-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandskontrolle wenigstens zweier Bereiche eines Objekts gemäß dem Patentanspruch 1.
-
In der Regel werden an zu fertigenden Bauteilen Qualitätskontrollen zur Qualitätssicherung durchgeführt. Die Bauteile können Komponenten eines Kraftfahrzeugs sein und als Bereiche des Kraftfahrzeugs betrachtet werden. Bei dessen Fertigung wird dieses beispielsweise an sogenannten fahrerlosen Transportsystemen entlang einer Fertigungsstrecke bewegt, wobei an einzelnen Stationen jeweils die Komponenten beziehungsweise Bauteile an den Rest des Kraftfahrzeugs montiert werden.
-
Ist ein Objekt dessen Qualität beurteilt werden soll das Kraftfahrzeug, wird ersichtlich, dass an vielen Bereichen des Objekts eine Qualitätssicherung durchzuführen ist. Bei einer optischen Qualitätssicherung mittels entsprechender Bilderkennungsverfahren, wie maschinellem Sehen, ist es daher gang und gäbe eine Vielzahl an Kameras entlang der Fertigungsstrecke beziehungsweise Produktionsstraße, beispielsweise an einzelnen Fertigungspositionen, zu positionieren. Dies erfordert eine aufwendige technische Infrastruktur.
-
Die
EP 2 598 861 B1 zeigt eine Fertigungsanlage mit Inspektionsvorrichtung sowie ein Inspektionsverfahren für Gefäße.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem eine Zustandskontrolle wenigstens zweier Bereiche eines Objekts besonders effizient durchgeführt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie in der Beschreibung und in der Zeichnung angegeben.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Zustandskontrolle wenigstes zweier Bereiche eines Objekts, welches von einer Transporteinrichtung entlang einer Strecke, insbesondere einer Produktionsstrecke beziehungsweise Produktionsstraße, transportiert wird. Bei dem Objekt kann es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug handeln, wobei die wenigstens zwei Bereiche beispielsweise zwei Merkmale, welche an dem Kraftfahrzeug geprüft beziehungsweise kontrolliert werden sollen, darstellen. Als zu prüfendes Merkmal beziehungsweise Bereich kommen beispielsweise Felgen, Außenspiegelkappen, Scheinwerfer und dergleichen infrage.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst mehrere Schritte. In einem ersten Schritt erfolgt ein Ausrichten einer Kamera, welche insbesondere eine Kamera der Transporteinrichtung darstellt, auf den ersten der wenigstens zwei Bereiche des Objekts mittels einer Kamerapositionierungseinrichtung. Dabei ist die Kamerapositionierungseinrichtung beispielsweise eine motorbetriebene beziehungsweise aktorbetriebene Kamerahalterung, durch welche die Kamera translatorisch und/oder rotatorisch bewegt werden kann. Bei dem Ausrichten wird die Kamera so positioniert, dass eine Aufnahme des ersten Bereichs durch die Kamera ermöglicht wird. So erfolgt in einem zweiten Schritt ein Erfassen wenigstens einer Aufnahme des ersten Bereichs mittels der ausgerichteten Kamera. In einem dritten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Ausrichten der Kamera auf den wenigstens einen weiteren Bereich der wenigstens zwei Bereiche des Objekts mittels der Kamerapositionierungseinrichtung. In einem vierten Schritt erfolgt ein Erfassen wenigstens einer Aufnahme des wenigstens einen weiteren Bereichs mittels der ausgerichteten Kamera. In einem fünften Schritt erfolgt ein Bestimmen der Zustände des ersten Bereichs und des wenigstens einen weiteren Bereichs anhand der erfassten Aufnahmen mittels einer Recheneinrichtung. Die Recheneinrichtung ist insbesondere als elektronische Recheneinrichtung ausgebildet und geeignet, einen Algorithmus durchzuführen, durch welchen mittels Bilderkennung die Zustände bestimmt werden können. Dafür eignen sich beispielsweise Algorithmen beziehungsweise Methoden des maschinellen Sehens und somit des maschinellen Lernens.
-
Damit nun das Verfahren besonders vorteilhaft und effizient durchgeführt werden kann, erfolgt erfindungsgemäß das Ausrichten der Kamera auf den ersten Bereich und/oder das Ausrichten der Kamera auf den wenigstens einen zweiten Bereich indirekt über wenigstens einen an einer Erfassungsposition der Strecke angeordneten Spiegel. Mit anderen Worten wird anstelle einer Vielzahl von Kameras eine Kamera verwendet, um die wenigstens zwei Bereiche zu kontrollieren beziehungsweise zu erfassen, wobei dazu die Kamera vorteilhafterweise an der Transporteinrichtung angebracht ist, welche beispielsweise als ein fahrerloses Transportsystem (englisch: Automated Guided Vehicle, kurz AVG) und/oder als Transportgehänge ausgebildet ist. Die Kamera, die Kamerapositionierungseinrichtung und/oder die Recheneinrichtung sind insbesondere dazu ausgebildet, die Kamera in einer Produktionsumgebung, also entlang der Strecke, an den in der Erfassungsposition angebrachten Spiegel auszurichten, um die Kamera indirekt auf die zu prüfenden wenigstens zwei Bereiche auszurichten. Dabei bedeutet indirektes Ausrichten, dass eine Sichtverbindung zwischen den wenigstens zwei Bereichen und der Kamera über den Spiegel erfolgt und keine direkte Sichtverbindung vorgehalten werden muss.
-
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass auf besonders vorteilhafte Weise Kameras eingespart werden können, wodurch sich Kosten besonders vorteilhaft reduzieren lassen. Darüber hinaus kann das Verfahren besonders flexibel eingesetzt werden. Ferner wird durch die effiziente Verwendung und den Verzicht auf eine Vielzahl an Kameras eine Ausfallsicherheit erhöht.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Kamera an der Strecke angeordnet. Alternativ ist die Kamera an der Transporteinrichtung angeordnet. Mit anderen Worten bewegt sich die Kamera relativ zu dem Objekt und zwar in einer Geschwindigkeit, mittels welcher die Transporteinrichtung sich entlang der Strecke bewegt. Alternativ ist die Kamera relativ zu dem Objekt ortsfest und bewegt sich mit diesem entlang der Strecke an der Transporteinrichtung mit. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren besonders flexibel durchgeführt werden kann, sodass beispielsweise in Abhängigkeit der zu kontrollierenden Bereiche eine geeignete Positionierung der Kamera gefunden werden kann.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Objekt zwischen dem Erfassen des ersten Bereichs und dem Erfassen des wenigstens einen weiteren Bereichs durch die Transporteinrichtung entlang der Strecke bewegt. Mit anderen Worten erfolgt ein Transport beziehungsweise Weitertransport des Objekts entlang der Strecke zwischen zwei Aufnahmen der Kamera. So kann durch das Bewegen des Objekts entlang der Strecke beispielsweise auf besonders vorteilhafte Weise eine Ausrichtung der Kamera zum ersten und/oder wenigstens einen weiteren der Bereiche erfolgen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren besonders effizient durchgeführt werden kann, da zusätzlich zum Ausrichten der Kamera mittels der Kamerapositionierungseinrichtung das Ausrichten durch Bewegen des Objekts durchgeführt beziehungsweise zumindest ergänzt werden kann.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Spiegel mit einer Spiegelpositionierungseinrichtung zwischen dem Erfassen des ersten Bereichs und dem Erfassen des wenigstens einen weiteren Bereichs ausgerichtet. Mit anderen Worten ist eine Spiegelpositionierungseinrichtung vorgesehen, welche insbesondere analog zu der Kamerapositionierungseinrichtung ausgebildet sein kann, und es ermöglicht, den Spiegel translatorisch und/oder rotatorisch zu bewegen, wodurch der Spiegel besonders vorteilhaft zum Erfassen der Aufnahmen ausgerichtet werden kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren besonders vorteilhaft zum Erfassen der wenigstens zwei Bereiche eingesetzt werden kann, da diese beispielsweise auch an schwer zugänglichen beziehungsweise einsehbaren Positionen des Objekts angeordnet sein können.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Bestimmen der Zustände durch die Recheneinrichtung mittels maschinellen Lernens. Mit anderen Worten ist die elektronische Recheneinrichtung dazu ausgebildet die Zustände zu bestimmen indem sie beispielsweise ein neuronales Netzwerk aufweist und/oder zum Ausführen eines auf neuronalen Netzen basierten Algorithmus ausgebildet ist. Durch das Verwenden von maschinellem Lernen und somit künstlicher Intelligenz ergibt sich der Vorteil, dass beispielsweise eine verzerrte Spiegeloberfläche des wenigstens einen Spiegels auf einfache Weise korrigiert werden kann, wodurch die Zustandskontrolle der Bereiche besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Objekt um ein Kraftfahrzeug, das Objekt ist somit als das Kraftfahrzeug ausgebildet. Mit anderen Worten wird das Verfahren durchgeführt, um Bereiche eines Kraftfahrzeugs zu kontrollieren. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren besonders vorteilhaft in der Kraftfahrzeugproduktion verwendet werden kann, welche in der Regel besonders kostenintensiv ist, wodurch somit ein besonders hohes Einsparpotential besteht.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der Kamera und/oder dem wenigstens eine Spiegel um eine Komponente des Kraftfahrzeugs. Mit anderen Worten wird als die Kamera, welche verwendet wird, um die Aufnahmen der wenigstens zwei Bereiche zu erfassen, eine Kamera des Kraftfahrzeugs verwendet. Der wenigstens eine Spiegel kann beispielsweise ein verstellbarer Außenspiegel sein. Vorteilhafterweise umfasst das Kraftfahrzeug auch die Kamerapositionierungseinrichtung.
-
Somit können auf besonders vorteilhafte Weise Komponenten an der Strecke beziehungsweise der Transporteinrichtung eingespart werden, wodurch das Verfahren besonders effizient betrieben werden kann und/oder besonders Kosten gespart werden können.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der wenigstens eine Spiegel eine sphärische und/oder gekrümmte und/oder gewölbte und/oder konvexe und/oder konische und/oder konkave Form auf. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Spiegel beispielsweise um einen Hohlspiegel, welcher ein konkav nach innen gewölbter Spiegel ist und somit beispielsweise ein Konkavspiegel. Alternativ kann ein Hohlspiegel in Form eines Kugelausschnitts und somit ein sphärischer Spiegel ausgebildet sein oder beispielsweise durch einen Rotationsparaboloiden auch als Parabolspiegel. Bei einem Hohlspiegel werden beispielsweise die Strahlen in seinem Brennpunkt fokussiert, sodass dieser beispielsweise für eine Vergrößerung einer optischen Abbildung verwendet werden kann. Dadurch kann das Verfahren besonders vorteilhaft verwendet werden, da beispielsweise auch von der Kamera entfernt liegende Bereiche und/oder besonders kleine Bereiche durch das Verfahren der Zustandskontrolle unterzogen werden können.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Transporteinrichtung als fahrerloses Transportsystem und/oder die Strecke als Produktionsstrecke ausgebildet. Mit anderen Worten wird als die Transporteinrichtung ein fahrerloses Transportsystem verwendet, welches sich beispielsweise besonders vorteilhaft zum Verwenden des Verfahrens in einer Kraftfahrzeugproduktion eignet, da es beispielweise eine eigene Recheneinrichtung aufweist, welche die Zustände bestimmten kann. Vorteilhafterweise ist die Strecke als Produktionsstrecke ausgebildet, sodass das Verfahren insbesondere besonders vorteilhaft in der Produktion verwendet werden kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren besonders zur Kostenreduktion eingesetzt werden kann.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der wenigstens eine Spiegel mit einem Identifikationsmarker beziehungsweise Identifikationsmerkmal versehen, durch welchen das Ausrichten initiiert wird beziehungsweise initiierbar ist. Mit anderen Worten weist der Spiegel ein Identifikationsmerkmal auf, welches, beispielsweise beim Erfassen durch die Kameras, der Kamerapositionierungseinrichtung ihre Bewegung vorgibt, indem beispielsweise in einer mit der Recheneinrichtung verbundenen Datenbank zu dem Identifikationsmarker entsprechende Ausrichtungspositionen vorgemerkt sind. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren besonders effizient durchgeführt werden kann.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
-
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1 schematische Ansicht eines als Kraftfahrzeug ausgebildetes Objekt auf einer Transporteinrichtung; und
- 2 schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Zustandskontrolle wenigstens zweier Bereiche des Objekts der 1.
-
1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Objekt 1, welches als Kraftfahrzeug ausgebildet ist und welches von einer Transporteinrichtung 2 entlang einer Strecke 3 transportiert werden kann. Das Objekt 1 weist wenigstens zwei Bereiche 4 und 5 auf, deren Zustand mittels eines Verfahrens kontrolliert werden soll. Bei dem Verfahren werden eine Kamera 6 sowie ein Spiegel 7 verwendet. Dabei ist die Kamera 6 an einer Kamerapositionierungseinrichtung 8 befestigt beziehungsweise angeordnet.
-
2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm des durchzuführenden Verfahrens, bei welchem in einem ersten Schritt S1 ein Ausrichten der Kamera 6 auf den ersten Bereich 4 des Objekts mittels der Kamerapositionierungseinrichtung 8 erfolgt. In einem zweiten Schritt S2 erfolgt ein Erfassen wenigstens einer Aufnahme des ersten Bereichs 4 mittels der ausgerichteten Kamera 6. In einem dritten Schritt S3 erfolgt ein Ausrichten der Kamera auf den wenigstens einen weiteren Bereich 5 des Objekts 1 mittels der Kamerapositionierungseinrichtung 8. In einem vierten Schritt S4 erfolgt ein Erfassen wenigstens einer Aufnahme des wenigstens einen weiteren Bereichs 5 mittels der ausgerichteten Kamera 6. Schließlich erfolgt in einem fünften Schritt S5 ein Bestimmen der Zustände des ersten Bereichs 4 und des wenigstens einen weiteren Bereichs 5 anhand der Aufnahmen mittels einer Recheneinrichtung 9.
-
Um nun besonders vorteilhaft und effizient das Verfahren durchführen zu können und beispielsweise weit voneinander entfernte Bereiche 4 und 5 zu erfassen, erfolgt das Ausrichten der Kamera 6 auf den ersten Bereich 4 und/oder den wenigstens einen zweiten Bereich 5 indirekt über den wenigstens eine an einer Erfassungsposition 10 an der Strecke 3 angeordneten Spiegel 7.
-
Ferner wird beispielsweise eine mit der Recheneinrichtung 9 verbundene Datenbank 11 vorgehalten, welche beispielsweise Kamerapositionen und/oder Ausrichtungen für die jeweilige Erfassungsposition 10 und/oder eine Bewegung des Objekts 1 entlang der Strecke 3 umfasst.
-
Wie im Ausführungsbeispiel in 1 zu sehen ist, ist die Kamera 6 vorteilhafterweise an der Transporteinrichtung 2 angeordnet. Zusätzlich oder alternativ kann die Kamera 6 an der Strecke 3 angeordnet sein.
-
Vorteilhafterweise wird das Objekt 1 zwischen dem Erfassen des ersten Bereichs 4 und dem Erfassen des wenigstens einen weiteren Bereichs 5 durch die Transporteinrichtung 2 entlang der Strecke 3 bewegt. Vorteilhafterweise kann es sich bei der Transporteinrichtung 2 um ein fahrerloses Transportsystem handeln, welches insbesondere in der Kraftfahrzeugproduktion eingesetzt wird. So ist vorteilhafterweise die Strecke 3 als Produktionsstrecke ausgebildet. Vorteilhafterweise wird das Bestimmen der Zustände und somit die Zustandskontrolle, welche insbesondere beispielsweise zur Qualitätssicherung beziehungsweise Qualitätskontrolle eingesetzt werden kann, mittels der Recheneinrichtung 9 derart ausgeführt, dass dabei auf maschinelles Lernen und somit beispielsweise auf Mittel der künstlichen Intelligenz zurückgegriffen werden kann. So wird beispielsweise durch die Recheneinrichtung 9 ein selbstlernender Algorithmus verwendet und/oder auf ein neuronales Netzwerk zurückgegriffen.
-
In einer nicht gezeigten Alternative könnte die Kamera 6 beispielsweise auch direkt als Kamera des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein, wodurch weiteres Einsparpotential beim Durchführen des Verfahrens bestehen würde, da das Kraftfahrzeug beispielsweise serienmäßig mit der Kamera ausgestattet ist. Zusätzlich oder alternativ kann der wenigstens eine Spiegel 7 als Komponente des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein, wodurch weiteres Einsparpotential besteht.
-
Der Spiegel 7 könnte analog zur Kamera an einer Spiegelpositionierungseinrichtung angeordnet sein, welche insbesondere zwischen dem Erfassen des ersten Bereichs 4 und dem Erfassen des wenigstens einen weiteren Bereichs 5 ausgerichtet wird beziehungsweise den Spiegel 7 ausrichtet.
-
Dabei kann der wenigstens eine Spiegel 7 eine sphärische und/oder eine gekrümmte und/oder eine gewölbte und/oder eine konvexe und/oder eine konkave und/oder eine konische Form aufweisen. Somit kann der Spiegel 7 beispielsweise besonders vorteilhaft an die zu untersuchenden Bereiche 4 und 5 angepasst werden, dass beispielsweise eine Vergrößerung oder Verkleinerung des jeweiligen Bereichs 4, 5 erreicht werden kann. Ferner können dadurch besondere Sichtwinkel erreicht werden, wodurch beispielsweise Spiegel 7 eingespart werden können, sodass das Verfahren besonders effizient durchgeführt werden kann.
-
Durch das gezeigte Verfahren kann auf aufwendige technische Infrastruktur beispielsweise im Produktionsablauf verzichtet werden, da für eine Qualitätssicherung beispielsweise in der gezeigten Automobilproduktion nicht zahlreiche Kameras 6 vorgehalten werden müssen und aufgrund der Flexibilität durch die Kamerapositionierung, insbesondere in Kombination mit Ki-basierten Systemen zurückgegriffen werden kann. So ist eine Idee, welche dem Verfahren zugrunde liegt, anstelle vieler Kameras an einem Montageband, nur eine Kamera 6 (oder wenige Kameras 6) an der gezeigten Transporteinrichtung 2, welche als fahrerloses Transportsystem und/oder beispielsweise als Transportgehänge ausgebildet sein kann, zu verwenden. Diese Kamera 6 kann in der Produktionsumgebung, also entlang der Strecke 3, angebrachte Spiegel 7 identifizieren, die wiederum auf zu prüfende Merkmale und somit auf die wenigstens zwei Bereiche 4 und 5 ausgerichtet sind. Dadurch ist das Verfahren besonders flexibel und/oder besonders kosteneffizient einsetzbar.
-
Beispielsweise können an dem als Kraftfahrzeug ausgebildeten Objekt 1 zwanzig Merkmale geprüft werden, beispielsweise ob richtige Felgen und/oder Außenspiegelkappen und so weiter angeordnet sind. Das Kraftfahrzeug fährt nun mit dem fahrerlosen Transportsystem beispielsweise in einen neuen Montageabschnitt, welcher an der Strecke 3 liegt und beispielsweise eine Erfassungsposition 10 umfasst. Dort ist wenigstens der Spiegel 7 angebracht, welcher auf die zu untersuchenden Bereiche 4, 5 ausgerichtet ist, sodass die am Transportmittel beziehungsweise an der Transporteinrichtung 2 angebrachte, insbesondere schwenkbare, Kamera 6 den Spiegel 7 und damit den Bereich 4, 5 erfassen kann. Vorzugsweise kann an dem wenigstens einen Spiegel 7 ein optisches Identifikationsmerkmal angebracht sein, welche die an der Transporteinrichtung 2 angebrachte Kamera 6 automatisch ausrichtet. Bei dem Verfahren können beliebig viele Spiegel 7 und beliebig viele Kameras 6 an der Transporteinrichtung 2 angebracht werden. Die Kameras 6 können auch im Kraftfahrzeug angebracht werden und/oder an einem anderen insbesondere mitgeführten Teil, welcher durch die Strecke 3bewegt wird.
-
Durch das Verfahren ist ein besonders vorteilhaftes System zur effizienten künstlichen Intelligenz-basierten Qualitätsprüfung in der Automobilfertigung realisierbar.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Objekt
- 2
- Transporteinrichtung
- 3
- Strecke
- 4
- Bereich
- 5
- Bereich
- 6
- Kamera
- 7
- Spiegel
- 8
- Kamerapositionierungseinrichtung
- 9
- Recheneinrichtung
- 10
- Erfassungsposition
- 11
- Datenbank
- S1
- erster Schritt
- S2
- zweiter Schritt
- S3
- dritter Schritt
- S4
- vierter Schritt
- S5
- fünfter Schritt
-
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
-
