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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Maschinenbaus und konkret der Programmierung von Robotern und ähnlichen Arbeitsmaschinen.
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Die Programmierung von Arbeitsmaschinen ist üblicherweise zeitaufwändig und es ist dazu die Kenntnis verschiedener Programmiersprachen sowie technisches Wissen über Roboter erforderlich.
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Für viele industrielle Anwendungen gibt es bisher keine wirtschaftliche Möglichkeit, programmierbare Arbeitsmaschinen wie z.B. Roboter einzusetzen. Mit den klassischen Programmiermethoden für Roboter, wie das direkte Teachen (Einlernen), die textuelle, die CAD-basierte, (die sensorbasierte) und die Offline-Programmierung, ist die Erstellung der Roboter-Software aufwändig und kompliziert und erfordert umfangreiche Programmierkenntnisse und genaue CAD-Daten der Bauteile. Ein zusätzliches Problem ist dabei die fehlende Flexibilität beim schnellen Wechsel der Aufgaben oder bei Werkstückvariationen. Bekannte Lösungsansätze zur Vereinfachung basieren auf der Programmierung mittels Vormachens bzw. Zeigens der Aufgaben durch einen Bediener. Hierbei sind verschiedene Ansätze bekannt, wie zum Beispiel das manuelle Führen des Roboters, die gestengesteuerte Programmierung sowie das Programmieren über spezielle Zeigegeräte.
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So ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 202019107044 das Zeigen mittels eines Handgerätes und die Ermittlung der Lage und Ausrichtung des Handgerätes im Raum zum Trainieren der Bewegung einer Maschine bekannt.
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Vor dem Hintergrund des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Einrichtung einer Arbeitsmaschine weiter vereinfacht wird.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Erfindung durch ein System gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Patentansprüche betreffen Ausgestaltungen des Systems sowie ein Verfahren gemäß der Erfindung und ein Zeigegerät.
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Die Erfindung bezieht sich demgemäß auf ein System zur Kennzeichnung einer Position eines Elementes eines Werkstücks im Koordinatensystem einer automatisch gesteuerten Arbeitsmaschine, mit einem mobilen Zeigegerät sowie einer Lokalisierungseinrichtung, die zur Ermittlung der Position und der Ausrichtung des mobilen Zeigegerätes im Koordinatensystem der Arbeitsmaschine eingerichtet ist, mit einer Entfernungsmesseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Entfernung eines Elementes, auf das eine Zeigeachse des mobilen Zeigegeräts ausgerichtet ist, von dem mobilen Zeigegerät zu ermitteln.
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Mit der Kennzeichnung eines Elementes oder, gleichwertig ausgedrückt, der Kennzeichnung der Position eines Elementes ist beispielsweise die Definition und Zuweisung eines Punktes im Raum zu einem Element/Teil eines Werkstücks in einem Koordinatensystem oder allgemein einer Darstellungsform gemeint, die für die Arbeitsmaschine verarbeitbar ist.
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Dadurch, dass die Position und Ausrichtung des Zeigegerätes relativ zu der Arbeitsmaschine, beispielsweise relativ zum TCP (tool center point) ermittelt wird, das heißt, gegebenenfalls nach einer Koordinatentransformation die Position und Ausrichtung des Zeigegerätes in einem Koordinatensystem der Arbeitsmaschine, kann aus der gemessenen Entfernung des Elementes des Werkstücks von dem Zeigegerät und der Richtung, in der diese Entfernung vom Zeigegerät aus gemessen wird, das heißt, der Richtung, in der das Element von dem Zeigegerät aus gesehen liegt, die genaue Position des Elementes des Werkstücks relativ zu der Arbeitsmaschine, d.h. im Koordinatensystem der Arbeitsmaschine ermittelt werden. Unter einem Element eines Werkstücks soll in diesem Zusammenhang jeder Punkt eines Werkstücks, beispielsweise an seiner Oberfläche, sowie jede ausgezeichnete Stelle des Werkstücks, wie eine Bohrung, eine Ecke, Kante, eine Schweißnaht oder sonstige Fuge oder ähnliches verstanden werden.
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Das Zeigegerät ist mobil, das heißt, es kann durch eine Bedienperson gehandhabt, getragen, verschoben oder gedreht und geschwenkt werden. Hierzu kann das Zeigegerät beispielsweise einen oder mehrere Griffe aufweisen, von denen einer beispielsweise als „Pistolengriff“ ausgeführt sein kann, der eine besonders komfortable Handhabung und vor allem Ausrichtung des Zeigegerätes ermöglicht. Das Zeigegerät kann drahtlos funktionieren und über eine drahtlose Schnittstelle mit den übrigen Teilen des Systems verbunden sein und es kann auch über einen aufladbaren Energiespeicher, wie einen elektrochemischen Akku verfügen.
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Die Arbeitsmaschine kann beispielsweise eine programmierbare Bearbeitungsmaschine sein oder allgemein eine Handhabungseinrichtung, beispielsweise auch eine Transporteinrichtung für logistische Anwendungen, beispielsweise eine Handhabungseinrichtung in einem Hochregallager. Handelt es sich um eine Bearbeitungsmaschine, so kann diese in vielen Fällen verschiedene Bearbeitungswerkzeuge, wie Bohrer, Fräser, Schweißgeräte und andere benutzen. Um die Positionsermittlung durch das Zeigegerät hieran anpassen zu können, können verschiedene Aufsätze an dem Zeigegerät in Abhängigkeit von einem geplanten Bearbeitungswerkzeug aufsetzbar und auswechselbar sein. Dies kann unter anderem auch dann wichtig sein, wenn einige Positionen von Elementen dadurch ermittelt werden, dass das Zeigegerät unmittelbar an das Element des Werkstücks herangeführt werden und dieses berühren soll. Es wird dann die Entfernung Null von dem Zeigegerät gemessen oder die Entfernung wird gar nicht ermittelt.
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Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass das mobile Zeigegerät ein oder mehrere Interaktionselemente aufweist, insbesondere wenigstens ein Betätigungselement und/oder ein Anzeigeelement, wobei das Zeigegerät weiter insbesondere einen Handgriff aufweist.
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Mittels einer oder mehrerer Tasten oder eines Wählrades kann beispielsweise nach korrekter Ausrichtung des Zeigegerätes die Entfernungsmessung gestartet werden. Gleichzeitig kann per drahtloser Kommunikation an das System ein Signal gegeben werden, dass das Zeigegerät auf das zu kennzeichnende Element gerichtet ist und dessen Entfernung von dem Zeigegerät, insbesondere von einem Referenzpunkt an oder in dem Gerät, gemessen wird. Dann kann gleichzeitig die Positionserfassung des Zeigegerätes gestartet werden. Ein anderes Signal kann beispielsweise auch anzeigen, dass ein Punkt gekennzeichnet werden soll, der eine bestimmte Strecke vor oder hinter dem Element liegt, dessen Entfernung gerade gemessen wird. Damit können „virtuelle“ Punkte gekennzeichnet werden, die dann eine Bahn eines Bearbeitungswerkzeugs vor dem Werkstück oder an dem Werkstück vorbei definieren. Zudem können durch weitere Betätigungselemente des Zeigegerätes oder eine bestimmte Art einer Betätigung Signale gegeben werden, die bezeichnen, dass an einem Punkt bestimmte Bahnparameter bei einer Bewegung eines Werkzeugs vorgesehen sind, wie beispielsweise eine gekrümmte Bahn oder eine gerade Bahn.
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Zudem ist auch möglich, dass das Zeigegerät nach Durchführung einer Kennzeichnung eines Elementes eine bestimmte Orientierung einnimmt und dann mittels eines Befehls/einer Betätigung eines Betätigungselementes die Information transportiert wird, dass die Orientierung, die das Zeigegerät gerade einnimmt, später bei der Bearbeitung des bestimmten, vorher gekennzeichneten Elementes des Werkstücks von einem Bearbeitungswerkzeug eingenommen werden soll.
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In diesem Fall könnte zunächst durch ein erstes Zeigen das Element gekennzeichnet werden und danach kann das Zeigegerät gegenüber der vorher beim Zeigen eingenommenen Orientierung gedreht werden, um so orientiert zu sein, wie es später das Bearbeitungswerkzeug sein soll. Dann kann durch eine Bedienperson ein Signal gegeben und das System kann beides, sowohl die Position des Elementes als auch die gewünschte Orientierung des Bearbeitungswerkzeug an diesem Element speichern.
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Die Erfindung kann weiter auch dadurch ausgestaltet sein, dass die Lokalisierungseinrichtung einen oder mehrere räumlich verteilte Sensoren aufweist, die gesondert von dem Zeigegerät angeordnet sind und von dem Zeigegerät ausgesendete Signale zur Ermittlung der Position und Ausrichtung des Zeigegeräts erfassen und/oder dass die Lokalisierungseinrichtung ein oder mehrere räumlich verteilte Sender aufweist, die Signale aussenden, wobei das Zeigegerät Signale der Sender zur Ermittlung der Position und Ausrichtung des Zeigegeräts erfasst.
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Die räumlich verteilten Sensoren können beispielsweise Kameras sein, die bestimmte Marker an dem Zeigegerät erkennen und durch deren relative Position zueinander die Lage und Orientierung des Zeigegerätes erkennen. Die von dem Zeigegerät ausgesendeten Informationen sind in diesem Fall einfach durch das von ihm reflektierte Umgebungslicht oder eine bestimmte Beleuchtung gegeben. Es kann auch eine 3d-/Stereokamera für einen solchen Zweck eingesetzt werden. Die Kameras können als optische oder Infrarotkameras ausgestaltet sein.
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Weiter kann auch an dem Zeigegerät ein Sensor oder eine Mehrzahl von Sensoren vorgesehen sein, die Signale von verschiedenen Orten der Umgebung empfangen und daraus die Position und Ausrichtung des Zeigegerätes bestimmen. Beispielsweise kann jeweils von dem Zeigegerät aus die Entfernung zu verschiedenen Referenzpunkten oder Sendern gemessen werden, deren Lage dem System bekannt ist. Durch Triangulation kann dann entweder in einer Einrichtung des Zeigegerätes oder in einer ortsfesten Einrichtung des Systems die Position und Orientierung des Zeigegerätes ermittelt werden.
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Eine weitere mögliche Ausgestaltung des Systems kann vorsehen, dass die Entfernungsmesseinrichtung des Zeigegeräts eine Einrichtung zur elektrooptischen Entfernungsmessung, insbesondere zur Laufzeitmessung oder Messung der Phasenlage von reflektiertem Licht oder zur Triangulation aufweist, oder eine Ultraschall-Entfernungsmesseinrichtung oder eine photo-optische Entfernungsmesseinrichtung, insbesondere auf der Basis einer Triangulation mittels eines Mischbildes.
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Eine sehr verbreitete Art der Entfernungsmessung, die für den genannten Zweck gut geeignet ist, ist das sogenannte LIDAR, das über eine Laufzeitmessung an ausgesendetem und reflektiertem Licht eine Entfernung eines Elementes von dem Zeigegerät bestimmen kann.
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Dabei kann auch moduliertes Licht zum Einsatz kommen, wobei dann auch die Phasenlage des reflektierten Lichts bezüglich der Modulation für eine Entfernungsbestimmung genutzt werden kann.
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Auch Ultraschall kann für eine Entfernungsbestimmung aufgrund einer Laufzeitmessung genutzt werden.
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Die Erfindung kann auch dadurch ausgestaltet werden, dass das Zeigegerät eine Lichtquelle, insbesondere eine Laserlichtquelle zur Erzeugung eines Zeigelichtstrahls in Richtung der Zeigeachse aufweist.
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Auch eine optische Ziel- oder Visiereinrichtung ist dabei denkbar, beispielsweise mit Kimme und Korn, sowie gekreuzte Laserlinien oder eine Projektionseinrichtung zur optischen Projektion von Bildelementen auf das Werkstück, z. B. auch um wahlweise je nach der Situation zur Verfügung stehende Optionen auf dem Werkstück anzuzeigen.
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Der Zeigelichtstrahl kann genau auf der Zeigeachse liegen, so dass für die Bedienperson jeweils ein Lichtpunkt an dem mit dem Zeigegerät anvisierten Punkt erscheint, dessen Entfernung gerade gemessen werden kann. Dieser auf diese Weise mit Licht, insbesondere Laserlicht, sichtbar gemachte Punkt kann dann ein Element des Werkstücks sein und dieses wird dann vermessen und seine Position relativ zu der Arbeitsmaschine wird gekennzeichnet.
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Das erfindungsgemäße System kann zudem ergänzt werden durch ein optisches 3d-Erfassungssystem, insbesondere Laser-Scansystem zur optischen Vermessung von Elementen des Werkstücks ausgehend von einer ersten Kennzeichnung von einer oder mehreren Elementen mittels des Zeigegerätes.
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Nach der Kennzeichnung von einem oder mehreren Elementen eines Werkstücks und ihren Positionen kann im Rahmen des Systems beispielsweise ein Linienscanner an das Werkstück herangefahren werden, um die Form sowie die Lage und Orientierung des Werkstücks relativ zu der Arbeitsmaschine zu bestätigen oder eine genauere Messung durchzuführen als sie mit dem Zeigegerät möglich ist. Der Linienscanner kann beispielsweise mittels eines Transportarms der Arbeitsmaschine selbst bewegt werden, so dass die Abstimmung zwischen dem Koordinatensystem des Scanners und dem Koordinatensystem der Arbeitsmaschine besonders einfach oder gar nicht notwendig ist.
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Das System kann außerdem ergänzt werden durch eine Repräsentation von Elementen des Werkstücks und ihren Positionen relativ zu der Arbeitsmaschine im Speicher einer Datenverarbeitungseinrichtung sowie durch eine Simulationseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Erreichbarkeit von Elementen oder von Positionen von Elementen durch die Arbeitsmaschine zu überprüfen und/oder die dazu eingerichtet ist, zu prüfen, ob das Anfahren von Elementen des Werkstücks mittels eines Arbeits- oder Bearbeitungswerkzeugs kollisionsfrei möglich ist.
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Die Simulationseinrichtung kann zu diesem Zweck über ein Datenmodell verfügen, das beispielsweise die möglichen Formen von Werkstücken enthält, so dass ein Werkstück erkannt werden kann. Es können dann wenige bekannte Positionen von Elementen des Werkstücks ausreichen, um die Lage und Orientierung des Werkstücks zu bestimmen.
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In einem digitalen Zwilling, das heißt einer digitalen Repräsentation der Arbeitsmaschine mitsamt dem Werkstück kann dann eine Bearbeitung simuliert werden, wobei die benötigten Bearbeitungswerkzeuge ebenfalls simuliert werden. Die Teile der Arbeitsmaschine können bei der simulierten Bewegung daraufhin überprüft werden, ob sie die gekennzeichneten Elemente erreichen und ob diese kollisionsfrei möglich ist.
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Die Erfindung kann sich zudem auf ein Zeigegerät für ein System zur Kennzeichnung eines Elementes oder einer Position eines Elementes eines Werkstücks im Koordinatensystem einer automatisch gesteuerten Arbeitsmaschine beziehen, wobei das Zeigegerät eine Zeigeachse aufweist sowie eine Entfernungsmesseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Entfernung eines Elementes, auf das eine Zeigeachse des mobilen Zeigegeräts ausgerichtet ist, von dem mobilen Zeigegerät zu ermitteln.
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Ein solches Zeigegerät ist speziell zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System und bei einem Verfahren gemäß der Erfindung geeignet.
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Die Erfindung bezieht sich außer auf ein System der oben beschriebenen Art und ein Zeigegerät auch auf ein Verfahren zur Kennzeichnung eines Elementes oder der Position eines Elementes eines Werkstücks im Koordinatensystem einer automatisch gesteuerten Arbeitsmaschine mittels eines mobilen Zeigegeräts, bei dem mittels einer Lokalisierungseinrichtung die Position und Ausrichtung des mobilen Zeigegerätes im Koordinatensystem der Arbeitsmaschine ermittelt wird, wobei eine Zeigeachse des mobilen Zeigegeräts auf ein Element des Werkstücks ausgerichtet und mittels einer Entfernungsmesseinrichtung des mobilen Zeigegerätes die Entfernung des Elementes von dem mobilen Zeigegerät entlang der Zeigeachse ermittelt wird, und wobei aus der Position und Ausrichtung des mobilen Zeigegerätes sowie der Entfernung des Elementes von dem Zeigegerät die Position des Elementes ermittelt wird.
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Dier Erfindung kann dadurch ausgestaltet werden, dass durch eine Simulationseinrichtung die Erreichbarkeit von gekennzeichneten Elementen und ihren ermittelten Positionen durch die Arbeitsmaschine überprüft wird und/oder das Anfahren von Elementen des Werkstücks durch ein Arbeits- oder Bearbeitungswerkzeug simuliert und auf Kollisionen überprüft wird.
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Das Verfahren der oben beschriebenen Art kann weiter dadurch ausgestaltet werden, dass nach einer ersten Kennzeichnung von einer oder mehreren Positionen von Elementen mittels des Zeigegerätes im Koordinatensystem der Arbeitsmaschine zusätzlich die Elemente des Werkstücks durch ein optisches 3d-Erfassungssystem, insbesondere ein Laser-Scansystem oder ein 3d-Kamerasystem optisch vermessen werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend erläutert. Dabei zeigt
- 1: ein Zeigegerät in einer ersten perspektivischen Ansicht,
- 2: ein Zeigegerät in einer zweiten perspektivischen Ansicht,
- 3: ein System mit einem Zeigegerät und einer Arbeitsmaschine sowie einem Lokalisierungssystem,
- 4: eine Darstellung verschiedener für die Kennzeichnung eines Elementes kooperierender Einheiten, sowie
- 5: ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren.
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In der 1 ist ein Zeigegerät 1 dargestellt mit einem Griff 1a, einer Zeigeachse 1b, Elementen einer Entfernungsmesseinrichtung 1c, 1d, die in Richtung der Zeigeachse 1b die Entfernung zu einem angepeilten Element eines Werkstücks misst, sowie mit Markern 1e, 1f zur Erfassung der Lage und Ausrichtung des Zeigegerätes durch ein in der 1 nicht dargestelltes Lokalisierungssystem. Ferner weist das Zeigegerät 1 eine Steuerungs- und Kommunikationseinheit 1g auf, die unter anderem die Entfernungsmessung steuert und Signale mit der Arbeitsmaschine und/oder der Lokalisierungseinrichtung austauschen kann und die auch eine lokale Anzeige 1h an dem Zeigegerät in Form eines kleinen Bildschirms steuert, die gut in der 2 zu erkennen ist. Mittels verschiedener Tasten 1i sowie eines Einstellrades 1j für verschiedene Funktionsmodi des Zeigegerätes, die ebenfalls in der 2 erkennbar sind, kann die Steuerungs- und Kommunikationseinrichtung Befehle von einer Bedienperson erhalten.
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Mit 1c und 1d sind zwei Elemente einer als LIDAR ausgebildeten Entfernungsmesseinrichtung des Zeigegerätes bezeichnet, wobei 1c eine Einheit zum Aussenden eines Laserstrahls und 1d eine Einheit zum Erfassen einer Reflexion des ausgesendeten Laserstrahls bezeichnen. Aus einer Laufzeitmessung kann in der Steuerungseinheit 1g die Entfernung eines Punktes, auf den die Zeigeachse gerichtet ist und an dem der Laserstrahl reflektiert wird, ermittelt werden.
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Mit 1k ist eine Spitze des Zeigegerätes bezeichnet, an der ein Laserpointer angeordnet ist, der deckungsgleich mit der Zeigeachse ausgerichtet ist, so dass das Element, dessen Entfernung von dem Zeigegerät gemessen wird, jeweils mit dem Laserpointer beleuchtet wird. Dadurch ist für die Bedienperson leicht erkennbar, auf welches Element das Zeigegerät jeweils gerade gerichtet ist.
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Das LIDAR-System kann beispielsweise im UV-Bereich betrieben werden, in dem die Strahlen für den Menschen nicht sichtbar sind. Weiterhin kann das LIDAR-System mit einer LED betrieben werden, um eine Gefährdung für das menschliche Auge bei der Handhabung des Zeigegeräts zu verhindern.
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Die Spitze 1k kann in einem Betriebsmodus des Zeigegerätes auch in konventioneller Form unmittelbar an das zu kennzeichnende Element herangebracht werden, um diese beispielsweise zu berühren. In diesem Fall ist keine Entfernungsmessung durch das Zeigegerät notwendig und die Lokalisierungseinrichtung kann durch Lokalisierung des Zeigegerätes 1 unmittelbar die Spitze 1k und damit das von dieser berührte Element des Werkstücks verorten.
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In der 3 ist ein Zeigegerät 1 mit seiner Zeigeachse 1b dargestellt. Die Zeigeachse und damit das Zeigegerät 1 sind auf einen Punkt 4a als Element des Werkstücks 4 an der Oberfläche des Werkstücks 4 ausgerichtet. Der Punkt 4a bildet eine Ecke des würfelförmigen Werkstücks 4. Es ist ein zweiter Punkt 4 b an der Oberfläche des Werkstücks bezeichnet und eine geschwungene Verbindungslinie 4c, die mit dem Zeigegerät durch Zeigen /Ausrichten auf die Punkte der Verbindungslinie eingegeben werden kann. Alternativ können auch Bahnparameter für eine solche Verbindungslinie durch das Zeigegerät eingegeben werden. Dadurch, dass die vier räumlich verteilten Kameras 2a, 2b, 2c und 2d die Marker 1e, 1f des Zeigegerätes aufnehmen, kann die Lokalisierungseinrichtung Position und Ausrichtung des Zeigegerätes ermitteln. Da das Koordinatensystem der Kameras in das Koordinatensystem der Arbeitsmaschine 3 umrechenbar ist, sind Position und Ausrichtung des Zeigegerätes im Koordinatensystem bzw. relativ zu der Arbeitsmaschine bekannt, so dass die gekennzeichneten Elemente durch die Arbeitsmaschine in ihrem Koordinatensystem durch einen Roboterarm 3a mit einem Bearbeitungswerkzeug 3c anfahrbar sind.
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An dem Roboterarm 3a der Arbeitsmaschine kann auch ein Laserscansystem 3d befestigt sein, mit dem nach einer anfänglichen Kennzeichnung von Elementen des Werkstückes das Werkstück detaillierter erfassbar ist. Auf diese Weise können die Elemente des Werkstückes in einem 2-stufigen Prozess genau erfasst werden.
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Die 4 zeigt in einer abstrakteren Darstellung verschiedene Einheiten, die zur Verarbeitung von aufgenommenen Daten von Elementen eines Werkstückes zusammenwirken. Das Zeigegerät 1 weist als Elemente einen Laserpointer an der Spitze 1k auf sowie eine Betätigungstaste 1i und eine Entfernungsmesseinrichtung 1c, 1d, 1g. Hat das Zeigegerät die Entfernung von einem angepeilten Element ermittelt, so wird diese, angedeutet durch den Pfeil 5, an die Lokalisierungseinrichtung 2 gesendet, vorzugsweise drahtlos über eine Funkschnittstelle.
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Die Lokalisierungseinrichtung 2 weist 4 Kameras 2a-2d auf, die jeweils Bilder des Zeigegerätes mit seinen Markern aufnehmen. Eine Recheneinrichtung der Lokalisierungseinrichtung berechnet aus der übermittelten Entfernung sowie den Daten der Kameras die Lage und Ausrichtung des Zeigegerätes 1 und darauf die Position des gekennzeichneten Elementes. Diese wird, wie durch den Pfeil 6 angedeutet, an die Arbeitsmaschine gesendet und entweder vorher oder durch die Arbeitsmaschine selbst in ihr Koordinatensystem transformiert.
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Ein Laserscanner 3d kann nach der Lokalisierung das Werkstück mit den vorhandenen Anfangsinformationen über das Werkstück abscannen und die Informationen über das Werkstück korrigieren oder verfeinern und ergänzen.
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Eine Simulationseinrichtung 7 kann gleichzeitig mit der Datenerfassung durch das Zeigegerät oder danach eine Bewegung der Arbeitsmaschine oder genauer eines Arms 3a der Maschine, gegebenenfalls mit einem bestimmten eingesetzten Werkzeug 3c, simulieren. Dabei kann sich ergeben, dass bestimmte durch das Zeigegerät gekennzeichnete Elemente mit einem Werkzeug der Arbeitsmaschine nicht erreichbar oder nicht kollisionsfrei erreichbar sind. Die Simulationseinrichtung kann, wenn die Simulation gleichzeitig mit dem Zeigeprozess/Kennzeichnungsprozess mittels des Zeigegerätes durchgeführt wird, Signale für ermittelte Probleme, beispielsweise Kollisionsgefahren, unmittelbar, beispielsweise per Drahtloskommunikation, an das Zeigegerät senden, so dass solche Probleme dem Bediener über eine Anzeige, beispielsweise einen Bildschirm, auf dem Zeigegerät angezeigt werden. Gleichzeitig kann auch ein Betätigungselement des Zeigegerätes, das zur Kennzeichnung dient, blockiert werden. Das Zeigegerät kann auch über eine Kamera verfügen, die parallel zur Zeigeachse ausgerichtet ist und ein Bild der Elemente zeigt, auf die das Zeigegerät ausgerichtet ist. In diesem Bild können beispielsweise Kollisionsstellen oder nicht erreichbare Stellen nach einer Analyse der Simulationseinrichtung direkt gekennzeichnet oder hervorgehoben werden. Ein durch die Kamera des Zeigegerätes aufgenommenes Bild kann auch von der Simulationseinrichtung als zusätzliche Informationsquelle genutzt werden und in die Simulation einfließen.
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In der 5 soll eine mögliche Abfolge von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlicht werden.
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Zunächst wird in einem Schritt 8a das Zeigegerät 3 auf ein zu kennzeichnendes Element eines Werkstücks ausgerichtet und es wird die Entfernung des Elementes von einem Referenzpunkt des Zeigegerätes, beispielsweise seiner Zeigespitze, mittels der Entfernungsmesseinrichtung ermittelt. In einem weiteren Schritt 8b, der kurz vor, kurz nach oder gleichzeitig zu dem Schritt 8a erfolgen kann, wird die Position und Ausrichtung des Zeigegerätes im Koordinatensystem einer Lokalisierungseinrichtung erfasst und berechnet.
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Ein zeitlicher Abstand zwischen den Schritten 8a und 8b muss, falls eine gleichzeitige Durchführung nicht möglich ist, so bemessen sein, dass sich Lage und Ausrichtung des Zeigegerätes zwischen den beiden Schritten nicht oder nicht merklich ändern.
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Die ermittelten Daten werden an eine Verarbeitungseinrichtung übermittelt, beispielsweise die Lokalisierungseinrichtung, und dort in einem Schritt 8c verknüpft, so dass danach die Position des gekennzeichneten Elementes beispielsweise bereits in einem Koordinatensystem der Arbeitsmaschine vorliegt.
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In einem Schritt 8d wird ein Anfahren der Arbeitsmaschine mit einem an ihrem Roboterarm befestigten Bearbeitungswerkzeug an die gerade gekennzeichnete Stelle/das gekennzeichnete Element simuliert und dabei wird sowohl die Erreichbarkeit des Elementes als auch die Kollisionsfreiheit des Weges dorthin überprüft. Diese Simulation kann auch bereits während der Ausrichtung des Zeigegerätes durchgeführt werden oder beginnen, so dass durch die Simulationseinrichtung, wenn sie frühzeitig eine Kollision feststellt oder feststellt, dass der Bereich, auf den das Zeigegerät gerichtet wird, außerhalb des durch das Werkzeug erreichbaren Bereiches liegt, das Zeigegerät blockiert werden kann. Dies kann durch ein haptisches Signal signalisiert werden und eine Taste am Zeigegerät, mit der die Entfernungsmessung oder allgemein die Kennzeichnung (falls das Zeigegerät im einfachen Berührungsmodus gefahren wird) gestartet wird, kann blockiert werden. Gleichzeitig kann das Problem auch in einer Anzeige des Zeigegerätes oder durch eine Leuchte am Zeigegerät signalisiert werden.
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In einem folgenden Schritt 8e können dann die gekennzeichneten Elemente und auch diese umgebende Bereiche des Werkstücks mittels einer optischen Erfassungseinrichtung, beispielsweise einer 3d-Kamera oder eines Linienscanners, erfasst werden, wobei diese Erfassungseinrichtung an einem Arm der Arbeitsmaschine befestigt sein und durch diese gesteuert für eine optimierte Aufnahme in Position gebracht werden kann. In diesem Schritt können die ermittelten Informationen über die Elemente des Werkstücks bestätigt und/oder verfeinert werden. Damit können in einem letzten Schritt 8f die endgültigen Daten über das Werkstück und die gekennzeichneten Elemente des Werkstücks an eine Steuereinheit der Arbeitsmaschine übermittelt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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