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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugbauteil sowie ein Verfahren zum Greifen eines Kraftfahrzeugbauteils.
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Aus der
EP 2 279 061 B1 ist ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen bekannt, bei welchem eine Halteeinrichtung ein erstes Bauteil hält, ein Positionierroboter ein zweites Bauteil relativ zu dem ersten Bauteil in einer Fügeposition positioniert und in der Fügeposition gegen das erste Bauteil drückt, die Bauteile mittels des Positionierroboters durch Kontakt nur der Bauteile aneinander die Bauteile in der Fügeposition gegeneinander gespannt werden und die Bauteile in der Fügeposition gefügt werden. Das erste Bauteil ist an einer Markierungsstelle mit einer ersten Marke versehen und das zweite Bauteil ist an einer Markierungsstelle mit einer zweiten Marke versehen. Diese Marken werden bei dem Positionieren der Bauteile mittels eines Positionier-Sensors erfasst. Die Position, welche die erste Marke relativ zu der zweiten Marke einnimmt, wird ermittelt, und die Bauteile werden in Abhängigkeit von der ermittelten Relativposition der Marken in der Fügeposition positioniert.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, welche ein besonders zuverlässiges Ermitteln einer Ausrichtung eines Kraftfahrzeugbauteils ermöglicht, bei einer besonders geringen optischen Beeinträchtigung des Kraftfahrzeugbauteils.
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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 Kraftfahrzeugbauteil, welches dazu eingerichtet ist, mittels eines Greifers gegriffen zu werden. Durch das Aufnehmen des Kraftfahrzeugbauteils mittels des Greifers kann das Kraftfahrzeugbauteil in einer Produktionsanlage von dem Greifer transportiert werden. Damit der Greifer das Kraftfahrzeugbauteil präzise aufnehmen kann, ist eine genaue Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils zu ermitteln. Um dies zu ermöglichen, weist das Kraftfahrzeugbauteil wenigstens eine an seiner Außenoberfläche angebrachte Markierung auf, welche von einer Kameraeinrichtung erfasst werden kann. Anhand dieser wenigstens einen Markierung kann die Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils erkannt werden. Beispielsweise kann mittels der Kameraeinrichtung die wenigstens eine Markierung erfasst werden und in Abhängigkeit von einer zweidimensionalen Verzerrung der Markierung in einer von der Kameraeinrichtung erzeugten zweidimensionalen Abbildung der Markierung die Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils ermittelt werden. Um durch die an der Außenoberfläche angebrachte Markierung eine Optik des Kraftfahrzeugbauteils besonders wenig zu beeinflussen, ist es vorgesehen, dass die Markierung ausschließlich Licht mit einer Wellenlänge außerhalb des menschlichen Sichtbereichs reflektiert. Das bedeutet, dass die Markierung dazu eingerichtet ist, Licht mit einer Wellenlänge kleiner als 380 nm oder größer als 780 nm, insbesondere Licht mit einer Wellenlänge kleiner als 310 nm oder größer als 1100 nm zu reflektieren. Somit ist die Markierung für Menschen nicht sichtbar. Infolgedessen wird die Optik des Kraftfahrzeugbauteils für einen Menschen besonders wenig beeinflusst. Das Kraftfahrzeugbauteil kann somit mit der für Menschen unsichtbaren Markierung versehen werden, wodurch die Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils besonders präzise ermittelt werden kann.
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In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Markierung dazu eingerichtet ist, ultraviolettes Licht zu reflektieren. Beispielsweise kann die Markierung mittels einer Lichtquelle mit Licht bestrahlt werden und ultraviolettes Licht reflektieren. Hierdurch kann die Markierung besonders einfach mittels einer Kameraeinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, ultraviolettes Licht zu erfassen, erfasst werden. Infolgedessen kann mittels der ultraviolettlichtfähigen Kameraeinrichtung die Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils anhand der erfassten Markierung besonders einfach und präzise ermittelt werden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Markierung als rechteckiger Marker ausgebildet ist. Hierbei kann der Marker insbesondere als quadratischer Marker ausgebildet sein. Aufgrund der Ausbildung der Markierung als rechteckiger Marker kann anhand einer Verzerrung des rechteckigen Markers in einer durch die Kameraeinrichtung festgehaltenen zweidimensionalen Aufzeichnung der Markierung die Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils besonders präzise und eindeutig ermittelt werden. Eine Fehlerwahrscheinlichkeit beim Ermitteln der Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils kann hierdurch besonders geringgehalten werden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Markierung als Augmented-Reality-Referenzmarker ausgebildet ist. Es kann sich bei der Markierung somit beispielsweise um einen sogenannten ArUco-Marker handeln. Diese sogenannten Augmented-Reality-Referenzmarker können mehrere quadratische Felder mit zueinander unterschiedlichen Kontrasten aufweisen. Hierbei können diese quadratischen Felder beispielsweise eine definierte Bitfolge repräsentieren. Insbesondere sind diese Augmented-Reality-Referenzmarker asymmetrisch aufgebaut, wodurch bei einem Erfassen der jeweiligen Augmented-Reality-Referenzmarker die Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils eineindeutig bestimmt werden kann.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Kraftfahrzeugbauteil als Karosseriebauteil oder als sonstiges Sichtteil ausgebildet ist. Das bedeutet, dass in einer Einbaulage des Kraftfahrzeugbauteils in einem Kraftfahrzeug dieses Kraftfahrzeugbauteil von außerhalb des Kraftfahrzeugs oder in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs sichtbar ist. Aufgrund der Ausgestaltung der wenigstens einen Markierung dergestalt, dass diese lediglich Licht außerhalb des menschlichen Sichtbereichs reflektiert, wird somit die Optik des das Kraftfahrzeugbauteil aufweisenden Kraftfahrzeugs besonders wenig durch die wenigstens eine an der Außenoberfläche des Kraftfahrzeugbauteils angebrachte Markierung gestört. Diese Markierung ermöglicht somit, dass das Karosseriebauteil oder sonstige Sichtteile in Produktionsanlagen besonders zuverlässig und präzise gegriffen werden können, ohne dass eine Optik des das Kraftfahrzeugbauteil aufweisenden Kraftfahrzeugs signifikant gestört wird.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Greifen eines Kraftfahrzeugbauteils, bei welchem mittels einer Kameraeinrichtung wenigstens eine auf einer Außenoberfläche des Kraftfahrzeugbauteils angeordnete Markierung erfasst wird, wobei die Markierung ausschließlich Licht mit einer Wellenlänge außerhalb des menschlichen Sichtbereichs reflektiert. Weiterhin ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass anhand der Markierung eine Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils ermittelt wird. Weiterhin ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass in Abhängigkeit von der ermittelten Ausrichtung ein Greifer an das Kraftfahrzeugbauteil angelegt wird. Mittels dieses Greifers wird das Kraftfahrzeugbauteil aufgenommen. Das aufgenommene Bauteil kann von dem Greifer transportiert werden, beispielsweise innerhalb einer Produktionsanlage. Die an der Außenoberfläche des Kraftfahrzeugs angeordnete Markierung ermöglicht ein besonders präzises Ermitteln der Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils dreidimensional im Raum, wobei durch die Ausgestaltung der Markierung derart, dass diese lediglich das Licht mit Wellenlängen außerhalb des menschlichen Sichtbereichs reflektiert, die Optik des Kraftfahrzeugbauteils besonders wenig beeinträchtigt wird und hierdurch als das Kraftfahrzeugbauteil ein Karosseriebauteil oder ein sonstiges Sichtteil mit der Markierung versehen und gegriffen werden kann.
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In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Greifer mittels einer Robotereinrichtung an das Kraftfahrzeugbauteil angelegt wird und das Kraftfahrzeugbauteil über den Greifer von der Robotereinrichtung aufgenommen wird. Das bedeutet, dass das über den Greifer aufgenommene und an der Robotereinrichtung gehaltene Kraftfahrzeugbauteil mittels der Robotereinrichtung im Raum bewegt werden kann. Die Robotereinrichtung ermöglicht ein besonders präzises Anlegen des Greifers an das Kraftfahrzeugbauteil, insbesondere in Abhängigkeit von der ermittelten Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils. Mittels der Robotereinrichtung kann der Greifer somit besonders präzise an jeweilige vorgegebene Greifpunkte des Kraftfahrzeugbauteils angelegt werden und das Kraftfahrzeugbauteil besonders präzise und somit besonders beschädigungsarm gegriffen werden.
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Es ist in einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass anhand einer Verzerrung der Markierung in einer von der Kameraeinrichtung aufgezeichneten zweidimensionalen Abbildung der Markierung eine dreidimensionale Position des Kraftfahrzeugbauteils im Raum hinsichtlich sechs Freiheitsgraden ermittelt wird. Hierfür ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Markierung als rechteckiger Marker und/oder als Augmented-Reality-Referenzmarker ausgebildet ist. Das Ermitteln der Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils in Abhängigkeit von der ermittelten Verzerrung der Markierung ermöglicht, dass die Markierung lediglich zweidimensional aufzuzeichnen ist und somit eine besonders einfache Kameraeinrichtung herangezogen werden kann, um die Markierung zu erfassen. Ein Verwenden einer 3D-fähigen Kameraeinrichtung ist somit nicht zwingend notwendig. Durch das Ermitteln der dreidimensionalen Position des Kraftfahrzeugbauteils im Raum hinsichtlich der sechs Freiheitsgrade kann die Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils im Raum besonders präzise ermittelt werden. Ein Körper mit Bewegungsfreiheit in sechs Freiheitsgraden kann seine Position durch Translation entlang der drei lotrechten Achsen vor/zurück, hinauf/hinunter und links/rechts kombiniert mit Veränderungen der Orientierung durch Rotationen und die drei lotrechten Achsen frei verändern, wobei die Rotationen um die drei lotrechten Achsen als Rollen bei einer Rotation um die Längsachse, als Nicken bei einer Rotation um die Querachse und als Gieren bei einer Rotation um die Hochachse bezeichnet werden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass mittels des Greifers das aufgenommene Kraftfahrzeugbauteil in einem Fahrzeugwerksupermarkt in eine Ablagekiste abgelegt wird. Es kann somit mittels des Greifers eine Vorkommissionierung des Kraftfahrzeugbauteils erfolgen. Durch das aufgrund der ermittelten Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils besonders präzise Aufnehmen des Kraftfahrzeugbauteils mittels des Greifers kann das Kraftfahrzeugbauteil besonders präzise in die Ablagekiste abgelegt werden, wodurch eine Kollisionsgefahr des Kraftfahrzeugbauteils mit der Ablagekiste besonders geringgehalten werden kann. Somit kann eine Gefahr einer Beschädigung des Kraftfahrzeugbauteils bei dessen Ablegen in der Ablagekiste besonders geringgehalten werden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass für ein Erfassen der Markierung von der Lichtquelle der Kameraeinrichtung Licht auf das Kraftfahrzeugbauteil ausgestrahlt wird. Dieses Licht kann wiederum von der Markierung in Wellenlängenbereichen außerhalb des menschlichen Sichtbereichs reflektiert werden. Somit kann es sich bei der Markierung um eine passive Markierung handeln, welche nicht selbst dazu eingerichtet ist, Licht zu emittieren, sondern lediglich Licht zu reflektieren. Somit kann die Markierung besonders einfach ausgestaltet sein.
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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 in einer schematischen Ansicht ein Kraftfahrzeugbauteil mit wenigstens einer von einer Kameraeinrichtung erfassbaren Markierung, anhand welcher eine Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils im Raum ermittelt werden kann, sowie eine Robotereinrichtung mit einem Greifer, welcher dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der ermittelten Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils das Kraftfahrzeugbauteil zu greifen; und
- 2 ein Verfahrensschema für ein Verfahren zum Greifen des Kraftfahrzeugbauteils.
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In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeugbauteil 10 dargestellt. Vorliegend handelt es sich bei dem Kraftfahrzeugbauteil 10 um einen Seitenrahmen eines Kraftfahrzeugs. An einer Außenoberfläche 12 des Kraftfahrzeugbauteils 10 ist vorliegend eine Markierung 14 angeordnet. Diese Markierung 14 ist vorliegend als rechteckiger Marker ausgebildet, insbesondere als sogenannter Augmented-Reality-Referenzmarker. Diese Markierung 14 ist dazu eingerichtet, ausschließlich Licht mit einer Wellenlänge außerhalb des menschlichen Sichtbereichs zu reflektieren. Vorliegend ist die Markierung 14 dazu eingerichtet, ultraviolettes Licht zu reflektieren. Durch das ausschließliche Reflektieren von Licht in Wellenlängenbereichen außerhalb des menschlichen Sichtbereichs ist die Markierung 14 für Personen nicht-sichtbar ausgestaltet. Hierdurch wird eine Optik des Kraftfahrzeugbauteils 10 durch die Markierung 14 für jeweilige Personen besonders wenig beeinträchtigt.
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Um das Kraftfahrzeugbauteil 10 bearbeiten zu können, sollte es in einer Produktionsanlage transportiert werden können. Hierfür kann eine Robotereinrichtung 16 vorgesehen sein. Diese Robotereinrichtung 16 umfasst einen Greifer 18, welcher dazu eingerichtet ist, an das Kraftfahrzeugbauteil 10 angelegt zu werden und das Kraftfahrzeugbauteil 10 zu greifen. Die Robotereinrichtung 16 kann somit über den Greifer 18 das Kraftfahrzeugbauteil 10 aufnehmen. Für ein besonders präzises Greifen des Kraftfahrzeugbauteils 10 umfasst die Robotereinrichtung 16 weiterhin eine Kameraeinrichtung 20, welche vorliegend schematisch mit einem Kästchen gekennzeichnet ist. Die Kameraeinrichtung 20 ist dazu eingerichtet, das Kraftfahrzeugbauteil 10 und insbesondere die Markierung 14 zu erfassen. Bei der Kameraeinrichtung 20 kann es sich somit um eine Kameraeinrichtung handeln, welche dazu eingerichtet ist, Licht außerhalb des menschlichen Sichtbereichs zu erfassen. Vorliegend handelt es sich bei der Kameraeinrichtung 20 um eine Ultraviolettkameraeinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, ultraviolettes Licht zu erfassen. Mittels der Kameraeinrichtung 20 kann in Abhängigkeit von einer Verzerrung der erfassten Markierung 14 in einem mittels der Kameraeinrichtung 20 aufgezeichneten Bild der Markierung 14 die Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils 10 dreidimensional im Raum ermittelt werden.
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In 2 ist ein Verfahrensschema für ein Verfahren zum Greifen des Kraftfahrzeugbauteils 10 dargestellt. Bei dem Verfahren ist es vorgesehen, dass in einem ersten Verfahrensschritt V1 mittels der Kameraeinrichtung 20 die auf der Außenoberfläche 12 des Kraftfahrzeugbauteils 10 angeordnete Markierung 14 erfasst wird. In einem zweiten Verfahrensschritt V2 des Verfahrens ist es vorgesehen, dass anhand der Markierung 14 die Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils 10 ermittelt wird. Hierbei wird anhand einer Verzerrung der Markierung 14 in einer von der Kameraeinrichtung 20 aufgezeichneten zweidimensionalen Abbildung der Markierung 14 eine dreidimensionale Position des Kraftfahrzeugbauteils 10 im Raum hinsichtlich sechs Freiheitsgraden als Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils 10 ermittelt. Um die Markierung 14 erfassen zu können, kann von einer Lichtquelle der Kameraeinrichtung 20 Licht auf das Kraftfahrzeugbauteil 10 und insbesondere auf die Markierung 14 ausgestrahlt werden, wobei dieses Licht außerhalb des menschlichen Sichtbereichs von der Markierung 14 reflektiert wird.
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In einem dritten Verfahrensschritt V3 des Verfahrens ist es vorgesehen, dass in Abhängigkeit von der ermittelten Ausrichtung des Kraftfahrzeugbauteils 10 der Greifer 18 an das Kraftfahrzeugbauteil 10 angelegt wird. Hierfür kann der Greifer 18 mittels eines Roboterarms der Robotereinrichtung 16 an das Kraftfahrzeugbauteil 10 herangeführt und angelegt werden. In einem vierten Verfahrensschritt V4 des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Kraftfahrzeugbauteil 10 mittels des Greifers 18 aufgenommen wird. Somit greift die Robotereinrichtung 16 das Kraftfahrzeugbauteil 10 über den Greifer 18. Das mittels des Greifers 18 aufgenommene Kraftfahrzeugbauteil 10 kann anschließend in einem Fahrzeugwerksupermarkt in eine Ablagekiste abgelegt werden.
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Der beschriebenen Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass aufgrund eines Anstiegs von Logistikkosten in den vergangenen Jahren zunehmend versucht wird, Prozesse zu automatisieren. Ein Prozess, welcher dabei besonders im Fokus steht, ist eine Handhabung von Einzelteilen in Supermärkten von Fahrzeugwerken. Da an jeweiligen Montagelinien nicht genügend Platz vorhanden ist um beispielsweise sämtliche Farbvarianten an Türgriffen bereitzustellen, werden diese in Abhängigkeit von einer nächsten zu produzierenden Fahrzeugvariante in diesen Supermärkten vorsortiert und anschließend in der richtigen Reihenfolge an die Montagelinie gefahren. Um diesen Prozess zu automatisieren, können mittels der Kameraeinrichtung 20 auf den aufzugreifenden Objekten, vorliegend dem Kraftfahrzeugbauteil 10, realistische Greifpunkte identifiziert werden. An ihnen kann das Objekt aufgenommen werden und in die Ablagekiste fallengelassen werden. Insbesondere bei einem Greifen von Türgriffen als Kraftfahrzeugbauteile 10 sind diese sehr präzise zu greifen und in vordefinierte Ablageformen zu legen. Hierzu ist eine Genauigkeit von unter 1 mm erforderlich bei der Aufnahme des jeweiligen Türgriffs. Zudem sollten jeweilige Greifpunkte genau bekannt sein, damit ein anschließender Ablagevorgang erfolgreich ausgeführt werden kann. Um diese Greifpunkte mit einer besonders geringen Toleranz ermitteln zu können, ist es vorgesehen, die wenigstens eine für das menschliche Auge unsichtbare Markierung 14 an dem Kraftfahrzeugbauteil 10 anzubringen.
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Insgesamt zeigt die Erfindung, wie unsichtbare Markierungen 14 für ein automatisches Handhaben von Material in der Logistik verwendet werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeugbauteil
- 12
- Außenoberfläche
- 14
- Markierung
- 16
- Robotereinrichtung
- 18
- Greifer
- 20
- Kameraeinrichtung
- V1 - V4
- jeweilige Verfahrensschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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