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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen eines Bauteils. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Ausführen eines derartigen Verfahrens. Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Ausführen eines derartigen Verfahrens.
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US 2014/0182373 A1 ist ein System bekannt zur zerstörungsfreien Prüfung (NDT) mit einer NDT-Sonde und einem Prozessor. Die NDT-Sonde umfasst einen Prüfsensor und einen Bewegungssensor. Der Prüfsensor ist so konfiguriert, dass er Sensordaten von einem Prüfbereich erfasst, und der Bewegungssensor ist so konfiguriert, dass er eine Messgeschwindigkeit erfasst, mit der sich die NDT-Sonde relativ zum Prüfbereich bewegt. Der Prozessor ist so konfiguriert, dass er einen Geschwindigkeitsvergleich zwischen der Messgeschwindigkeit und einem Referenzgeschwindigkeitsbereich ermittelt.
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US 2015/0039245 A1 ist eine Inspektionsvorrichtung und -methode bekannt zur Führung einer Inspektionssonde gemäß einem vorgegebenen Inspektionsplan. Die Vorrichtung ist mit einer Sonde gekoppelt, die gemäß dem Prüfplan auf dem Prüfobjekt zu bewegen ist, wobei die Vorrichtung eine Prüfführungseinheit mit einer Führungskontrolleinheit, einer Positionskodierung wie z.B. einer 3D-Kamera und einer visuellen Rückkopplungsbrille umfasst. Das Verfahren umfasst das Ermöglichen einer virtuellen Anzeige des Prüfplans auf der visuellen Rückkopplungsbrille, das Bewegen der Sonde entsprechend der virtuellen Anzeige des Prüfplans, das Erfassen der erfassten Sondenpositionen in Echtzeit der Prüfung mit der 3D-Kamera und die Validierung der erfassten Sondenposition gegenüber dem Prüfplan mithilfe eines Steuermoduls. Dann werden die Informationen des Validierungsschrittes, wie z.B. die Stellen, an denen die Sonde aus der Toleranz des Prüfplans bewegt wird, auf der Rückkopplungsbrille angezeigt.
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US 2019/0162516 A1 ist eine Messvorrichtung bekannt, die folgendes umfasst: ein Messelement, das mit einem zu messenden Objekt in Kontakt steht; einen Detektor, der einen Verschiebungsbetrag des Messelements in einem Prozess erfasst, bei dem das Messelement während der Zeit von einem Messungsbeginn bis zu einem Messende relativ in einer bestimmten Richtung auf einer Oberfläche des zu messenden Objekts gleitet; eine Speichereinheit; eine Datensammeleinheit, die den vom Detektor erfassten Verschiebungsbetrag in einem vorbestimmten Zyklus erfasst und die Speichereinheit veranlasst, den Verschiebungsbetrag nacheinander zu speichern; eine Anzeigeeinheit, die eine graphische Anzeige durchführen kann; und eine Anzeigesteuerung, die die Anzeigeeinheit veranlasst, vorbestimmte Informationen auf der Grundlage eines Verschiebungsbetrags für jeden vorbestimmten Zyklus anzuzeigen.
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US 2019/0355111 A1 ist ein Erweiterte-Realität-(XR)-Inspektionssystem für die Inspektion eines Zieles bekannt. Das XR-Inspektionssystem umfasst ein Inspektionssystem und ein XR-Gerät. Das Inspektionssystem umfasst eins Inspektions-Haupteinheit und eine Inspektionssonde. Die Inspektions-Haupteinheit sammelt Inspektionsdaten von der Inspektionssonde, empfängt die von einem Inspektor mit dem XR-Gerät eingegebenen Befehle, führt die mit den Befehlen verbundenen Funktionen aus und sendet Anzeigedaten an das XR-Gerät. Das XR-Gerät weist eine erweiterte Realitätsanzeige und Sensoren auf. Das XR-Gerät zeigt Anzeigedaten an, die von der Inspektions-Haupteinheit empfangen werden, empfängt über die Sensoren Befehle vom Inspektor und sendet die Befehle an die Inspektions-Haupteinheit.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung bereitzustellen. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Computerprogrammprodukt bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausführungen und/oder Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das Verfahren kann in einem Fertigungsprozess und/oder für Service-/Wartungsaufgaben ausgeführt werden. Das Verfahren kann dazu dienen, eine Qualität des Bauteils zu testen, ohne das Material selbst zu beschädigen. Das Verfahren kann zum berührungsfreien Prüfen des Bauteils dienen. Das Verfahren kann mithilfe defektoskopischer und/oder qualimetrischer Effekte ausgeführt werden. Das Verfahren kann mithilfe physikalischer, mechanischer, magnetischer, elektrischer, elektromagnetischer, elektrochemischer, chemischer, thermischer und/oder optischer Effekte ausgeführt werden. Das Verfahren kann beispielsweise mithilfe von Ultraschall ausgeführt werden. Das Verfahren kann statisch und/oder dynamisch ausgeführt werden. Das Verfahren kann auf einer Reflexion von elastischen oder elektromagnetischen Wellen an einer Grenzfläche basieren. Die Grenzfläche kann über einen akustischen und/oder dielektrischen Impedanzkontrast definiert werden.
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Das Bauteil kann in einem fertigen, teilfertigen oder unfertigen Herstellungszustand vorliegen. Das Bauteil kann ein Flugzeugteil sein. Das Bauteil kann beispielsweise ein Rumpfteil oder ein Seitenleitwerkteil sein. Das Bauteil kann ein Fahrzeugteil sein. Das Bauteil kann beispielsweise ein Karosserieteil sein. Das Bauteil kann ein Raumfahrzeugteil sein. Das Bauteil kann zumindest abschnittsweise eben und/oder gekrümmt sein. Das Bauteil kann zumindest abschnittsweise einfach oder mehrfach gekrümmt sein. Das Bauteil kann aus einem metallischen, nichtmetallischen anorganischen, natürlichen und/oder polymeren Werkstoff hergestellt sein oder einen metallischen, nichtmetallischen anorganischen, natürlichen und/oder polymeren Werkstoff aufweisen. Das Bauteil kann aus einem Verbundwerkstoff hergestellt sein oder einen Verbundwerkstoff aufweisen. Das Bauteil kann aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sein oder einen Faserverbundwerkstoff aufweisen. Der Faserverbundwerkstoff kann Verstärkungsfasern aufweisen. Die Verstärkungsfasern können anorganische, oraganische und/oder natürliche Fasern sein. Die Verstärkungsfasern können in einen Matrixwerkstoff eingebettet sein. Der Matrixwerkstoff kann ein thermoplastischer oder durplastischer Kunststoff sein.
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Die Eingangsmesssignale können Messwerte und/oder Messgrößen umfassen oder repräsentieren. Die Eingangsmesssignale können nach dem Erfassen unmittelbar verarbeitet werden. Die Eingangsmesssignale können nach dem Erfassen zunächst gespeichert und später verarbeitet werden. Die Ausgangsmesssignale können basierend auf den Eingangsmesssignalen generiert werden. Die Ausgangsmesssignale können mithilfe wenigstens eines Prozessors und/oder Computers generiert werden. Die Ausgangsmesssignale können als virtuelle Objekte dargestellt werden. Das Bauteil kann als reales Bauteil geprüft werden. Das Bauteil kann als virtuelles Bauteil dargestellt und geprüft werden. Die Ausgangsmesssignale können das reale Bauteil oder das virtuelle Bauteil überlagernd dargestellt werden. Die Ausgangsmesssignale können an vorbestimmten Positionen dargestellt werden. Die Ausgangsmesssignale können an vorbestimmten bauteilbezogenen Positionen dargestellt werden.
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Mithilfe des wenigstens einen Prozessors und der Benutzerschnittstelle können Bedienelemente visuell dargestellt werden. Die Bedienelemente können virtuell betätigbar sein. Die Benutzerschnittstelle kann ein virtuelles Berühren und Beeinflussen der dargestellten Ausgangsmesssignale und/oder der dargestellten Erfassungssignale ermöglichen.
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Unter Berücksichtigung von Erfassungsdaten können optische Erfassungssignale generiert werden. Die Erfassungsdaten können Daten sein, die zum Führen des Messeffektors verwendet werden und/oder die beim Führen des Messeffektors generiert werden. Die Erfassungssignale können basierend auf den Erfassungsdaten generiert werden. Die Erfassungssignale können mithilfe wenigstens eines Prozessors und/oder Computers generiert werden. Die Ausgangsmesssignale können als virtuelle Objekte dargestellt werden. Die Erfassungssignale können das Bauteil überlagernd dargestellt werden. Die Erfassungssignale können das reale Bauteil oder das virtuelle Bauteil überlagernd dargestellt werden. Die Erfassungssignale können an vorbestimmten Positionen dargestellt werden. Die Erfassungssignale können an vorbestimmten bauteilbezogenen Positionen dargestellt werden. Die Erfassungsdaten können eine Trajektorie umfassen. Die Trajektorie kann eine Bahnkurve sein, entlang der ein Tool Center Point (TCP) eines Roboters beim Erfassen der Eingangsmesssignale bewegt wird oder wurde.
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Mithilfe der Benutzerschnittstelle können Eingaben erfasst werden. Die Eingaben können Benutzereingaben sein. Die Eingaben können Benutzerbewegungen, Spracheingaben und/oder Lageänderungen der Benutzerschnittstelle sein. Die Benutzerbewegungen können Handgesten, Kopfbewegungen und/oder Augenbewegungen sein. Die Benutzereingaben können mit dem realen oder virtuellen Bauteil, den Ausgangsmesssignalen und/oder den Erfassungssignalen assoziiert werden. Die Benutzereingaben können dem realen oder virtuellen Bauteil, den Ausgangsmesssignalen und/oder den Erfassungssignalen räumlich zugeordnet werden. Die Benutzereingaben können vorgegebenen Positionen bezüglich des realen oder virtuellen Bauteils, der Ausgangsmesssignale und/oder der Erfassungssignale zugeordnet werden. Die Eingaben können ein Auswählen, Markieren, geometrisches Eingrenzen und/oder Annotieren bewirken. Die Eingaben können gespeichert werden.
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Die Vorrichtung kann einen Roboter aufweisen. Der Roboter kann ein Industrieroboter sein. Die Vorrichtung kann eine elektrische Kontrollvorrichtung aufweisen. Der Roboter kann mithilfe der Kontrollvorrichtung kontrollierbar sein. Der Messeffektor kann an dem Roboter angeordnet sein. Der Messeffektor kann mithilfe des Roboters führbar sein. Der Messeffektor kann mithilfe der Kontrollvorrichtung kontrollierbar sein. Das Bauteil kann mithilfe des Messeffektors zerstörungsfrei und/oder berührungsfrei prüfbar sein. Der Messeffektor kann ein Sendemodul zum Senden elastischer oder elektromagnetischer Wellen und/oder ein Empfangsmodul zum Empfangen reflektierter elastischer oder elektromagnetischer Wellen aufweisen.
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Der wenigstens eine Prozessor kann Teil der Kontrollvorrichtung sein. Die Kontrollvorrichtung kann wenigstens einen Datenspeicher aufweisen. Die Kontrollvorrichtung kann wenigstens eine Signalschnittstelle aufweisen. Die Kontrollvorrichtung kann als Computer ausgeführt sein. Der wenigstens eine Prozessor, der wenigstens eine Datenspeicher und/oder die wenigstens eine Signalschnittstelle können miteinander signalübertragend verbunden sein. Die Kontrollvorrichtung kann strukturell und/oder funktional integriert ausgeführt sein. Die Kontrollvorrichtung kann strukturell und/oder funktional verteilt ausgeführt sein. Der wenigstens eine Prozessor kann an einer Robotersteuerung angeordnet sein. Der wenigstens eine Prozessor kann an der Benutzerschnittstelle angeordnet sein.
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Die Benutzerschnittstelle kann als Ausgabegerät und/oder Eingabegerät dienen. Die Benutzerschnittstelle kann an einem Kopf eines Benutzers tragbar sein. Die Benutzerschnittstelle kann dem Benutzer ein Sehen einer realen Umgebung ermöglichen. Die Benutzerschnittstelle kann als visuelles Ausgabegerät dienen. Die Benutzerschnittstelle kann eine Mixed-Reality-Brille sein. Die Benutzerschnittstelle kann ein virtuelles Berühren und/oder Beeinflussen virtueller Objekte ermöglichen. Die Benutzerschnittstelle kann ein virtuelles Berühren und Beeinflussen der dargestellten Ausgangsmesssignale und/oder der dargestellten Erfassungssignale ermöglichen. Die Benutzerschnittstelle kann Sensoren, Komparatoren und/oder Aktuatoren aufweisen. Die Benutzerschnittstelle kann mithilfe der Kontrollvorrichtung kontrollierbar sein. Die Benutzerschnittstelle kann als Head-mounted-Display mit integrierten Sensoren, Lautsprechern und eigener Rechnereinheit ausgeführt sein.
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Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren Speichermedium, auf einem computerlesbaren Datenträger oder als Datenträgersignal vorliegen.
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Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine Augmented-Reality-basierte Digitalisierung eines Auswertungsprozesses von Mess- und Prüfdaten bei zerstörungsfreier Prüfung.
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Messdaten können als eine Überlagerung auf einem tatsächlichen Bauteil darstellt werden. Relevante Prozessparameter, wie z.B. eine Trajektorie, die ein Roboter bei einer Prüfung abgefahren ist, können angezeigt werden. Ein Benutzer kann die Daten nicht nur auf das Bauteil projiziert betrachten, sondern auch mit den Daten interagieren. So kann z.B. mit Hilfe von Handgesten oder anhand einer Blickrichtung, d.h. durch einfaches Anvisieren, eine Fehlstelle ausgewählt, markiert und geometrisch eingegrenzt werden. Durch Spracheingabe können Anmerkungen in natürlicher Sprache vorgenommen werden.
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Die durch den Bediener erzeugten Eingaben und Annotationen können vom System mit dem Bauteil assoziiert gespeichert werden und können z.B. digital in ein CAD-System zurückgespiegelt werden. Die Annotationen können dabei ihre Lokalisierung in Bezug auf das Bauteil behalten und für eine Beurteilung und Dokumentation herangezogen werden. Ein Bediener-Feedback kann digital vorliegen.
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Mit der Erfindung wird eine räumliche Zuordnung zwischen einem realen Bauteil und Messergebnissen ermöglicht oder vereinfacht. Eine Zuverlässigkeit, Exaktheit und/oder Vollständigkeit werden/wird erhöht. Eine Rückkopplung gefundener Fehler wird ermöglicht oder vereinfacht. Eine Real-Digital-Barriere kann überwunden werden. Eine maschinelle Verarbeitung kann ermöglicht werden. Eine Dokumentation von Prozessen kann verbessert werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben, dabei zeigen schematisch und beispielhaft:
- 1 eine CAD-Darstellung eines Bauteils,
- 2 ein reales Bauteil,
- 3 ein reales Bauteil mit überlagerter CAD-Darstellung des Bauteils in Sicht durch eine tragbare Benutzerschnittstelle,
- 4 mithilfe einer tragbaren Benutzerschnittstelle dargestellte Bedienelemente in Sicht durch die Benutzerschnittstelle,
- 5 ein reales Bauteil mit überlagerter CAD-Darstellung des Bauteils und einer Trajektorie mit Messpunkten in Sicht durch eine tragbare Benutzerschnittstelle,
- 6 ein reales Bauteil mit überlagerter CAD-Darstellung des Bauteils und Ausgangsmesssignalen in Sicht durch eine tragbare Benutzerschnittstelle,
- 7 ein reales Bauteil mit überlagerter CAD-Darstellung des Bauteils, Ausgangsmesssignalen und Markierungen in Sicht durch eine tragbare Benutzerschnittstelle,
- 8 ein reales Bauteil mit überlagerter CAD-Darstellung des Bauteils und Annotationen in Sicht durch eine tragbare Benutzerschnittstelle,
- 9 eine CAD-Darstellung eines Bauteils mit assoziierten Annotationen und
- 10 eine CAD-Darstellung eines Bauteils mit assoziierten Annotationen in ausschnittsweiser Vergrößerung.
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1 zeigt eine CAD-Darstellung eines Bauteils 100. 2 zeigt das reale Bauteil 100. 3 zeigt das reales Bauteil 100 mit räumlich korrekt assoziiert überlagerter CAD-Darstellung des Bauteils 100 in Sicht durch eine als Mixed-Reality-Brille ausgeführte tragbare Benutzerschnittstelle. Das Bauteil 100 wird mithilfe eines robotergeführten Messeffektors vollautomatisch zerstörungsfrei geprüft. Bei einem Bewegen der Benutzerschnittstelle bleibt die CAD-Darstellung des Bauteils 100 an dem realen Bauteil 100 überlagert.
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4 zeigt mithilfe der Benutzerschnittstelle dargestellte Bedienelemente 102, 104, 106 in Sicht durch die Benutzerschnittstelle. Durch Benutzerschnittstelle ist eine Realität sichtbar, die Bedienelemente 102, 104, 106 sind überlagernd teiltransparent dargestellt und virtuell betätigbar. Bei einem Bewegen der Benutzerschnittstelle bewegen sich die Bedienelemente 102, 104, 106 mit.
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5 zeigt das reales Bauteil 100 mit räumlich korrekt assoziiert überlagerter CAD-Darstellung des Bauteils 100 und einer Trajektorie 108 mit Messpunkten, wie 110, ebenfalls räumlich korrekt assoziiert überlagert in Sicht durch die Benutzerschnittstelle. Die Trajektorie 108 ist eine Bahnkurve, entlang der ein Tool Center Point (TCP) eines Roboters bewegt wird und wird offline zur Verfügung gestellt. An den Messpunkten 110 werden mithilfe des Messeffektors online Eingangsmesssignale des realen Bauteil 100 erfasst.
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Basierend auf den Eingangsmesssignalen werden mithilfe eines Computers Ausgangsmesssignale generiert und als virtuelles Objekt 112 dargestellt. 6 zeigt das reale Bauteil 100 mit räumlich korrekt assoziiert überlagerter CAD-Darstellung des Bauteils 100 und als virtuelles Objekt 112 ebenfalls räumlich korrekt assoziiert überlagert dargestellten Ausgangsmesssignalen in Sicht durch die Benutzerschnittstelle.
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7 zeigt das reale Bauteil 100 mit räumlich korrekt assoziiert überlagerter CAD-Darstellung des Bauteils, als virtuelles Objekt 112 ebenfalls räumlich korrekt assoziiert überlagert dargestellten Ausgangsmesssignalen und Markierungen, wie 114, in Sicht durch eine tragbare Benutzerschnittstelle. 8 zeigt das reale Bauteil 100 mit überlagerter CAD-Darstellung des Bauteils 100 und Annotationen, wie 116, an den markierten Positionen in Sicht durch die Benutzerschnittstelle.
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Der Benutzer kann auswählen, welche Daten, wie Trajektorie 108, virtuelles Objekt 112, Markierung 114 oder Annotation 116, angezeigt werden sollen, und kann die Daten, wie Trajektorie 108, virtuelles Objekt 112, Markierung 114 oder Annotation 116, virtuell berühren und beeinflussen, beispielsweise durch eine multimodale Kombination aus Blickrichtung und Handgesten und Sprache.
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9 zeigt eine CAD-Darstellung des Bauteils 100 mit assoziierten Annotationen 116. 10 zeigt die CAD-Darstellung des Bauteils mit assoziierten Annotationen 116 in ausschnittsweiser Vergrößerung. Die Annotationen 116 werden, beispielsweise über eine Netzwerk-Schnittstelle, in Echtzeit direkt in ein CAD-System gespiegelt.
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Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es auch Weiterbildungen und/oder Ausführungsbeispiele der Erfindung, die zusätzlich oder alternativ das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweisen.
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Aus den vorliegend offenbarten Merkmalskombinationen können bedarfsweise auch isolierte Merkmale herausgegriffen und unter Auflösung eines zwischen den Merkmalen gegebenenfalls bestehenden strukturellen und/oder funktionellen Zusammenhangs in Kombination mit anderen Merkmalen zur Abgrenzung des Anspruchsgegenstands verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Bauteil
- 102
- Bedienelement
- 104
- Bedienelement
- 106
- Bedienelement
- 108
- Trajektorie
- 110
- Messpunkt
- 112
- Objekt
- 114
- Markierung
- 116
- Annotation
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2014/0182373 A1 [0002]
- US 2015/0039245 A1 [0003]
- US 2019/0162516 A1 [0004]
- US 2019/0355111 A1 [0005]
