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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kameraeinrichtung, eine Kameraeinrichtung sowie eine Bearbeitungsvorrichtung für ein Werkstück.
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Aus der
EP 2 683 184 B1 ist ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem auf wenigstens einem mobilen Endgerät ausgeführten Anwendungsteil und einem auf einem zentralen Server ausgeführten Anwendungsteil über ein Funknetz bekannt. Eine Übertragung von kameraerfassten Daten zwischen Endgeräten bzw. Maschinen und einer zentralen Leitstelle kann über eine automatisierte Machine-to-Machine-Kommunikation erfolgen. Hierbei können Videostreams aus einer oder mehr Kameras einer bewegten Maschine, die an zentraler Stelle zur Überwachung der Maschine oder zur Erkennung von Objekten in der Maschinenumgebung der Maschine aufgestellt ist, ausgewertet werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, welche ein besonders gutes Beobachten eines mittels eines Bearbeitungswerkzeugs bearbeiteten Werkstücks ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kameraeinrichtung, wobei die Kameraeinrichtung dazu eingerichtet ist, ein Bearbeitungswerkzeug für ein Werkstück aufzunehmen. Bei dem Verfahren ist es vorgesehen, dass ein Materialbearbeitungsbereich ermittelt wird, insbesondere aus einem Bearbeitungsprogramm und der Werkzeuggeometrie, in welchem das Werkstück von dem Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird. Bei dem Verfahren ist es weiterhin vorgesehen, dass ein Sichtbereich der Kamera dem Materialbearbeitungsbereich automatisch nachgeführt wird. Bewegt sich somit der Materialbearbeitungsbereich relativ zu der Kameraeinrichtung, dann wird die Kameraeinrichtung mit deren Sichtbereich automatisch auf dem sich bewegenden Materialbearbeitungsbereich gehalten, um sicherzustellen, dass der Materialbearbeitungsbereich dauerhaft fokussiert im Sichtbereich der Kameraeinrichtung angeordnet ist und somit zuverlässig mittels der Kameraeinrichtung aufgenommen werden kann. Durch das ein Übertragen einer Aufnahme des Materialbearbeitungsbereichs kann das Bearbeiten des Werkstücks von dem Bearbeitungswerkzeug überwacht werden. Beispielsweise können von der Kameraeinrichtung übertragene Bilder für eine Prozessüberwachung bereitgestellt werden, mittels welcher die von der Kameraeinrichtung aufgenommenen Bilder für eine das Bearbeitungswerkzeug kontrollierende und/oder steuernde Person ausgegeben werden können. Hierdurch kann das Bearbeiten eines Werkstücks durch das Bearbeitungswerkzeug von der Person besonders gut überwacht werden und Betriebsart 4 vermieden werden. Eine Berechnung eines Fokusbereiches der Kameraeinrichtung kann aus dem Bearbeitungsprogramm, der Länge und dem Radius des Bearbeitungswerkzeugs und dem Abstand der Kameraeinrichtung zum Tool Center Point erfolgen.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass für das Nachführen des Sichtbereichs der Kameraeinrichtung eine Position und/oder eine Ausrichtung der Kameraeinrichtung angepasst werden. Das bedeutet, dass die Kameraeinrichtung relativ zu einem Befestigungspunkt, an welchem die Kameraeinrichtung gehalten ist, in ihrer Position und/oder ihrer Ausrichtung angepasst wird, um mit ihrem Sichtbereich dem Materialbearbeitungsbereich nachgeführt zu werden. Für das Nachführen des Sichtbereichs kann die Kameraeinrichtung dreidimensional entlang jeweiliger Raumachsen translatorisch bewegt werden und/oder um die jeweiligen Raumachsen gekippt werden. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Materialbearbeitungsbereich jederzeit von dem Sichtbereich der Kameraeinrichtung erfasst werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kameraeinrichtung an einem Gehäuse oder einer Umhausung einer das Bearbeitungswerkzeug umfassenden Bearbeitungsvorrichtung montiert ist. Somit kann die Kameraeinrichtung relativ zu dem Gehäuse in ihrer Position und/oder Ausrichtung angepasst werden, um den Sichtbereich dem Materialbearbeitungsbereich nachzuführen. Durch das Halten der Kameraeinrichtung an dem Gehäuse ist die Kameraeinrichtung besonders sicher an der Bearbeitungsvorrichtung gehalten. Weiterhin kann aufgrund der Befestigung der Kameraeinrichtung an dem Gehäuse oder der Umhausung der Bearbeitungsvorrichtung zu jedem Zeitpunkt eine relative Ausrichtung der Kameraeinrichtung zu dem Bearbeitungswerkzeug bekannt sein, wodurch der Sichtbereich besonders einfach dem Materialbearbeitungsbereich nachgeführt werden kann.
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In diesem Zusammenhang kann es insbesondere vorgesehen sein, dass der Materialbearbeitungsbereich von dem Gehäuse umschlossen ist und der Sichtbereich der Kameraeinrichtung in einen Innenraum der Bearbeitungsvorrichtung auf das Bearbeitungswerkzeug gerichtet ist. Die Kameraeinrichtung ermöglicht somit für die Person ein Beobachten des von dem Gehäuse umschlossenen und somit von außen nicht gut einsehbaren Werkstücks, wodurch von der Person das Bearbeiten des Werkstücks durch das Bearbeitungswerkzeug besonders gut überprüft werden kann. Insbesondere bei Ermitteln eines Fehlers der Bearbeitung des Werkstücks durch das Bearbeitungswerkzeug kann somit über die von der Kameraeinrichtung bereitgestellten Bilder von der Person eine Fehlerquelle besonders gut ermittelt werden und infolgedessen die Fehlerquelle besonders einfach und schnell beseitigt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Werkstück mit einer Fräsmaschine als Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird. Das bedeutet, dass in dem Materialbearbeitungsbereich das Werkstück von dem Bearbeitungswerkzeug gefräst wird. Bei dem Fräsen des Werkstücks erfolgt insbesondere ein Materialabtrag vom Werkstück. Durch das Nachführen des Sichtbereichs der Kameraeinrichtung auf den Materialbearbeitungsbereich kann somit das Fräsen des Werkstücks durch das Bearbeitungswerkzeug besonders gut kontrolliert werden.
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Es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass bei einem Bearbeiten des Werkstücks mittels des Bearbeitungswerkzeugs das Werkstück und/oder das Bearbeitungswerkzeug relativ zu der Kameraeinrichtung bewegt werden. Mit anderen Worten werden beim Bearbeiten des Werkstücks das Werkstück und/oder das Bearbeitungswerkzeug relativ zur Kameraeinrichtung bewegt. Infolgedessen kann sich der Materialbearbeitungsbereich ebenfalls relativ zu dem Gehäuse bewegen. Aufgrund des Bewegens des Materialbearbeitungsbereichs relativ zu dem Gehäuse ist es vorteilhaft, wenn der Sichtbereich der Kameraeinrichtung mit der Bewegung des Materialbearbeitungsbereichs mitgeführt wird. Das Bewegen des Werkstücks und/oder des Bearbeitungswerkzeugs relativ zu dem Gehäuse bei dem Bearbeiten des Werkstücks mittels des Bearbeitungswerkzeugs ermöglicht, dass unabhängig von einer Größe des Werkstücks, insbesondere auch bei besonders großen Werkstücken, das Werkstückfokussiert betrachtet werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Sichtbereich der Kameraeinrichtung einem Endeffektor des Bearbeitungswerkzeugs nachgeführt wird. Der Endeffektor kann auch als sogenannter „Tool Center Point“ bezeichnet werden. Bei diesem Endeffektor handelt es sich um einen gedachten Referenzpunkt, der sich am Ende des Bearbeitungswerkzeug befindet. Hierbei kann der Fokus insbesondere auf einen Radius und eine Werkzeuglänge des Bearbeitungswerkzeug angepasst sein. Durch diesen Endeffektor ist somit ein fixer Referenzpunkt am Bearbeitungswerkzeug für das Nachführen des Sichtbereichs der Kameraeinrichtung vorgegeben. Insbesondere wird der Sichtbereich der Kameraeinrichtung derart dem Materialbearbeitungsbereich nachgeführt, dass der Endeffektor in einem definierten Bereich, insbesondere in jeweils mittels der Kameraeinrichtung übertragenen Bildern, angeordnet ist. Hierdurch wird ein besonders einfaches und sicheres Nachverfolgen des Materialbearbeitungsbereichs für eine die von der Kameraeinrichtung übertragenen und mittels der Anzeigeeinrichtung ausgegebenen Bilder betrachtende Person ermöglicht. In diesem Zusammenhang ist es insbesondere vorgesehen, dass die Kameraeinrichtung auf den Endeffektor fokussiert wird. Es erfolgt somit ein Scharfstellen der Kameraeinrichtung auf den Tool Center Point. Durch das Fokussieren der Kameraeinrichtung auf den Endeffektor kann eine Gefahr einer Unschärfe des mittels der Kameraeinrichtung aufgenommenen Materialbearbeitungsbereichs besonders geringgehalten werden. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Person, welche die von der Anzeigeeinrichtung bereitgestellten und mittels der Kameraeinrichtung übertragenen Bilder betrachtet, den Materialbearbeitungsbereich besonders gut und scharf erkennen kann, wodurch die Person das Bearbeiten des Werkstücks durch das Bearbeitungswerkzeug besonders gut kontrollieren kann.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kameraeinrichtung, mit einer Kamera, welche dazu eingerichtet ist, ein Bearbeitungswerkzeug für ein Werkstück aufzunehmen. Weiterhin umfasst die Kameraeinrichtung eine elektronische Recheneinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einen Materialbearbeitungsbereich zu ermitteln, in welchem das Werkstück von dem Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird. Weiterhin umfasst die Kameraeinrichtung einen Stellmotor, welcher dazu eingerichtet ist, einen Sichtbereich der Kamera auf den Materialbearbeitungsbereich automatisch nachzuführen. Insbesondere ist die Kameraeinrichtung dazu eingerichtet, in einem Verfahren, wie es bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Kameraeinrichtung beschrieben worden ist, betrieben zu werden. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Bearbeitungsvorrichtung für ein Werkstück, mit einem Bearbeitungswerkzeug, welches dazu eingerichtet ist, das Werkstück in einem Materialbearbeitungsbereich zu bearbeiten, sowie mit einer Kameraeinrichtung, wie sie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kameraeinrichtung beschrieben worden ist. Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kameraeinrichtung sowie der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Innenansicht einer Bearbeitungsvorrichtung für ein Werkstück mit einem Gehäuse, in welchem ein Bearbeitungswerkzeug angeordnet ist, mittels welchem das Werkstück in einem Materialbearbeitungsbereich bearbeitet wird, sowie mit einer Kameraeinrichtung, welche in einem von dem Gehäuse beziehungsweise einer Maschinenumhausung umschlossenen Volumen angeordnet und an dem Gehäuse beziehungsweise der Maschinenumhausung gehalten ist, wobei die Kameraeinrichtung mit ihrem Sichtbereich auf den Materialbearbeitungsbereich ausgerichtet und mit dem Materialbearbeitungsbereich automatisch mitgeführt wird.
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In 1 ist in einer schematischen Innenansicht eine Bearbeitungsvorrichtung 10 für ein Werkstück 12 dargestellt. Die Bearbeitungsvorrichtung 10 ist dazu eingerichtet, eine Bearbeitung des Werkstücks 12 zu ermöglichen. Die Bearbeitungsvorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 14 beziehungsweise eine Maschinenumhausung, von welchem ein Volumen der Bearbeitungsvorrichtung 10 umschlossen ist. In dem von dem Gehäuse 14 umschlossenen Volumen ist ein Bearbeitungswerkzeug 16 der Bearbeitungsvorrichtung 10 angeordnet. Das Bearbeitungswerkzeug 16 ist dazu eingerichtet, das Werkstück 12 zu bearbeiten. Vorliegend handelt es sich bei dem Bearbeitungswerkzeug 16 um eine Fräsmaschine, welche dazu eingerichtet ist, das Werkstück 12 zu fräsen. Bei einem Bearbeiten des Werkstücks 12 mittels des Bearbeitungswerkzeugs 16 wird das Werkstück 12 in einem Materialbearbeitungsbereich 18 bearbeitet. Dieser Materialbearbeitungsbereich 18 ist innerhalb des von dem Gehäuse 14 umschlossenen Volumens angeordnet.
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Um die Bearbeitung des Werkstücks 12 durch das Bearbeitungswerkzeug 16 besonders gut kontrollieren zu können, umfasst die Bearbeitungsvorrichtung 10 vorliegend eine Kameraeinrichtung 20. Die Kameraeinrichtung 20 ist in dem von dem Gehäuse 14 umschlossenen Volumen angeordnet. Vorliegend ist die Kameraeinrichtung 20 in dem Gehäuse 14 befestigt. Die Kameraeinrichtung 20 ist mit einem Sichtbereich 22 auf den Materialbearbeitungsbereich 18 ausgerichtet. In Folge eines Bewegens des Bearbeitungswerkzeugs 16 und/oder des Werkstücks 12 relativ zu dem Gehäuse 14, kann der Materialbearbeitungsbereich 18 relativ zu der Kameraeinrichtung 20 bewegt werden. Um ein sicheres Aufnehmen des Materialbearbeitungsbereichs 18 mittels der Kameraeinrichtung 20 zu gewährleisten, ist es vorgesehen, dass der Sichtbereich 22 der Kameraeinrichtung 20 dem Materialbearbeitungsbereich 18 automatisch nachgeführt wird. Um das Nachführen des Sichtbereichs 22 der Kameraeinrichtung 20 zu dem Materialbearbeitungsbereich 18 zu ermöglichen, ist es vorgesehen, dass der Sichtbereich 22 der Kameraeinrichtung 20 einem Endeffektor 24, bei welchem es sich um einen sogenannten „Tool Center Point“ handelt, nachgeführt wird. Hierbei kann eine Aufnahme der Kameraeinrichtung 20 auf diesen Endeffektor 24 fokussiert werden.
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Die Kameraeinrichtung 20 umfasst eine Kamera 26, welche dazu eingerichtet ist, das Bearbeitungswerkzeug 16, insbesondere den Materialbearbeitungsbereich 18, aufzunehmen. Die Kameraeinrichtung 20 umfasst weiterhin eine elektronische Recheneinrichtung 28, welche dazu eingerichtet ist, den Materialbearbeitungsbereich 18 zu ermitteln, wodurch das Ausrichten des Sichtbereichs 22 auf den Materialbearbeitungsbereich 18 ermöglicht wird. Darüber hinaus umfasst die Kameraeinrichtung 20 einen Stellmotor 30, welcher dazu eingerichtet ist, den Sichtbereich 22 der Kamera 26 auf den Materialbearbeitungsbereich 18 automatisch nachzuführen. Für das Nachführen des Sichtbereichs 22 können eine Position und eine Ausrichtung der Kamera 26 mittels des Stellmotors 30 relativ zu dem Gehäuse 14 angepasst werden.
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Die Kameraeinrichtung 20 ist dazu eingerichtet, dass über Abrufen von Werkzeugkoordinaten aus einem eine Bearbeitung des Werkstücks 12 durch das Bearbeitungswerkzeug 16 vorgegebenen Programm die Kamera 26 mit dem Materialbearbeitungsbereich 18 mitschwenkt und hierbei einen Fokus von jeweiligen Aufnahmen der Kamera 26 auf das Bearbeitungswerkzeug 16 legt. Ein für die Kamera 26 ermittelter Winkel und eine für die Kamera 26 ermittelte Position werden für ein Einstellen der Kamera 26 für den Stellmotor 30 der Kameraeinrichtung 20 bereitgestellt. Hierdurch kann der Fokus der Kamera 26 auf dem Bearbeitungswerkzeug 16 gehalten werden. Durch die von der Bearbeitungsvorrichtung 10 ermöglichten besonders guten Beobachtungsmöglichkeiten werden Arbeitsbedingungen für Mitarbeiter verbessert und eine besonders hohe Sicherheit beim Bearbeiten des Werkstücks 12 kann erreicht werden. Bei der Kameraeinrichtung 20 handelt es sich um eine Maschinenkamera, die innerhalb des Gehäuses 14 der Bearbeitungsvorrichtung 10 fest verbaut ist. Für ein Betreiben der Kameraeinrichtung 20 wird der Materialbearbeitungsbereich 18 ermittelt und der Sichtbereich 22 der Kameraeinrichtung 20 auf den Materialbearbeitungsbereich 18 automatisch nachgeführt.
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Um einer Person zu ermöglichen, den mittels der Kameraeinrichtung 20 aufgenommenen Materialbearbeitungsbereich 18 zu kontrollieren, kann die Bearbeitungsvorrichtung 10 eine Anzeigeeinrichtung 32 umfassen, welche insbesondere außenseitig an dem Gehäuse 14 angeordnet ist. Durch Betrachten der Anzeigeeinrichtung 32, welche dazu eingerichtet ist, mittels der Kameraeinrichtung 20 aufgenommenen Bilder auszugeben, kann die Person somit die in dem von dem Gehäuse 14 umschlossenen Volumen ablaufende Bearbeitung des Werkstücks 12 zu beobachten. Insbesondere kann die Person durch Betrachten der Anzeigeeinrichtung 32 den Materialbearbeitungsbereich 18 während der Bearbeitung des Werkstücks 12 durch das Bearbeitungswerkzeug 16 betrachten und hierdurch die Bearbeitung des Werkstücks 12 überprüfen.
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Handelt es sich bei dem Bearbeitungswerkzeug 16 um eine Fräsmaschine, dann ist ein Fokus der Kameraeinrichtung 20 auf einen Span abgebenden Bereich und daher den Materialbearbeitungsbereich 18 gerichtet. Für ein besonders präzises Nachverfolgen kann über eine bekannte Werkzeuglänge des Bearbeitungswerkzeugs 16 eine Fräsbahn des Bearbeitungswerkzeugs 16 ermittelt werden.
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Insgesamt zeigt die Erfindung, wie die Kamera 26 zur Arbeitsraumüberwachung in Bearbeitungszentren mit automatischem Fokus auf das Bearbeitungswerkzeug 16 bereitgestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bearbeitungsvorrichtung
- 12
- Werkstück
- 14
- Gehäuse
- 16
- Bearbeitungswerkzeug
- 18
- Materialbearbeitungsbereich
- 20
- Kameraeinrichtung
- 22
- Sichtbereich
- 24
- Endeffektor
- 26
- Kamera
- 28
- elektronische Recheneinrichtung
- 30
- Stellmotor
- 32
- Anzeigeeinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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