind dreidimensionale Koordinaten.
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Hierfür führt die Auswerteeinheit 161 und/oder die Steuereinrichtung 20 bei einem Schritt S20 eine Erzeugung von Schlüsselstellen aus. Hierfür verwendet die Auswerteeinheit 161 Epipolargeometrie. Hierdurch werden die geometrischen Beziehungen zwischen verschiedenen Bildern desselben Bauteils 6, 7 oder der Bauteilkombination 6, 7 dargestellt. Durch die Extraktion von gleichen Merkmalen in verschiedenen Bildern (z.B. Ecken) bzw. Erfassungsergebnissen 43 kann mit Hilfe von Epipolargeometrie die Position jedes Merkmals an dem mindestens einen Bauteil 6, 7, wie beispielsweise eine Ecke, Aussparung, Ausbuchtung, Rundung, Wölbung, usw., im Raum sowie die Position und Orientierung der Erfassungseinheit 15 im Raum bestimmt werden.
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Bei der optionalen Verwendung von Beschleunigungssensoren beim monokularen Kamerasystem, kann die Translation und Rotation der Erfassungseinheit 15 zwischen zwei Zeitpunkten eventuell besser geschätzt werden. Somit ist es möglich, die Position der ausgewählten Bearbeitungsstellen 50 in Bezug auf das mindestens eine Bauteil 6, 7 zu ermitteln, um eine Bearbeitungsstelle 50 identifizieren zu können. Dies kann auch als Bestimmung der Ausrichtung des Werkzeugs 10 bezeichnet werden.
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Bei dem Schritt S21 erzeugt die Auswerteeinheit 161 auf der Grundlage der von dem Schritt S20 ausgegebenen Schlüsselstellen eine Erzeugung von Schlüsselstellen-Beschreibern. Ein solcher Schlüsselstellen-Beschreiber ist insbesondere ein Histogramm der Gradienten der Intensität bzw. Helligkeit von Bildpunkten (Pixel-Intensität), die benachbart zur Schlüsselstelle angeordnet sind.
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Bei dem Schritt S22 führt die Auswerteeinheit 161 auf der Grundlage der Schlüsselstellen-Beschreiber von dem Schritt S21 einen Abgleich bzw. Vergleich von Schlüsselstellen aus.) Der Vergleich von Schlüsselstellen kann beispielsweise erfolgen, indem Histogramme (Schlüsselstellen-Beschreiber), die beim Schritt S21 generiert wurden, verglichen werden. Erfüllen die Histogramme (Schlüsselstellen-Beschreiber) ein vorbestimmtes Ähnlichkeitskriterium, werden die zugehörigen Schlüsselstellen als zusammengehörig definiert. Ein Ähnlichkeitskriterium für zusammengehörige Schlüsselstellen ist, dass deren Kamerabilder beispielsweise die gleichen Ecken aufweisen, die jedoch mit verschiedener Kameraposition und Kameraorientierung erfasst wurden und daher in den Kamerabildern der einzelnen Schlüsselstellen unterschiedlich abgebildet sind.
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Bei dem Schritt S23 führt die Auswerteeinheit 161 eine Berechnung einer Essential Matrix aus, die nachfolgend Grundmatrix genannt ist. Die Berechnung verwendet sowohl die Schlüsselstellen von dem Schritt S11 als auch die Schlüsselstellen aus dem Abgleich bzw. Vergleich von Schlüsselstellen von dem Schritt S22.
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Bei dem Schritt S24 führt die Auswerteeinheit 161 eine Zerlegung der bei dem Schritt S23 berechneten Grundmatrix in eine Translation und Rotation des Zentrums der Erfassungseinheit 15 und/oder des Werkzeugs 10 aus. Die Zerlegung der Grundmatrix erfolgt mit einem Verfahren zur Extraktion der einzelnen Werte der Matrix (Single Value Dekom position).
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Bei dem Schritt S25 führt die Auswerteeinheit 161 eine Abschätzung der Schlüsselstellenposition am mindestens einen Bauteil) in Weltkoordinaten auf der Grundlage der Zerlegung bei dem Schritt S24 aus. Auch hierfür verwendet die Auswerteeinheit 161 Epipolargeometrie.
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Bei dem Schritt S26 gibt die Auswerteeinheit 161 die Position der Bearbeitungsstelle 50 in Weltkoordinaten als Auswerteergebnis 45 aus. Dadurch ist die Position der ausgewählten Bearbeitungsstellen 50 in Bezug auf das mindestens eine Bauteil 6, 7 und das Werkzeug 10 ermittelt, um eine Bearbeitungsstelle 50 identifizieren zu können. Infolge dessen ist die Ausrichtung des Werkzeugs 10 zu dem mindestens einen Bauteil 6, 7 und der mindestens einen Bearbeitungsstelle 50 bestimmt.
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Auch das Auswerteergebnis 45 der Auswerteeinheit 161, also die dreidimensionalen Weltkoordinaten der Bearbeitungsstelle 50 an dem mindestens einen Bauteil 6, 7, wird in der Speichereinheit 162 gespeichert.
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Somit wird eine Koordinatentransformation von den zweidimensionalen Koordinaten X2, Y2, des Erfassungsergebnisses der Erfassungseinheit 15 in Koordinaten X1, Y1, Z1 des Werkzeugs 10 durchgeführt. Dadurch wird die Position und Orientierung des Werkzeugs 10 und der Bearbeitungsstellen 50 in Bezug auf die Achse des Werkzeugelements 13 bzw. die Abtriebsachse berechnet.
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Das Auswerteergebnis 45 ist auch an die Steuervorrichtung 20 übertragbar. Zusätzlich oder alternativ kann die Auswerteeinheit 22 der Steuervorrichtung 20 das Erfassungsergebnis 43 der Erfassungseinheit 15 auswerten und/oder das Auswerteergebnis 45 der Auswerteeinheit 161 in Bezug auf Erfassungsergebnis(se) 43 der Erfassungseinheit 15 bestimmen, insbesondere wie zuvor beschrieben.
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Somit führt die Auswerteeinheit 161 eine spezielle Kombination eines Algorithmus „visual Simultaneous Localization and Mapping“ (vSLAM) und eines Objektdetektions-Algorithmus aus. Diese Kombination der Algorithmen ermöglicht bei dem Werkzeug 10 die Identifizierung der mindestens einen Bearbeitungsstelle 50, ohne dass die Erfassungseinheit 15 oder das Werkzeug 10 in Kontakt mit dem mindestens einen zu verschraubenden Bauteil 6, 7 kommt.
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Es ist auch nicht erforderlich, dass die Erfassungseinheit 15 oder das Werkzeug 10 in einem festen definierten Abstandsbereich zum mindestens einen Bauteil 6, 7 stehen muss.
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Bei dem beschriebenen Werkzeug 10 hängt der gültige Abstand zwischen Werkzeug 10 und/oder Erfassungseinheit 15 und Bearbeitungsstelle 50, um die Bearbeitungsstelle 50 identifizieren zu können, nur vom Abstand zwischen Bearbeitungsstellen 50 in den BildKoordinaten ab.
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Für die Identifikation der Bearbeitungsstelle 50 mit diesem System 4 zentriert der Benutzer 30 bei einer Kamera als Erfassungseinheit 15 das Objektiv der Kamera bzw. die Kameraaufnahme auf die Bearbeitungsstelle 50. Nach der Identifizierung der Bearbeitungsstelle 50, kann die Auswerteeinheit 161 beispielsweise die richtigen Prozessparameter zur Durchführung der vorgegebenen Bearbeitung, insbesondere Verschraubung, bereitstellen. Je nach Bedarf kann jedoch das Werkzeug 10 zur Durchführung der Bearbeitung gesperrt oder freigegeben werden. Dies ist abhängig davon, ob mit der Erfassungseinheit 15 die richtige Bearbeitungsstelle 50 aufgenommen wurde, die in der vorgegebenen Bearbeitungssequenz, insbesondere Verschraubungssequenz, als nächstes abzuarbeiten ist. Wurde die richtige Bearbeitungsstelle 50 aufgenommen, wird das Werkzeug 10 zur Durchführung der Bearbeitung freigegeben. Andernfalls wird das Werkzeug 10 zur Durchführung der Bearbeitung gesperrt.
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Zusätzlich ist es möglich, dass die Auswertung der Auswerteeinheit 161 und/oder der Auswerteeinheit 22 auf einer nicht dargestellten Anzeigeeinrichtung des Werkzeugs 10 und/oder der übergeordneten Steuervorrichtung 20 angezeigt wird.
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Zusätzlich nach der Identifikation der Bearbeitungsstelle 50 kann mit der Steuereinrichtung 16, insbesondere der Auswerteeinheit 161, der zu auszuführende Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablauf kontrolliert werden. Falls das Bearbeiten oder Behandeln der identifizierten Bearbeitungsstelle 50 einen strikten vorgegebenen Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablauf verletzen würde, kann die Steuereinrichtung 16, insbesondere die Auswerteeinheit 161, oder die Steuereinrichtung 20 das Werkzeug 10 sperren, bis der Benutzer 30 eine gültige Bearbeitungsstelle 50 auswählt.
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Ganz allgemein können/kann die Auswerteeinheit 161 und/oder die Auswerteeinheit 22 die Daten 40 in Bezug auf eine Identifikation von Bearbeitungsstellen 50 am Bauteil 6, 7 auswerten, die in dem für das Werkzeug 10 vorgesehenen Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablauf vorgesehen sind. Hierfür greift die Auswerteeinheit 161 auf die Speichereinheit 162 zu.
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Somit kann die Auswerteeinheit 22 und/oder die Auswerteeinheit 161 zumindest teilweise eine Auswertung von Erfassungsergebnissen der Erfassungseinheit 15 des Werkzeugs 10 in Hinblick auf den Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablauf ausführen. Hierbei sind die Steuervorrichtungen 16, 20 und/oder die Auswerteeinheiten 161, 22 in der Lage, das Werkzeugs 10 für eine Bearbeitung und Behandlung zu sperren, wenn eine Auswertung einer der Auswerteeinheiten 161, 22 ergibt, dass der Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablauf mit dem Werkzeug 10 nicht eingehalten wird.
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Das Werkzeug 10 bildet somit ein intelligentes Handwerkzeug und/oder handgeführtes Werkzeug, das dem Benutzer 30 die Abarbeitung eines vorbestimmten Bearbeitungs- und/oder Behandlungsablaufs erleichtert. Das Werkzeug 10 oder das System 4 realisiert somit eine Werkerführung oder Benutzerführung bzw. Anzeige der nächsten Arbeitsaufgabe mithilfe von Intelligenz und Elektronik, ausgeführt durch die Systemkomponenten 15, 16 und gegebenenfalls 20.
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Auf die zuvor beschriebene Weise wird in der industriellen Anlage 1 mit dem System 4 ein Verfahren zum Führen eines Benutzers 30 eines, insbesondere handgeführten, Werkzeugs 10 bei einer Behandlung mindestens eines Bauteils 6, 7 ausgeführt. Dadurch können die nächsten Arbeitsschritte, beispielsweise Schraubstellen, bei dem Bauteil 6, 7 und/oder dem Werkzeug 10 sicher bestimmt und je nach Bedarf angezeigt werden.
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Insbesondere ist bei Ausführung der Erfassungseinheit 15 als Kamera zur Bauteilerkennung in Kombination mit der Auswerteinheit 161 und/oder der Auswerteeinheit 22 für die Bildverarbeitung eine Werkerführung an bewegten Bauteilen 6, 7 möglich.
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Wird auf die für das Werkzeug 10 externe Auswerteeinheit 22 verzichtet, kann mit dem Werkzeug 10 eine in sich autarke Werkerführung realisiert werden. Es findet also keine Auswerteunterstützung durch die Steuervorrichtung 20 statt. Dann erfolgt die Auswertung der Erfassungsergebnisse ausschließlich geräteintern durch die Auswerteeinheit 161, sodass das Werkzeug 10 autark mit der geräteinternen Steuereinrichtung 16 betrieben werden kann.
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3 zeigt ein Verfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, das mittels der Auswerteinheit 161 und/oder der Auswerteeinheit 22 ausgeführt werden kann.
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Bei dem Verfahren gemäß 3 wird das Ergebnis des Objektdetektions-Algorithmus, als die mindestens eine spezielle Schlüsselstelle (Keypoint), wie beispielsweise das Zentrum oder der Mittelpunkt eines Schraubenkopfes oder einer Öffnung oder eines Lochs, an einen Schritt S250 ausgegeben. Auch hier sind die Ergebnisse Bildkoordinaten (2D Koordinaten) vom Zentrum der Bearbeitungsstelle 50 für jedes einzige Erfassungsergebnis 43 der Erfassungseinheit 15. Hierbei werden die Schlüsselstellen insbesondere für jede einzige Bildaufnahme bestimmt. Die Schlüsselstelle, insbesondere das Zentrum der Bearbeitungsstelle 50, wird als eine neue Schlüsselstelle (Keypoints) bei dem Algorithmus vSLAM benutzt für den Schritt S250.
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Im Unterschied zu dem Verfahren von 2 führt die Auswerteeinheit 161 somit bei einem Schritt S230 eine Berechnung einer Grundmatrix nur mit den Schlüsselstellen aus dem Abgleich bzw. Vergleich von Schlüsselstellen von dem Schritt S22 aus.
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Bei dem Schritt S24 führt die Auswerteeinheit 161 eine Zerlegung der bei dem Schritt S230 berechneten Grundmatrix in eine Translation und Rotation des Zentrums der Erfassungseinheit 15 aus.
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Bei dem Schritt S250 führt die Auswerteeinheit 161 eine Abschätzung von Schlüsselstellenposition in Weltkoordinaten auf der Grundlage der Zerlegung (Single Value Decomposition) bei dem Schritt S24 und der von dem Objektdetektions-Algorithmus zugeführten speziellen Schlüsselstellen aus.
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Bei dem Schritt S26 gibt die die Auswerteeinheit 161 die Position der Bearbeitungsstelle 50 in Weltkoordinaten als Auswerteergebnis 45 aus.
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Ansonsten ist das Verfahren gemäß 3 gleich dem Verfahren von 2, so dass auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen wird.
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4 zeigt eine industrielle Anlage 2 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Hier kommt im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ein Winkelkopfschraubwerkzeug 10A zum Einsatz, das zusätzliche Erfassungseinheiten 15A, 15B aufweist. Das Werkzeug 10A ist ansonsten bis auf seine in 4 gezeigte Geometrie auf die gleiche Weise aufgebaut, wie in Bezug auf das Werkzeug 10 des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
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Demzufolge weist das Werkzeug 10A eine dreiteilige Erfassungseinheit 15, 15A, 15B auf, die beispielsweise drei Kameras aufweist. Bei dem Beispiel in 4 sind die Erfassungseinheiten 15, 15A, 15B um 90° bzw. ca. 40° versetzt am Werkzeug 10A angeordnet. Hierbei sind zwei Erfassungseinheiten 15, 15A oder die erste und zweite Kamera der Erfassungseinheit 15, 15A, 15B an der Unterseite des Werkzeugs 10A angeordnet. Eine andere Erfassungseinheit 15B oder die dritte Kamera der Erfassungseinheit 15, 15A, 15B ist dagegen seitlich am Gehäuse im Bereich des Abtriebs des Werkzeugs 10A angeordnet. Das Koordinatensystem der Erfassungseinheit 15A ist der Übersichtlichkeit halber in 4 nicht dargestellt.
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Auf diese Weise kann das Bauteil 6, 7 noch besser in allen Richtungen um das Werkzeug 10A herum erfasst werden.
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Optional ist zusätzlich eine externe Erfassungseinheit 60, insbesondere in Form einer Kamera und/oder mindestens eines Lichttasters und/oder mindestens eines Laserpointers vorgesehen. Mit dem Laserpointer ist ein Zentrieren auf den Schlüsselstellen einfache möglich. Die externe Erfassungseinheit 60 ist extern von dem mindestens einen Werkzeug 10A zur Erfassung des mindestens eines Bauteils 6, 7 angeordnet. Die externe Erfassungseinheit 60 kann ihre Erfassungsergebnisse 44 an die Steuereinrichtung 20 und/oder die Steuereinrichtung 16 senden.
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Soll das Werkzeug 10A jedoch autark arbeiten, kann die externe Erfassungseinheit 60 weggelassen werden.
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Auch dadurch kann mit dem Werkzeug 10A eine in sich autarke Werkerführung realisiert sein. Hierbei kann das Werkzeug 10 auch die Auswertungen der Erfassungsergebnisse 43 der mindestens einen Kamera der Erfassungseinheit 15, 15A, 15B allein ausführen. Daher ist die Auswerteeinheit 22 der Steuervorrichtung 20 nur optional vorhanden.
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Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Anlagen 1, 2, des Systems 4, der Werkzeuge 10, 10A, der Erfassungseinheiten 15, 15A, 15B, der Steuereinrichtung 16, der Steuervorrichtung 20 und des Verfahrens zum Führen des Benutzers 30 können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale und/oder Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beliebig kombiniert werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
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Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.
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Anstelle der beschriebenen Schraub-, Bohr- oder Fräswerkzeuge 10, 10A kann die zuvor beschriebene Erfindung auch bei einem beliebigen anderen, insbesondere handgeführten, Werkzeug zum Einsatz kommen, wie beispielsweise bei einem Nietwerkzeug oder Schweißwerkzeug oder Schneidwerkzeug oder Toxwerkzeug oder Stanzwerkzeug. Insbesondere können die Einheiten 15, 15A, 15B, 16 bei einem beliebigen Fügewerkzeug zum Einsatz kommen.
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In der industriellen Anlage 1, 2 sind je nach Anwendungsfall beliebige Werkstoffe in beliebiger Kombination für die Bauteile 6, 7 einsetzbar, wie beispielsweise Metall, Kunststoff, Leder, Glas, Papier, usw.. Zudem kann in einer derartigen Anlage 1, 2 ein Arbeitsverfahren ausgeführt werden, wie Transportieren, also Behandeln, der Bauteile 6, 7 zu dem Werkzeug 10, 10A, in der industriellen Anlage 1, 2 und/oder weg von dem Werkzeug 10, 10A und/oder Stapeln der Bauteile 6, 7 usw.
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Die Werkzeuge 10, 10A können alternativ oder zusätzlich Werkzeuge 10, 10A mit Aufhängung sein, die von dem Benutzer 30 manövrierbar ist, um insbesondere eine horizontale Lage des Werkzeugs 10, 10A im Raum je nach Bedarf definiert variieren zu können. Die Aufhängung kann das jeweilige Werkzeug 10, 10A zusätzlich oder alternativ vertikal oder in der Höhe verstellbar machen. Ganz allgemein kann die Lage des Werkzeugs 10, 10A im Raum variierbar sein.
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Die Anzahl der Erfassungseinheiten 15, 15A, 15B, 60, insbesondere Kameras, ist je nach Anwendungsfall beliebig wählbar. Insbesondere ist es möglich, dass nur Erfassungseinheiten 60 verwendet werden, die extern von dem Werkzeug 10, 10A angeordnet sind. Zudem ist die Anordnung der Erfassungseinheiten 15, 15A, 15B am jeweiligen Werkzeug 10, 10A je nach Anwendungsfall beliebig wählbar. Insbesondere kann eine erste Erfassungseinheit 15, 15A, 15B an der Unterseite des Werkzeugs 10 und eine zweite Erfassungseinheit 15, 15A, 15B an der Oberseite des Werkzeugs 10 angeordnet sein.
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Die Erfassungseinheiten 15, 15A, 15B, 60 müssen nicht alle gleich ausgeführt sein, sondern können in Größe und/oder Erfassungsart unterschiedlich sein. Insbesondere ist als Erfassungseinheit 15, 15A, 15B, 60 zur visuellen Erfassung anstelle einer Kamera mindestens ein Lichttaster und/oder mindestens ein Laserpointer verwendbar.
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Wie zuvor beschrieben, ist es möglich, dass das Werkzeug 10, 10A für den Handbetrieb mit Batterie, insbesondere wiederaufladbarer Batterie, ausgestaltet ist. Alternativ oder zusätzlich ist jedoch ein drahtgebundener Anschluss an ein Stromversorgungsnetz möglich. In diesem Fall ist das Werkzeug 10, 10A ein kabelgebundenes Werkzeug.
