DE102021133650A1

DE102021133650A1 - System und Verfahren zur automatisierten Entnahme von Teilen und/oder Teilesets von einer Transportvorrichtung

Info

Publication number: DE102021133650A1
Application number: DE102021133650.3A
Authority: DE
Inventors: Franz Hopper; Frank-Andreas Bauer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2023-06-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (12) und Verfahren zur automatisierten Entnahme von Teilen (14) und/oder Teilesets von einer Transportvorrichtung (16), aufweisend wenigstens eine Transportidentifikationsvorrichtung (18), die Informationen zu der Transportvorrichtung (16), der Teile (14) und/oder Teilesets aufweist und die mit dem Transportvorrichtung (16) verbindbar ist, wenigstens eine Erfassungsvorrichtung (20), die eingerichtet ist, die Informationen der Transportidentifikationsvorrichtung (18) sowie eine Lage der Transportvorrichtung (16), der Teile (14) und/oder der Teilesets zu erfassen, und wenigstens eine Handhabungsvorrichtung (22) zur automatisierten Entnahme wenigstens eines Teils (14) und/oder wenigstens eines Teilsets von der Transportvorrichtung (16), wenn die Transportvorrichtung (16), das wenigstens eine Teil (14) und/oder das wenigstens eine Teilset von der Erfassungsvorrichtung (20) als lagerichtig erkannt sind. Ferner betrifft die Erfindung eine automatisierte Fertigungsanlage (10) mit einem derartigen System (12) sowie ein Fahrzeug hergestellt mit einem derartigen System (12), einer derartigen Fertigungsanlage (10) und/oder einem derartigen Verfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur automatisierten Entnahme von Teilen und/oder Teilesets von einer Transportvorrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine automatisierte Fertigungsanlage mit einer derartigen Vorrichtung sowie ein Fahrzeug hergestellt mit einem derartigen System, einer derartigen Fertigungsanlage und/oder einem derartigen Verfahren.
In der Montagelinie von Fahrzeugen werden zunehmend automatisierte Prozesse zur Vereinfachung von Arbeitsprozessen und Abläufen eingesetzt. Aus WO 2011/031523 A2 ist eine Vorrichtung zur automatisierten Teileentnahme bekannt, die einen Roboter zum Greifen eines Teils aus einem Behälter, mehrere Kameras zur Aufnahme von Bildern von dem gegriffenen Teil sowie eine Datenverarbeitungsanlage, die eingerichtet ist, auf Basis der Aufnahmen festzustellen, ob der Roboter ein Teil oder mehrere Teile gegriffen hat, aufweist. Die Datenverarbeitungsanlage ist ferner eingerichtet, den Roboter derart zu steuern, dass dieser die zu viel gegriffenen Teile wieder in den Behälter zurücklegt.
Mit der bekannten Vorrichtung ist es jedoch nicht möglich, verschlissene Behälter oder mit Mängeln behaftete Bauteile zu identifizieren und zurückzuverfolgen und damit die Ausfallzeiten einer Fertigungsanlage zu reduzieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zur Überwachung einer automatisierten Entnahme von Teilen aus einem Behälter zu schaffen, die mit verringertem Aufwand Ausfallzeiten von Fertigungsanlagen reduzieren und gleichzeitig kostengünstig sind.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine automatisierte Fertigungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 9, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11 vorgeschlagen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Systems sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein System zur automatisierten Entnahme von Teilen und/oder Teilesets von einer Transportvorrichtung vorgeschlagen. Das System weist wenigstens eine Transportidentifikationsvorrichtung, die Informationen zu der Transportvorrichtung, der Teile und/oder Teilesets aufweist und die mit der Transportvorrichtung verbindbar ist, wenigstens eine Erfassungsvorrichtung, die eingerichtet ist, die Informationen der Transportidentifikationsvorrichtung sowie eine Lage der Transportvorrichtung, der Teile und/oder der Teilesets zu erfassen, und wenigstens eine Handhabungsvorrichtung zur automatisierten Entnahme wenigstens eines Teils und/oder wenigstens eines Teilsets von der Transportvorrichtung, wenn die Transportvorrichtung, das wenigstens eine Teil und/oder das wenigstens eine Teilset von der Erfassungsvorrichtung (20) als lagerichtig erkannt sind, auf.
Das System ermöglicht automatisch die Lage der Transportvorrichtung, der Teile und/oder Teilesets zu erfassen und frühzeitig zu erkennen, ob die Lage der Transportvorrichtung, der Teile und/oder Teilesets richtig ist, also einem Soll-Zustand entspricht. Dadurch können frühzeitig fehlerhafte Transportvorrichtungen, Teile und/oder Teilesets erkannt und identifiziert werden. Infolgedessen können Produktionsausfallzeiten durch eine automatische Entnahme von den Transportvorrichtungen vermieden werden und dadurch können die Ausfallzeiten und Standzeiten einer Fertigungsanlage reduziert und gleichzeitig die Ausbringung der Fertigungsanlage aufgrund der Vermeidung von Be- und Entladestörungen erhöht werden. Präventiv können verschlissene Transportvorrichtungen durch die Schwachstellenidentifikation getauscht oder repariert werden. Durch die Automatisierung werden zudem Fehlerquoten reduziert. Somit erhöht die Vorrichtung die Verfügbarkeit und reduziert die Kosten durch Vermeidung von Ausfallzeiten.
Die Umsetzung des Systems in eine bereits bestehende Fertigungsanlage ist mit geringem Aufwand durch Verwendung von bereits verwendeter Hardware, wie beispielsweise Sensoren und/oder Kameras, möglich. Dadurch ist eine kostengünstige Umsetzung beziehungsweise Integration in eine bestehende Fertigungsanlage möglich. Des Weiteren ermöglicht das System eine schnellere Identifizierung und Zuordnung der Fehlerquellen. Darüber hinaus ist die Vorrichtung leicht bedienbar und ermöglicht eine Visualisierung der Auswertung.
Ein Transportvorrichtung kann jegliche Art von Behältnis, wie beispielsweise ein Behälter, ein Container, eine Box oder ein Karton sein, in dem wenigstens ein Teil und/oder wenigstens ein Teileset oder mehrere Teile und/oder mehrere Teilesets gelagert werden können.
Ein Teil kann ein Interieurteil oder ein Exterieurteil für ein Fahrzeug sein. Beispielsweise kann das Teil ein Längsträger, ein Gepäckraumboden oder eine Trennwand sein. Ein Teileset kann ein Teilesatz umfassend mehrere Teile für ein Fahrzeug sein. Ein Teileset kann auch als Carset bezeichnet werden.
Informationen zu der Transportvorrichtung können eine der Transportvorrichtung zugeordnete Nummer und/oder Teile- und/oder Teilsetnummer sein. Die Transportidentifikationsvorrichtung kann form-, kraft- und/oder stoffschlüssig mit der Transportvorrichtung verbunden sein. Vorteilhaft ist die Transportidentifikationsvorrichtung mit der Transportvorrichtung verklebt.
Unter einer Lage einer Transportvorrichtung, eines Teils und/oder eines Teilesets wird eine Ausrichtung und/oder Position der Transportvorrichtung, des Teils und/oder Teilesets im Raum verstanden. So kann ein Fehler in der Beschaffenheit der Transportvorrichtung, des Teils und/oder des Teilesets, wie beispielsweise eine verschlissene Transportvorrichtung, ein fehlerhaftes Teil und/oder ein fehlerhaftes Teileset, zu einer veränderten Lage beziehungsweise Ausrichtung oder Position führen, so dass die Handhabungsvorrichtung ein Teil und/oder ein Teileset nicht mehr ordnungsgemäß greifen kann. Beispielsweise kann bei einer nicht ordnungsgemäß gefertigten Transportvorrichtung, bei der beispielsweise eine Auflage zu kurz ist, ein Winkelfehler auftreten, wodurch die Handhabungsvorrichtung das in der Transportvorrichtung befindliche Teil und/oder Teileset nicht mehr ordnungsgemäß greifen kann.
Die Erfassungsvorrichtung ist vorteilhaft eingerichtet, die Handhabungsvorrichtung anzuweisen, wenigstens ein Teil und/oder wenigstens ein Teileset von der Transportvorrichtung zu entnehmen, wenn die Transportvorrichtung, wenigstens ein Teil und/oder wenigstens ein Teileset als lagerichtig erkannt sind. Weiter vorteilhaft ist die Erfassungsvorrichtung eingerichtet, die die Handhabungsvorrichtung anzuweisen, die Entnahme von der Transportvorrichtung zu stoppen, wenn die Transportvorrichtung, wenigstens ein Teil und/oder wenigstens ein Teileset als nicht lagerichtig erkannt sind. Die Erfassungsvorrichtung ist vorteilhaft eingerichtet, die Lage der Transportvorrichtung, der Teile und/oder der Teilesets zweidimensional und/oder dreidimensional zu vermessen und etwaige Abweichungen von einem Soll-Zustand zu erkennen. Hierzu kann die Erfassungsvorrichtung eine Sensorvorrichtung und/oder eine Kameravorrichtung aufweisen.
Die Handhabungsvorrichtung kann ein Roboter sein, der eine Entnahmevorrichtung zur Entnahme wenigstens eines Teils und/oder Teilesets aufweisen kann. Die Entnahmevorrichtung kann ein Greifer zum Greifen wenigstens eines Teils und/oder wenigstens eines Teilesets sein. Ferner kann die Entnahmevorrichtung eine Magnetvorrichtung zum magnetischen Anziehen eines Teils und/oder eines Teilesets oder eine Saugvorrichtung zum Ansaugen eines Teils und/oder eines Teilesets sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Erfassungsvorrichtung wenigstens eine Datenverarbeitungsvorrichtung auf, die eingerichtet ist, anhand der erfassten Lage der Transportvorrichtung, der Teile und/oder der Teilesets zu erkennen, ob die Transportvorrichtung, die Teile und/oder die Teilesets lagerichtig sind, und, wenn die Transportvorrichtung, die Teile und/oder die Teilesets als lagerichtig erkannt sind, die Handhabungsvorrichtung anzuweisen, wenigstens ein Teil und/oder wenigstens ein Teileset von der Transportvorrichtung zu entnehmen. Die von der Erfassungseinrichtung erfasste Lage stellt einen Ist-Zustand der Transportvorrichtung, der Teile und/oder Teilesets dar, welcher von der Datenverarbeitungsvorrichtung mit einem Soll-Zustand verglichen wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Datenverarbeitungsvorrichtung eingerichtet, einen Soll-Zustand der Lage des Transportvorrichtung, der Teile und/oder Teilesets mit dem Ist-Zustand zu vergleichen. Wenn der Ist-Zustand dem Soll-Zustand entspricht, dann weist die Datenverarbeitungsvorrichtung die Handhabungsvorrichtung an, wenigstens ein Teil und/oder wenigstens ein Teileset von der Transportvorrichtung zu entnehmen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Datenverarbeitungsvorrichtung eingerichtet, einen Soll-Zustand von der Lage der Transportvorrichtung, der Teile und/oder Teilesets mit einem Ist-Zustand zu vergleichen. Vorteilhaft ist der Soll-Zustand in der Datenverarbeitungsvorrichtung hinterlegt. So kann der Ist-Zustand mit den hinterlegten Soll-Zuständen eines auf der Datenverarbeitungsvorrichtung befindlichen Auswerteprogramms, wie beispielsweise einer Web-App, ausgewertet und visualisiert werden. Zudem kann durch eine Beschränkung der Zugriffsrechte auf das Auswerteprogramm die Sicherheit erhöht werden. Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann ein Computer oder ein Mobiltelefon sein. Die Handhabungsvorrichtung kann über ein Datenkabel mit der Datenverarbeitungsvorrichtung verbunden sein oder die Handhabungsvorrichtung ist über Funk mit der Datenverarbeitungsvorrichtung verbunden. Als Soll-Zustand können CAD-Modelle der Transportvorrichtung, der Teile und/oder der Teilsets hinterlegt sein.
Vorteilhaft weist das System eine Datenspeichereinrichtung zum Speichern der erfassten Informationen der Transportidentifikationsvorrichtung und/oder der erfassten Lage der Transportvorrichtung, der Teile und/oder der Teilesets auf. Vorteilhaft wird die erfasste Lage der Transportvorrichtung, der Teile und/oder der Teilesets in der Datenspeichereinrichtung als ein Ist-Zustand hinterlegt. So können die Informationen zu der Transportvorrichtung und/oder die erfasste Lage der Transportvorrichtung, der Teile und/oder der Teilesets in einer Datei, wie beispielsweise einer CSV-Datei, in der Datenspeichereinrichtung gespeichert werden. In der Datei können Informationen aus dem Data-Matrix-Code sowie weitere Informationen, wie beispielsweise Datum und Uhrzeit, hinterlegt sein, um eine eindeutige Zuordnung zu der Transportvorrichtung, den Teilen und/oder den Teilesets zu schaffen. Durch die Speicherung der Daten in einer Datenspeichereinrichtung sind die Daten über den Ist-Zustand der Transportvorrichtung, der Teile und/oder Teilesets überall und jederzeit abrufbar. Die Datenspeichereinrichtung kann Bestandteil der Datenverarbeitungseinrichtung sein. So kann die Datenspeichereinrichtung eine auf der Datenverarbeitungsvorrichtung hinterlegte Datenbank sein. Darüber hinaus kann die Datenspeichereinrichtung eine Cloud sein. Durch die Speicherung der Daten in einer Datenspeichereinrichtung und die Auswertung mittels einer Datenverarbeitungsvorrichtung ist die Auswertung von überall durchführbar. Als Soll-Zustand können CAD-Modelle der Transportvorrichtung, der Teile und/oder der Teilsets in der Datenspeichereinrichtung hinterlegt sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Erfassungsvorrichtung ein erstes optisches System zur Erfassung der Information der Transportidentifikationsvorrichtung und zur Erfassung der Lage der Transportvorrichtung, der Teile und/oder Teilesets auf. Durch die Verwendung wenigstens eines ersten optischen Systems als Erfassungsvorrichtung kann auf bereits verwendete Hardware zurückgegriffen werden. Dadurch ist die Nachrüstung einer bestehenden Fertigungsanlage mit dem System kostengünstig. So kann auf das zur Positionserfassung verwendete optische System der Handhabungsvorrichtung zurückgegriffen werden. Vorteilhaft weist die Erfassungsvorrichtung zwei erste optische Systeme zur Erfassung der Informationen der Transportidentifikationsvorrichtung und zur Erkennung der Lage der Transportvorrichtung, der Teile und/oder Teilesets auf. Vorteilhaft werden vor der automatisierten Entnahme der Teile und/oder der Teilesets von der Transportvorrichtung zunächst die Informationen der Transportidentifikationsvorrichtung mittels des ersten optischen Systems erfasst, und anschließend wird die Lage der Transportvorrichtung, der Teile und/oder der Teilesets mittels des ersten optischen Systems erfasst. Hierzu können beispielsweise Löcher und/oder Sicken der Transportvorrichtung, des Teils und/oder des Teilesets mit der Kamera vermessen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das erste optische System wenigstens eine Kamera auf, die als eine 2D-Kamera oder als eine 3D-Kamera ausgebildet ist. Mittels einer 2D-Kamera können Verschiebungen und/oder Rotationen in einer Ebene und/oder mehreren Ebenen erfasst werden. Mittels einer 3D-Kamera können Verschiebungen und Rotationen im Raum erfasst werden. Vorteilhaft weist das erste optische System zwei Kameras auf, die als 2D-Kameras und/oder 3D-Kameras ausgebildet sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Transportidentifikationsvorrichtung ein maschinenlesbarer Code. Der maschinenlesbare Code kann ein Data-Matrix-Code, ein QR-Code und/oder ein RFID-Chip sein. Ein Data-Matrix-Code (DMC) ist ein 2-D-Code, der auf einer Transportvorrichtung angebracht werden kann. So kann der maschinenlesbare Code mit der Transportvorrichtung kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden werden. Beispielsweise kann der maschinenlesbare Code auf der Transportvorrichtung aufgeklebt werden. Dadurch lässt sich auf einfache und kostengünstige Weise eine Transportvorrichtung mit der Transportidentifikationsvorrichtung nachrüsten.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Erfassungsvorrichtung mit der Handhabungsvorrichtung verbunden. Da die Erfassungsvorrichtung mit der Handhabungsvorrichtung verbunden ist, können die in der Handhabungsvorrichtung integrierten Sensoren und/oder Kameras genutzt werden, um die Informationen der Transportidentifikationsvorrichtung und/oder die Lage der Transportvorrichtung, der Teile und/oder Teilesets zu erfassen. Durch die Verwendung bereits existierender Hardware werden der Aufwand und die Kosten reduziert. Vorteilhaft ist das erste optische System der Erfassungseinrichtung mit der Handhabungsvorrichtung verbunden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein zweites optisches System vorgesehen, das eine Transportvorrichtung vermisst, wenn die Transportvorrichtung, wenigstens ein Teil und/oder wenigstens ein Teileset als nicht lagerichtig erkannt ist. Mittels dem zweiten optischen System kann die Transportvorrichtung zur exakten Fehleranalyse vermessen werden. Vorteilhaft erfolgt die Vermessung der Transportvorrichtung mit dem zweiten optischen System offline, das heißt außerhalb einer Fertigungsanlage. Hierzu wird die Transportvorrichtung aus der Fertigungsanlage entnommen. Vorteilhaft können Abweichungen über einer Fertigungstoleranz erfasst werden. Hierzu kann das zweite optische System mit der Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder der Datenspeichereinrichtung, beispielsweise über ein Datenkabel oder über Funk, verbunden sein, um die Messung mit dem hinterlegten Soll-Zustand, beispielsweise CAD-Daten, der Transportvorrichtung abzugleichen. Da in der Datenverarbeitungsvorrichtung die Informationen zu der Transportvorrichtung erfasst sind, ist eine eindeutige Zuordnung zu der Transportvorrichtung möglich. Alternativ kann das zweite optische System mit einer weiteren Datenverarbeitungsvorrichtung verbunden sein, auf der der Soll-Zustand, beispielsweise CAD-Daten, der Transportvorrichtung hinterlegt ist und die die gemessenen Werte mit dem Soll-Zustand abgleicht. Das zweite optische System kann ein 3D-Scanner oder eine 3D-Kamera sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine automatisierte Fertigungsanlage mit einem erfindungsgemäßen System vorgeschlagen.
Durch die Integration des Systems in einer automatisierten Fertigungsanlage können Teilesets, wie beispielsweise Carsets, in der Fertigungsanlage integriert werden. Dies führt zu einer Flächeneinsparung der Fertigungsanlage sowie einer Reduzierung des Logistikumschlags und der Logistikkosten. Darüber hinaus wird der Prozessschritt des Einlegens eines Teilesets in die Fertigungsanlage eingespart. Dadurch kann die Flexibilität durch den gesteigerten Automatisierungsgrad erhöht werden. Zudem kann die Fehlerquote durch Automatisierung reduziert werden. Ferner führt die Integration der Vorrichtung in eine automatisierte Fertigungsanlage zu einer verbesserten Anlagenentkopplung und einer Reduzierung des Logistikumschlags.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur automatisierten Entnahme von Teilen und/oder Teilesets von einer Transportvorrichtung vorgeschlagen. Bei dem Verfahren werden zunächst Informationen, die auf einer mit der Transportvorrichtung verbundenen Transportidentifikationsvorrichtung hinterlegt sind, mittels einer Erfassungsvorrichtung erfasst. Anschließend wird eine Lage der Transportvorrichtung, eines Teils und/oder eines Teilesets mittels der Erfassungsvorrichtung als ein Ist-Zustand erfasst. Danach wird ein Soll-Zustand der Lage der Transportvorrichtung, des Teils und/oder des Teilesets mit dem Ist-Zustand verglichen, und schließlich wird das Teil und/oder das Teileset mittels einer Handhabungsvorrichtung von der Transportvorrichtung entnommen, wenn der ist-Zustand dem Soll-Zustand entspricht.
Wenn der Ist-Zustand von dem Soll-Zustand abweicht, so kann ein Fehler in der Beschaffenheit der Transportvorrichtung des Teils und/oder des Teilesets, wie beispielsweise eine verschlissene Transportvorrichtung, ein fehlerhaftes Teil und/oder ein fehlerhaftes Teileset, zu einer veränderten Lage beziehungsweise Ausrichtung oder Position führen. In diesem Fall kann die Handhabungsvorrichtung angewiesen werden, den Entnahmevorgang zu stoppen und die Transportvorrichtung samt Teile und/oder Teilesets kann aus der Fertigungsanlage entfernt werden. Wenn die Abweichung auf einem Verschleiß der Transportvorrichtung beruht, kann dieser entweder getauscht oder repariert werden.
Vorteilhaft umfasst die Transportidentifikationsvorrichtung Informationen zu der Transportvorrichtung, der Teile und/oder Teilesets, wie beispielsweise eine der Transportvorrichtung zugeordneten Nummer und/oder Teile- und/oder Teilesetnummer. Vorteilhaft ist die Transportidentifikationsvorrichtung als ein maschinenlesbarer Code, wie beispielsweise ein Data-Matrix-Code ausgebildet.
Vorteilhaft weist die Erfassungsvorrichtung ein erstes optisches System auf. Das erste optische System kann zwei Kameras aufweisen, die 2D-Kameras und/oder 3D-Kameras sein können und die die in dem Data-Matrix-Code hinterlegten Informationen erfassen können. Des Weiteren können die Kameras die Lage der Transportvorrichtung, der Teile und/oder der Teilesets erfassen. Hierzu können beispielsweise Löcher und/oder Sicken der Transportvorrichtung, Teile und/oder Teilesets mit der Kamera vermessen werden.
Vorteilhaft wird der Ist-Zustand mit dem Soll-Zustand mittels einer Datenverarbeitungsvorrichtung vergleichen. Hierzu kann die Datenverarbeitungsvorrichtung als ein Computer oder Mobiltelefon ausgebildet sein, auf dem ein Programm zur Auswertung, wie beispielsweise eine WebApp, hinterlegt ist. Weiterhin vorteilhaft wird der Ist-Zustand in einer Datenspeichereinrichtung gespeichert. Hierzu kann der Ist-Zustand als CSV-Datei in der Datenspeichereinrichtung gespeichert werden. Die Datenspeichereinrichtung kann eine Datenbank, die auf der Datenverarbeitungsvorrichtung hinterlegt ist, oder eine Cloud sein. Der Soll-Zustand kann in der Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder einer Datenspeichereinrichtung hinterlegt sein. Als Soll-Zustand können CAD-Modelle der Transportvorrichtung, Teile und/oder Teilsets in der Datenspeichereinrichtung hinterlegt sein.
Wenn die Datenverarbeitungsvorrichtung erkennt, dass der Ist-Zustand nicht mit dem Soll-Zustand übereinstimmt, dann kann die Datenverarbeitungsvorrichtung die Handhabungsvorrichtung anweisen, den Entnahmevorgang zu stoppen und die Transportvorrichtung samt Teil und/oder Teileset kann aus der Fertigungsanlage entfernt werden. Wenn die Abweichung auf einem Verschleiß der Transportvorrichtung beruht, kann dieser mittels eines außerhalb der Fertigungsanlage angeordneten zweiten optischen Systems identifiziert werden. Das zweite optische System kann mit der Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder der Datenspeichereinrichtung, beispielsweise über ein Datenkabel oder über Funk, verbunden sein, um die Messung mit dem hinterlegten Soll-Zustand, beispielsweise CAD-Daten, der Transportvorrichtung abzugleichen. Da in der Datenverarbeitungsvorrichtung die Informationen zu der Transportvorrichtung erfasst sind, ist eine eindeutige Zuordnung zu der Transportvorrichtung möglich. Alternativ kann das zweite optische System mit einer weiteren Datenverarbeitungsvorrichtung verbunden sein, auf der der Soll-Zustand, beispielsweise CAD-Daten, der Transportvorrichtung hinterlegt ist und die die gemessenen Werte mit dem Soll-Zustand abgleicht. Das zweite optische System kann ein 3D-Scanner oder eine 3D-Kamera sein, das die Transportvorrichtung vermisst.
Wenn die Datenverarbeitungsvorrichtung erkennt, dass der Ist-Zustand mit dem Soll-Zustand übereinstimmt, dann kann die Datenverarbeitungsvorrichtung die Handhabungsvorrichtung anweisen, wenigstens ein Teil und/oder wenigstens ein Teileset der Transportvorrichtung zu entnehmen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, einer erfindungsgemäßen Fertigungsanlage und/oder einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Nachfolgend werden eine Fertigungsanlage, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung einer automatisierten Entnahme von Teilen und/oder Teilesets von einer Transportvorrichtung sowie weitere Merkmale und Vorteile anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Figuren schematisch dargestellt ist. Hierbei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer automatisierten Fertigungsanlage mit einem System zur Überwachung einer automatisierten Entnahme von Teilen und/oder Teilesets von Transportvorrichtungen; und
2 eine vergrößerte schematische Vorderansicht der Vorrichtung während der Erfassung der Lage eines in einer Transportvorrichtung befindlichen Teils.

In 1 ist eine automatisierte Fertigungsanlage 10 für einen Montageprozess eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs gezeigt, die ein System 12 zur Überwachung einer automatisierten Entnahme von Teilen 14 und/oder nicht dargestellten Teilesets voneiner Transportvorrichtung 16 sowie eine Fertigungsvorrichtung 17, wie beispielsweise eine Schweißvorrichtung, aufweist.
Das System 12 weist Transportidentifikationsvorrichtungen 18, eine Erfassungsvorrichtung 20, die eine Datenverarbeitungsvorrichtung 24 mit einer Datenspeichereinrichtung 26 umfasst, eine Handhabungsvorrichtung 22 zum Greifen wenigstens eines Teils 14 und/oder eines Teilesets von der Transportvorrichtung und ein zweites optisches System auf.
Wie in 1 ersichtlich ist, ist auf jeder der Transportvorrichtungen 16 eine Transportidentifikationsvorrichtung 18 angeordnet, insbesondere aufgeklebt, die spezifische Information zu der Transportvorrichtung 16, den Teilen 14 und/oder Teilesets, wie beispielsweise die der Transportvorrichtung zugewiesenen Nummer oder Teile- und/oder Teilesetnummer, aufweist. Hierzu ist, wie in 2 ersichtlich ist, die Transportidentifikationsvorrichtung 18 ein maschinenlesbarer Code 27, der als ein Data-Matrix-Code 28 ausgebildet ist, auf dem die spezifischen Informationen zu der Transportvorrichtung 16, den Teilen 14 und/oder Teilesets hinterlegt sind.
Die Handhabungsvorrichtung 22 ist als ein Roboter 29 ausgebildet, der mit einer Greifeinrichtung 21 zum Greifen wenigstens eines Teils 14 und/oder eine Teilesets aus der Transportvorrichtung 16 aufweist. Nachdem der Roboter 29 wenigstens ein Teil 14 und/oder wenigstens ein Teileset von der Transportvorrichtung 16 gegriffen hat, führt der Roboter 19 das gegriffene Teil 14 und/oder Teileset zur Weiterverarbeitung der Fertigungsanlage 17 zu.
Die Erfassungsvorrichtung 20 weist ein erstes optisches System 25 auf, das aus zwei Kameras 30 gebildet ist, die mit der Handhabungsvorrichtung 22, insbesondere der Greifeinrichtung 21 verbunden sind. Die Kameras 30 können eine 2-D-Kamera und/oder eine 3-D-Kamera sein.
Mittels der Kameras 30 können einerseits die auf dem Data-Matrix-Code 24 hinterlegten Informationen und andererseits die Lage der Transportvorrichtung 16, der Teile 14 und/oder Teilesets erfasst werden, wie dies in 2 dargestellt ist. Hierzu wird zunächst mittels einer Kamera 30 der Data-Matrix-Code 28 gescannt, um spezifische Information zu der Transportvorrichtung 16 und den Teilen 14 zu erhalten. Anschließend wird die Lage des in der Transportvorrichtung 16 befindlichen Teils 14 mittels der Kameras 30 erfasst, indem der Roboter 29 die Kameras 30 an das Teil 14 heranfährt. Zur Erfassung der Lage des Teils 14 können beispielsweise, wie dies in 2 dargestellt ist, in dem Teil 14 befindliche Löcher 32 mittels der Kameras 30 vermessen werden.
Die erfassten Informationen aus dem Data-Matrix-Code 24 sowie die mittels der Kameras 30 erfasste Lage des Teils 14 sowie zusätzliche Informationen, wie beispielsweise das Datum und die Uhrzeit, werden in einer Datenbank der Datenspeichereinrichtung 26 als Ist-Zustand in Form einer CSV-Datei gespeichert. Hierzu ist die Handhabungsvorrichtung 22 über ein Datenkabel 34 mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 24 verbunden. Alternativ können die Daten auch per Funk an die Datenverarbeitungsvorrichtung 24 gesendet werden.
Anschließend kann die gespeicherte Datei mittels der Datenverarbeitungsvorrichtung 24, die ein Computer oder ein Mobiltelefon ist, ausgewertet werden. Hierzu kann auf der Datenverarbeitungsvorrichtung 24 ein Programm zur Auswertung, wie beispielsweise eine Web-App, hinterlegt sein, indem der Ist-Zustand mit einem auf der Datenspeichereinrichtung 26 hinterlegten Soll-Zustand der Lage der Transportvorrichtung 16 und/oder der Teile 14 verglichen wird. Als Soll-Zustand können CAD-Modelle der Transportvorrichtung 16, Teile 14 und/oder Teilsets in der Datenspeichereinrichtung 26 hinterlegt sein.
Wenn die Datenverarbeitungsvorrichtung 24 erkennt, dass der Ist-Zustand nicht mit dem Soll-Zustand übereinstimmt, dann weist die Datenverarbeitungsvorrichtung 24 die Handhabungsvorrichtung 22 an, den Entnahmevorgang zu stoppen und die Transportvorrichtung 16 samt Teil 14 wird aus der Fertigungsanlage 10 entfernt.
Die aus der Fertigungsanlage 10 entfernte Transportvorrichtung 16 wird außerhalb der Fertigungsanlage 10 mittels des zweiten optischen Systems 36 vermessen, wie in 1 ersichtlich ist. Hierzu ist das zweite optische System 36 als ein 3D-Scanner oder eine 3D-Kamera ausgebildet. Das zweite optische System 36 ist mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 24 über ein Datenkabel 34 verbunden, so dass die gemessenen Werte mit den hinterlegten Soll-Zustand der Transportvorrichtung 16 abgeglichen werden können. Wenn die Abweichung auf einem Verschleiß der Transportvorrichtung 16 beruht, kann dieser dadurch identifiziert werden, so dass die Transportvorrichtung 16 getauscht oder repariert werden kann.
Wenn die Datenverarbeitungsvorrichtung 24 erkennt, dass der Ist-Zustand mit dem Soll-Zustand übereinstimmt, dann weist die Datenverarbeitungsvorrichtung 24 die Handhabungsvorrichtung 22 an, wenigstens ein Teil 14 von der Transportvorrichtung 16 zu entnehmen.
Das System 12 ermöglicht automatisch die Lage der Transportvorrichtung 16, der Teile 14 und/oder Teilesets zu erfassen und frühzeitig zu erkennen, ob die Lage der Transportvorrichtung16, der Teile 14 und/oder Teilesets richtig ist, also einem Soll-Zustand entspricht. Dadurch können führzeitig fehlerhafte Transportvorrichtungen 16, Teile 14 und/oder Teilesets erkannt und identifiziert werden. Infolgedessen können Produktionsausfallzeiten durch eine automatische Entnahme vermieden werden und dadurch können die Ausfallzeiten und Standzeiten der Fertigungsanlage 10 reduziert und gleichzeitig die Ausbringung der Fertigungsanlage10 aufgrund der Vermeidung von Be- und Entladestörungen erhöht werden. Präventiv können verschlissene Transportvorrichtungen 16 durch die Schwachstellenidentifikation getauscht oder repariert werden. Durch die Automatisierung werden zudem Fehlerquoten reduziert. Somit erhöht das System 12 die Verfügbarkeit und reduziert die Kosten durch Vermeidung von Ausfallzeiten.
Die Umsetzung des Systems 12 in eine bereits bestehende Fertigungsanlage 10 ist mit geringem Aufwand durch Verwendung von bereits verwendeter Hardware, wie beispielsweise Sensoren und/oder Kameras 30, möglich. Dadurch ist eine kostengünstige Umsetzung beziehungsweise Integration in eine bestehende Fertigungsanlage 10 möglich. Des Weiteren ermöglicht das System 12 eine schnellere Identifizierung und Zuordnung der Fehlerquellen. Darüber hinaus ist das System 12 leicht bedienbar und ermöglicht eine Visualisierung der Auswertung.
Bezugszeichenliste

10: automatisierte Fertigungsanlage
12: System
14: Teil
16: Transportvorrichtung
17: Fertigungsanlage
18: Transportidentifikationsvorrichtung
19: Roboter
20: Erfassungsvorrichtung
21: Greifeinrichtung
22: Handhabungsvorrichtung
24: Datenverarbeitungsvorrichtung
25: erstes optische System
26: Datenspeichereinrichtung
27: maschinenlesbarer Code
28: Data-Matrix-Code
30: Kamera
32: Loch
34: Datenkabel
36: zweites optisches System

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

WO 2011031523 A2 [0002]

Claims

System (12) zur automatisierten Entnahme von Teilen (14) und/oder Teilesets von einer Transportvorrichtung (16), aufweisend wenigstens eine Transportidentifikationsvorrichtung (18), die Informationen zu der Transportvorrichtung (16), der Teile (14) und/oder Teilesets aufweist und die mit der Transportvorrichtung (16) verbindbar ist, wenigstens eine Erfassungsvorrichtung (20), die eingerichtet ist, die Informationen der Transportidentifikationsvorrichtung (18) sowie eine Lage der Transportvorrichtung (16), der Teile (14) und/oder der Teilesets zu erfassen, und wenigstens eine Handhabungsvorrichtung (22) zur automatisierten Entnahme wenigstens eines Teils (14) und/oder wenigstens eines Teilsets von der Transportvorrichtung (16), wenn die Transportvorrichtung (16), das wenigstens eine Teil (14) und/oder das wenigstens eine Teilset von der Erfassungsvorrichtung (20) als lagerichtig erkannt sind.
System (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (20) eine Datenverarbeitungsvorrichtung(24) aufweist, die eingerichtet ist, anhand der erfassten Lage der Transportvorrichtung (16), der Teile (14) und/oder der Teilesets zu erkennen, ob die Transportvorrichtung (16), die Teile (14) und/oder die Teilesets lagerichtig sind, und, wenn die Transportvorrichtung (16), die Teile (14) und/oder die Teilesets als lagerichtig erkannt sind, die Handhabungsvorrichtung anzuweisen, wenigstens ein Teil (14) und/oder ein Teileset von der Transportvorrichtung (16) zu entnehmen.
System (12) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Datenspeichereinrichtung zum Speichern der erfassten Informationen der Transportidentifikationsvorrichtung (18) und/oder der erfassten Lage der Transportvorrichtung (16), der Teile (14) und/oder der Teilesets.
System (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung ein erstes optisches System (25) zur Erfassung der Informationen der Transportidentifikationsvorrichtung (18) und zur Erfassung der Lage der Transportvorrichtung (16), der Teile (14) und/oder Teilesets aufweist.
System (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste optische System (25) wenigstens eine Kamera (30) aufweist, die als eine 2D-Kamera oder als eine 3D-Kamera ausgebildet ist.
System (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportidentifikationsvorrichtung ein maschinenlesbarer Code (27) ist.
System (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (20) mit der Handhabungsvorrichtung (22) verbunden ist.
System (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites optisches System (36) vorgesehen ist, das eine Transportvorrichtung (16) vermisst, wenn die Transportvorrichtung (16), wenigstens ein Teil (14) und/oder wenigstens ein Teileset als nicht lagerichtig erkannt ist.
Automatisierte Fertigungsanlage (10) mit einem System (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Verfahren zur automatisierten Entnahme von Teilen (14) und/oder Teilesets von einer Transportvorrichtung (16) mittels einem System (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder einer Fertigungsanlage (10) nach Anspruch 9, das folgende Schritte aufweist: a. Erfassen von Informationen, die auf einer mit der Transportvorrichtung (16) verbundenen Transportidentifikationsvorrichtung (18) hinterlegt sind, mittels einer Erfassungsvorrichtung (20); b. Erfassen einer Lage der Transportvorrichtung (16), eines Teils (14) und/oder eines Teilesets mittels der Erfassungsvorrichtung (20) als ein Ist-Zustand; c. Vergleichen eines Soll-Zustands der Lage der Transportvorrichtung (16), des Teils (14) und/oder des Teilesets mit dem Ist-Zustand; und d. Automatisierte Entnahme des Teils (14) und/oder des Teilesets von der Transportvorrichtung (16) mittels einer Handhabungsvorrichtung (22), wenn der Ist-Zustand dem Soll-Zustand entspricht.
Fahrzeug hergestellt mit einem System (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, einer Fertigungsanlage (10) nach Anspruch 9 und/oder einem Verfahren nach Anspruch 10.