DE10320557A1

DE10320557A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Unterstützung der an einem Werkstattarbeitsplatz auszuführenden Tätigkeiten

Info

Publication number: DE10320557A1
Application number: DE2003120557
Authority: DE
Inventors: Claus Martin
Original assignee: MARTIN MECHANIC FRIEDRICH MART; Martin Mechanic Friedrich Martin & Co KG GmbH
Current assignee: MARTIN MECHANIC FRIEDRICH MART; Martin Mechanic Friedrich Martin & Co KG GmbH
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2023-05-08
Also published as: DE10320557B4

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Unterstützung der an einem Werkstattarbeitsplatz auszuführenden Tätigkeiten, wobei der Werkstattarbeitsplatz mindestens einen Arbeitstisch oder Werkstückträger, Werzeuge und/oder Bauteile umfasst. Hierzu wird der Arbeitsplatz so ausgebildet, dass oberhalb des Arbeitsplatzes eine Bilderzeugungseinrichtung angeordnet wird, die von einem Computer gesteuert starre Bilder der einzelnen Arbeitsfolgen darstellt. Gleichzeitig werden die dazu benötigten Werkzeuge und Bauteile beleuchtet. Mit einer zusätzlich oberhalb angeordneten Kamera kann der Arbeitsplatz weiter hinsichtlich Qualitätskontrolle benutzt werden. Das Verfahren und der Arbeitsplatz gestatten eine Vielzahl von Funktionen zur Erleichterung der Tätigkeiten, Erfassung der Betriebsdaten und Verbesserung der Qualität.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung der an einem Werkstattarbeitsplatz auszuführenden Tätigkeiten, wobei der Werkstattarbeitsplatz mindestens eine Arbeitsfläche oder Werkstückträger, Werkzeuge und/oder Bauteile umfasst, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Derartige Werkstattarbeitsplätze sind bekannt und allgemein üblich. Diese Werkstattarbeitsplätze weisen häufig als Arbeitsfläche einen Arbeitstisch oder eine sonstige zur Ablage von Bauteilen und Arbeitsmaterialien auf. An diesen Werkstattarbeitsplätzen werden Arbeiten, wie beispielsweise Prüfen, Montieren und auch Schulungen vorgenommen. Üblicherweise sind im Bereich der Arbeitsplätze griffbereit Werkzeuge und Kleinmaterialien, die beispielsweise in sogenannten Greifboxen untergebracht sind, vorhanden. Die Anweisungen für die Ausführenden werden der Arbeitsperson über Zeichnungen oder andere druckschriftliche Wiedergabemedien, die ebenfalls an dem Werkstattarbeitsplatz untergebracht werden können, mitgeteilt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, die die Möglichkeiten der Anweisung an die Arbeitsperson anders als bisher erlaubt und darüber hinaus zusätzliche Qualitätskontrollen, Datenerfassung und andere Anwendungserweiterungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Verfahrensanspruchs sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Vorrichtungsanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den jeweiligen diesbezüglich rückbezogenen Unteransprüchen zu entnehmen.

Gemäß dem Verfahren werden die einzelnen Arbeitsschritte, die in einem Speicher abgelegt sind, von einer zentralen Steuereinheit ausgelesen und über eine Bilderzeugungseinrichtung auf der Arbeitsfläche oder in der Nähe der Arbeitsfläche abgebildet. Damit sieht die Arbeitsperson die einzelnen Arbeitsschritte als starre Bilder und kann entsprechend dem jeweiligen Arbeitsschritt die Montage oder Prüfung vornehmen. Das Verfahren ist auch geeignet, um als Lernprogramm zum Schulen von neuen Mitarbeitern angewendet zu werden. Die Abfolge der einzelnen Bilder wird von der Arbeitsperson selbst über geeignete Auslösemittel wie beispielsweise Tastaturen oder anderen Signalen (beispielsweise Geräusche) ausgelöst.

Gemäß einer weiterer Ausbildung des Verfahrens werden die für die Tätigkeit erforderlichen Werkzeuge und/oder Bauteile beleuchtet. Damit wird die Arbeitsweise weiter vereinfacht, da gleichzeitig mit der Abbildung des Arbeitsschrittes an einer ganz bestimmten Stelle auf der Arbeitsfläche oder in der Nähe der Arbeitsfläche die einzelnen dazu notwendigen Werkzeuge oder auch Greifboxen, in denen die anzubringenden Teile untergebracht sind, beleuchtet werden.

Gemäß einer anderen Ausbildung kann gemäß dem Verfahren die genaue Position des zu montierenden Teils an beispielsweise einem bereits vorhandenen größeren Teil angezeigt werden.

In einer weiteren Ausbildung des Verfahrens werden Organisationsdaten, wie beispielsweise Sollstückzahlen, Zeitvorgabe, Auftragsnummer usw. der Arbeitsperson als Display-Funktion zur Verfügung gestellt. Des Weiteren können vorteilhafterweise auch die Betriebsdaten (beispielsweise Bearbeiter, tatsächlich benötigte Zeit, Uhrzeit der Fertigung) durch Eingabe entsprechender Werte bzw. Eingabe der Startzeit erfasst werden.

In einer weiteren Ausbildung des Verfahrens werden die an oder auf der Arbeitsfläche angeordneten Bedienelemente durch die Steuereinheit je nach Bedarf mit der entsprechenden Funktion belegt und in der Funktion entsprechend gekennzeichnet. Dadurch ist es möglich, nur mit ganz wenigen Bedienelementen auszukommen, da bei einer Anordnung von einer Vielzahl von Bedienelementen selten alle bei einem Auftrag benötigt werden. Es ist daher möglich auftragsbezogen und auch entsprechend der einzelnen Arbeitsschritte die Bedienelemente unterschiedlich zu belegen, so dass dadurch nur ganz wenig Bedienelemente notwendig sind. Gleichzeitig kann das jeweilige zu betätigende Bedienelement, vergleichbar mit den Greifboxen oder den Werkzeugen angeleuchtet werden. Auch die Kennzeichnung seiner augenblicklichen Funktion kann damit erfolgen. So kann beispielsweise ein Taster der im einen Fall für das Ein- und Ausschalten einer Drucklufteinheit verwendet wird, im nächsten Fall für das Ein- und Ausschalten einer Messstation verwendet werden. Vorzugsweise können die einzelnen Tastelemente auch als ein Tastbildschirm ausgebildet sein, dessen Funktionen entsprechend belegt und gekennzeichnet sind.

Um das Verfahren hinsichtlich seiner Anwendbarkeit noch mehr zu erweitern, wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung mittels einer oberhalb der Arbeitsfläche angeordneten Bilderfassungseinrichtung zumindest die Arbeitsfläche mit allen für den Arbeitsvorgang benötigten Werkzeugen und/oder Bauteilen optisch erfasst und in der zentralen Steuereinheit ausgewertet. Dadurch kann beispielsweise eine Qualitätskontrolle durch Verfolgung der Bewegungen der Teile bzw. der Hände erfolgen. Wird beispielsweise ein Teil vergessen, so kann damit über die zentrale Steuereinheit ein Hinweis ausgegeben werden. Dieses Prinzip ermöglicht auch die Anwendung von virtuellen Tastern, wobei hierzu ggf. noch eine zweite Bilderfassungseinrichtung notwendig sein kann, die von der Seite die Handbewegungen zumindest in diesem Bereich erfasst.

Des Weiteren können die auszuübenden Tätigkeiten gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem Videoclip abgebildet werden, wobei die Töne über eine zusätzliche Geräuschausgabe ausgegeben werden. Dies erleichtert zum Beispiel das Erlernen neuer Tätigkeiten. Als Erweiterung kann eine Live-Viedeokamera das aktuelle Bild an einen Trainerplatz zur Kontrolle senden. Als eine weitere Ausgestaltung kann ein im manuellen Arbeitsbereich befindliches automatisches System die Tätigkeit unterstützen. Dabei wird der aktuelle Sicherheitszustand, der ein Eingreifen der Arbeitsperson zu bestimmten Zeiten verbietet, durch eine entsprechende Beleuchtung, beispielsweise in einer bestimmten Farbe, visualisiert. Es wird dann das automatische System entsprechend angestrahlt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens weist eine Bilderzeugungseinrichtung auf, die mindestens ein Bild auf oder angrenzend an die Oberfläche des Arbeitstisches oder einer Projektionsfläche, auch in Rückprojektion (von unten), abbildet. Des Weiteren ist eine zentrale Steuereinheit, die mit der Bilderzeugungseinrichtung verbunden ist und über die Bildverarbeitungseinrichtung in einem Speicher abgelegte Bilder ausgibt, vorgesehen. An oder auf der Arbeitsfläche ist eine Tastatur zur Eingabe von Daten und/oder Ein-/Ausschaltvorgänge vorgesehen. Hierbei kann es sich einmal um eine numerische Tastatur und entsprechende zusätzliche Taster oder Einschalter für die Schaltvorgänge handeln. Bei der Vorrichtung projiziert die Bilderzeugungseinheit sowohl die einzelnen auszuführenden Arbeitsschritte für den Bediener sichtbar und auch die dazu erforderlichen Werkzeuge und/oder Bauteile.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Vorrichtung ist oberhalb der Arbeitsfläche eine Bilderfassungseinheit, beispielsweise eine Videokamera oder sonstige geeignete, dem Fachmann bekannte Einrichtung vorgesehen, die ebenfalls mit der zentralen Steuereinheit verbunden ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:
1 ein schematisches Blockschaltbild für den Werkstattarbeitsplatz und
2 eine perspektivische Ansicht eines anderen Werkstattarbeitsplatzes.
Das Blockschaltbild gemäß 1 zeigt schematisch die Oberseite beispielsweise eines Arbeitstisches 1 an dem zur Materialbereitstellung Greifboxen 2 zur Aufnahme von Kleinteilen und Werkzeug 3 angeordnet sind. Auf der rechten Seite des Arbeitstisches befindet sich eine Tastatur 4, die eine Zifferntastatur sowie beispielsweise Taster für Schaltvorgänge umfassen kann. Des weiteren befindet sich ein Mikrofon 5, ein Lautsprecher 6, sowie eine Fläche 7 für die Abbildung von starren Bildern der Arbeitsfolge oder für ein Video im Bereich der Arbeitsfläche 13. Oberhalb des Arbeitstisches 1 befindet sich die Bilderzeugungseinrichtung 8, beispielsweise ein Beamer, sowie zwei Bilderfassungseinrichtung 9', 9'' in Form einer geeigneten Kamera. Beide sind mit einer zentralen Steuereinheit 10 verbunden. Der Steuereinheit 10 ist ein Speicher 11 zugeordnet. Die zentrale Steuereinheit 10 und der Speicher 11 können beispielsweise Teil eines üblichen Computers mit Tastatur und Monitor sein. Die zentrale Steuereinheit 10 ist außerdem über eine Leitung 12 mit einem Netzwerk verbindbar, beispielsweise um aktuelle Daten abfragen und einlesen zu können. In der Figur ist außerdem mit der Bezugsziffer 13 eine automatische Einrichtung angedeutet, in der einzelne Arbeitsschritte vollautomatisch durchgeführt werden.
Es kann sich dabei auch um einen Roboter handeln. Solange die Einrichtung 13 tätig ist, kann sie mit einer besonderen Farbe durch die Bilderzeugungseinrichtung beleuchtet werden, damit die Arbeitsperson dies erkennt. Ein Eingreifen in den Arbeitsbereich führt automatisch zu einen Anhalten der Einrichtung 13.
Seitlich des Arbeitstisches 1 kann eine zusätzliche weitere Bilderfassungseinheit (nicht dargestellt) angeordnet sein, so dass dadurch die Taster 4 durch virtuelle Taster ersetzbar sind. Statt dessen ist es auch möglich, eine tastsensitive Fläche wie beispielsweise Tastbildschirm, zu verwenden.
2 zeigt schematisch einen Arbeitsplatz mit einem Arbeitstisch 1 mit den im Halbkreis angeordneten Greifboxen 2 und einer oberhalb angeordneten Bilderzeugungseinrichtung 8, hier in Form einer Umlenkeinrichtung. Auf und an diesem Tisch sind dann die in der 1 dargestellten Elemente entsprechend 2 anzuordnen.

Claims

Verfahren zur Unterstützung der an einem Werkstattarbeitsplatz auszuführenden Tätigkeiten wobei der Werkstattarbeitsplatz mindestens eine Arbeitsfläche, Werkzeuge und/oder Bauteile umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Arbeitsschritte, die in einem Speicher (11) abgelegt sind, von einer zentralen Steuereinheit (10) ausgelesen und über eine Bilderzeugungseinrichtung (8) auf der Arbeitsfläche (12) oder in der Nähe der Arbeitsfläche abgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Tätigkeit erforderlichen Werkzeuge (3) und/oder Bauteile (2) beleuchtet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genaue Position eines zu montierenden Teils angezeigt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Organisationsdaten angezeigt werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdaten erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an oder auf der Arbeitsfläche angeordnete Bedienelemente (4, 5) durch die Steuereinheit (10) je nach Bedarf mit der entsprechenden Funktion belegt und der Funktion entsprechend gekennzeichnet werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Bedienelemente ein Tastbildschirm verwendet wird, dessen Funktionen entsprechend belegt und gekennzeichnet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer oberhalb der Arbeitsfläche (12) angeordneten Bilderfassungseinrichtung (9) die Arbeitsfläche mit allen für den Arbeitsvorgang benötigten Werkzeuge (3) und/oder Bauteile (2) optisch erfasst und in der zentralen Steuereinheit (10) ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 8 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienelemente (5) virtuell abgebildet werden und die Betätigung der Bedienelemente mittels einer zweiten Bilderfassungseinrichtung festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienelemente (5) virtuell abgebildet werden und die Betätigung der Bedienelemente mittels einer tastsensitiven Fläche festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für das Anlernen der auszuübenden Tätigkeit ein Videoclip abgebildet und der Ton über eine zusätzliche Geräuschausgabe (6) ausgegeben wird.
Werkstattarbeitsplatz mit einer Arbeitsfläche, Werkzeugen und/oder Bauteilen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–7, gekennzeichnet durch eine Bilderzeugungseinrichtung (8) zur Projektion eines Abbildes auf eine Projektionsfläche mittels der mindestens ein Bild auf- oder angrenzend an die Arbeitsfläche (12) abbildbar ist; eine zentrale Steuereinheit (10), die mit der Bilderzeugungseinrichtung (8) verbunden ist und über die Bilderzeugungseinrichtung (8) in einem Speicher abgelegte Bilder ausgibt; einen Arbeitstisch mit einer Tastatur (4) zur Eingabe von Daten und/oder Ein-/Ausschaltvorgängen; wobei die Bilderzeugungseinrichtung (8) sowohl die einzelnen auszuführenden Arbeitsschritte für den Bediener sichtbar projiziert als auch die dazu erforderlichen Werkzeuge (3) und/oder Bauteile (2) beleuchtet.
Werkstattarbeitsplatz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Arbeitsfläche (12) eine Bilderfassungseinrichtung (9) angeordnet ist, die ebenfalls mit der zentralen Steuereinheit (10) verbunden ist.