DE4124049A1 - Verfahren und system zum reproduzieren einer vorlage als mosaik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein System gemäß dem Oberbegriff von An­ spruch 10 zum Reproduzieren einer Vorlage als Mosaik, das aus vielen benachbart zueinander angeordneten Mosaikstein­ chen besteht, und weiterhin eine Mosaikverlegevorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 31 und eine Datenerzeu­ gungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 46.

Ein Mosaik ist ganz allgemein gesagt eine Flächendekora­ tion, deren bildähnliche Wirkung durch ein Zusammenstellen und Nebeneinanderanordnen verschiedenfarbiger kleinteiliger Einzelkörper, die auch als Mosaiksteine bezeichnet werden können, aus dauerhaften Material, wie z. B. Stein, Keramik, Glasfluß, Ton, Kunststoff oder ähnlichem erreicht wird. Das Mosaik kann zur Gestaltung großer Flächen verwendet werden, wie z. B. auf Fußböden, Wänden, Decken oder Gewölben. Das Mosaik kann als Mosaikbild und zur Gestaltung kleiner Flächen eingesetzt werden. Die herkömmliche Technik zum Verlegen eines Mosaiks besteht darin, auf einer hergerichteten Bodenfläche ein feuchtes Mörtelbett, eine nasse Putzschicht bzw. Plastilin o. ä. auf­ zubringen und dann in den noch weichen Putz an Ort und Stelle aus Stein oder Glasfluß herausgeschlagene Würfel zu setzen. Die dabei entstehenden Fugen zwischen den einzelnen Mosaiksteinchen können mit Mörtel oder irgendeinem geeigne­ ten anderen Material gefüllt werden.

Werden als Mosaiksteine Marmorsteine verwendet, ist zu be­ achten, daß die Oberflächen von Marmorsteinen nicht gla­ siert sind, was einem Verfugen des Mosaiks von oben entgegensteht, da die Fugenmasse auch auf der relativrau­ hen Oberfläche der gesetzten Marmorsteine hängenbleibt und nur schlecht wieder zu entfernen ist. Um dies zu vermeiden, wird deshalb hier das sog. Umkehrverfahren angewendet, bei dem die Mosaiksteine provisorisch in einen Setzteig z. B. Omya-Plastilin, Ton o.a. gedrückt werden und zunächst mit einem Stofftuch auf der freiliegenden Oberfläche überleimt werden. Anschließend wird das Stofftuch zusammen mit den Mosaiksteinen gewendet, der Setzteig wird entfernt und das Mosaik wird rückseitig verfugt. Nach Abbinden der Fugen­ masse wird das Stofftuch schließlich wieder abgelöst.

Das Verlegen eines Mosaiks in Handarbeit erfordert ein ent­ sprechend hohes handwerkliches wie künstlerisches Können und Geschick und sehr viel Zeit, da die Mosaiksteinchen einzeln ausgesucht und bearbeitet werden müssen, um das Mo­ saik gegebenenfalls nach einer bildhaften Vorlage motivge­ treu erzeugen zu können. Dies bedeutet aber auch, daß ein in Handarbeit hergestelltes Mosaik entsprechend teuer ist.

Aus der DE-OS-24 32 509 ist ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Herstellung eines vorgefertigten Mosaiks bekannt, bei dem die Mosaiksteinchen aus Kugeln bestehen, die mit­ tels eines wasserlöslichen Klebers auf einem bahnförmigen Trägermaterial bzw. einer entsprechenden Unterlage aufge­ klebt sind, wobei das Trägermaterial netzartig, aus Kunst­ stoff bestehend ausgebildet sein kann. Mit diesem Verfahren läßt sich jedoch kein bildhaftes Mosaik herstellen sondern nur eine flächenhafte Musterung als Fliesenbelag.

In der DE-OS-22 39 352 wird ein Verfahren zum Herstellen von Mosaikbildern beschrieben, bei dem in einer Preßform jeweils gleiche Bildeinheiten hergestellt werden, die nach dem Preßvorgang durch Verschieben und/oder Umsetzen der Bildeinheiten bzw. einzelner Plättchen zum endgültigen Mo­ saikbild zusammengestellt werden, welches dann als Ganzes glasiert, gebrannt und anschließend in bekannter Weise zum Zusammenhalten mit einem Träger versehen wird. Das bekannte Verfahren ist demnach nur geeignet, relativ monotone und einfach geometrisch konfigurierte Mosaike herzustellen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bzw. ein System und Vorrichtungen anzugeben, um das Reproduzieren bzw. das Verlegen eines Mosaiks nach ei­ ner Vorlage kostengünstig durchführen zu können.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1, das System nach Anspruch 10 bzw. durch die Vorrichtungen nach Anspruch 31 und Anspruch 46 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht demnach von einer Vor­ lage aus, die z. B. ein bereits verlegtes Mosaik aus der Antike als Ursprungsmosaik bzw. als Originalmosaik oder eine Bildvorlage wie z. B. ein Foto sein kann. Die Bildvor­ lage kann mit einem manuell erzeugten Linienraster und/oder Bogenraster versehen sein, wie es bei der handwerklichen Herstellung eines Mosaiks nach Bildvorlage üblich ist. Als Vorlage kann aber auch ein mittels Computer entworfenes Bild dienen. Im wesentlichen werden Daten gemäß der Vorlage erzeugt, die die Vorlage kennzeichnen und zur Steuerung des Verlegens des Mosaiks auf einer Unterlage eingesetzt wer­ den.

Bei z. B. einem Originalmosaik als Vorlage, das eine eben verlaufende oder auch räumlich verlaufende Oberfläche haben kann, wird dieses zuerst abgetastet, um Abtastdaten zu er­ halten, die danach in Daten umgesetzt werden, die die Vor­ lage kennzeichnen und in geeigneter Weise für die Verlegung eines Mosaiks aufbereitet sind. Die Abtastung kann z. B. op­ toelektrisch oder magnetoelektrisch durchgeführt werden.

Das System zum Reproduzieren einer Vorlage als Mosaik gemäß der vorliegenden Erfindung besteht im wesentlichen aus ei­ ner Datenerzeugungsvorrichtung, die die Vorlage mit einer Abtasteinrichtung abtastet und auf der Basis der Abtastda­ ten die obengenannten Daten erzeugt, und einer Mosaikverle­ gevorrichtung, die im wesentlichen automatisch ein Mosaik auf der vorgesehenen Unterlage am Verlegeort z. B. in der Fabrik, wenn das Mosaik vorgefertigt werden soll, verlegt, wobei die Verlegevorrichtung in ihren Arbeitsabläufen und Bewegungen auf Basis der erzeugten Daten gesteuert wird.

Das erfindungsgemäße System hat den wesentlichen Vorteil, das auch komplizierte bildhafte Mosaike kostengünstig ver­ legt werden können, da der Verlegevorgang auf Basis der vorher erzeugten Vorlagedaten automatisch abläuft.

Eine einmal abgetastete Vorlage kann beliebig oft verlege­ ortunabhängig in ein Mosaik umgesetzt werden, da die für die Vorlage einmalig erzeugten Daten dauerhaft abgespei­ chert werden können und zum Verlegen immer wieder verwendet werden können.

Die automatische Mosaikverlegevorrichtung bzw. Mosaikstei­ neverlegevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist mehrere Vorratsbehälter bzw. Fächer oder einen Vorratsbe­ hälter mit mehreren Fächern auf, in denen Plättchen bzw. Würfel oder auch kugelförmiges Mosaiksteinmaterial nach Größe und/oder Farbe und/oder Form einsortiert sind. Die Vorratsbehälter können auch als jeweils einzelne Magazine ausgebildet sein. Mittels eines Verlegemechanismus bzw. einer Verlegeeinrichtung, wie z. B. eines Verlegeportals, werden die einzelnen Mosaiksteine aus den Vorratsbehältern entnommen und von der Verlegeeinrichtung auf einer zugewie­ senen Stelle der Unterlage abgelegt. Der Entnahmevorgang und der Ablegevorgang für die einzelnen Mosaiksteinchen, die beide von dem Verlegemechanismus durchgeführt werden, werden mittels einer elektromechanischen Steuerung bzw. Steuereinrichtung gesteuert.

Die Steuerung verwendet hierzu Daten bzw. Software, die in einem Speicher der Steuerung mit entsprechender Speicherka­ pazität abgespeichert sind. Die Daten stellen Informationen dar, die durch Abtasten eines bereits vorhandenen Mosaiks erzeugt worden sind und deshalb im allgemeinsten Fall In­ formationen über die Farbe bzw. den Farbton oder die Fär­ bung, die Größe der geometrischen Plättchen aber auch über die Fugen zwischen den einzelnen Mosaiksteinchen des abge­ tasteten Ursprungsmosaiks enthalten. Außerdem sind in den Daten Informationen über die Lage der einzelnen Mosaikbe­ standteile im Ursprungsmosaik enthalten.

Diese vor dem eigentlichen Verlegen des Mosaiks ermittelten und festgehaltenen Daten bzw. Informationen sind in der Steuerung der automatischen Mosaikverlegemaschine abgespei­ chert und werden von der Steuereinrichtung zur Koordination der Auswahl der Mosaiksteine aus den diversen Vorratsbehäl­ tern und zur Positionierbewegung für die Ablage der jewei­ ligen Mosaiksteine durch den Verlegemechanismus verwendet. Jedes Mosaiksteinchen wird gemäß den Dateninformationen auf einem vorher exakt definierten Platz bzw. einer exakt defi­ nierten Stelle der Unterlage, auf der das Mosaik verlegt werden soll, zur Bildung eines Mosaiks abgelegt.

Die Unterlage kann z. B. ein Mörtelbett oder Omya-Plastilin oder Setzteig o. ä. aufweisen, in das die einzelnen Mosaik­ würfel von dem Verlegemechanismus gesetzt werden. Als Un­ terlage kommt aber auch eine nasse Putzschicht, eine vorfa­ brizierte Platte oder ein Netz in Betracht. Auf das Netz als Unterlage können die einzelnen Mosaiksteinchen oder Plättchen aufgeklebt werden.

Die Unterlage, auf der das Mosaik verlegt werden soll, wird bevorzugterweise in ein X/Y-Koordinatensystem von der Steuerung definiert, um ein exakt definiertes Ablegen der einzelnen Mosaiksteine gemäß den abgespeicherten Daten und den Abmessungen und Eigenschaften der vorhandenen Unterlage zu ermöglichen.

Der Verlegemechanismus besteht bevorzugterweise aus einer Zuführung bzw. Leitung, die die einzelnen Mosaiksteine ei­ nem Verlegearm zuführt, welcher dann die einzelnen Mosaik­ steine unter der Steuerung der Steuereinrichtung auf der Unterlage auf einem vorher durch das definierte X/Y-Koordi­ natensystem exakt definierten Platz ablegt. Die Zuführein­ richtung kann wie eine Rohrpostleitung funktionieren. Am Ende des Verlegearms kann ein Trichter angeordnet sein, der dafür sorgt, daß immer nur einer der zugeführten Mosaik­ steine auf der Unterlage abgelegt wird.

Die Verlegeeinrichtung kann als Verlegeportal konstruiert sein, um ein Setzen von relativ einfachen geometrischen Mu­ stern und Flächen zeitsparend zu ermöglichen. Dabei können z. B. mehrere Verlegetrichter nebeneinander angeordnet sein, um entsprechend mehrere Mosaiksteine gleichzeitig setzen zu können.

Die erfindungsgemäße Verlegemaschine kann ein Werkzeug bzw. eine Werkzeugeinrichtung und Bearbeitungseinrichtung auf­ weisen, die dafür vorgesehen ist, Mosaiksteine oder Plätt­ chen mit einer Standardgröße auf die erforderliche Größe zu bringen. Die Werkzeugeinrichtung kann hierfür z. B. einen Fräser, eine Stanze, eine Zange, einen Laser oder ähnliche Werkzeuge zur automatischen bzw. computergesteuerten Bear­ beitung des Materials, das verlegt werden soll, aufweisen.

Bei einer relativ einfachen Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung sind nur schwarze und weiße Mosaiksteine ent­ sprechender Größen in den Vorratsbehältern vorgesehen, um ein schwarz/weiß gehaltenes Mosaik zu erzeugen.

Die Daten in der Steuereinrichtung beruhen auf der z. B. optischen Abtastung eines bereits bestehenden Mosaiks, das man auch als Ursprungsmosaik bezeichnen kann, oder auf der Abtastung eines Mosaikphotos oder eines gezeichneten Mosa­ iks als Vorlage. Das Ursprungsmosaik bzw. die Photovorlage kann z. B. manuell mittels eines Scanners abgetastet werden, um über ein entsprechendes Computersoftwareprogramm Daten zu erhalten die Informationen über die Größe und Form der Mosaikplättchen, z. B. darüber ob die Mosaikplättchen drei­ eckig, rechteckig oder kreisförmig sind, und die Koordina­ tenlage der jeweiligen Mosaikplättchen innerhalb des Ur­ sprungsmosaiks zu erhalten. Auch eine Photozelle bzw. eine Computermaus oder ähnliche Detektoren können zum Abtasten des Ursprungsmosaiks verwendet werden. Die abgetasteten Da­ ten bezüglich Größe und Form der Mosaikplättchen aber auch der Koordinatenlage der Mosaikplättchen werden in der elek­ tromechanischen Steuerung der Verlegemaschine abgespei­ chert. Mit Hilfe dieser Daten kann die elektromechanische Steuerung einen Roboter als Verlegemechanismus steuern, der mittels Verlegearm ein den Daten entsprechendes reprodu­ ziertes Mosaik an einer vorgesehenen Stelle verlegt.

Die Reproduktion des Ursprungsmosaiks kann im Maßstab 1 : 1 vorgenommen werden. Aber auch eine vergrößerte bzw. ver­ kleinerte Reproduktion des Ursprungsmosaiks oder des Ur­ sprungsmosaikbilds ist mit Hilfe einer entsprechenden Soft­ ware in der Steuereinrichtung möglich.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Er­ findung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Weitere Vorteile, Anwendungsmöglichkeiten und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisch, nicht maßstabsgetreue Mosaikverle­ gevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ohne Steuer­ einrichtung beim Verlegen auf einer Unterlage;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Unterlage der Fig. 1;

Fig. 3 ein Ursprungsmosaik; und

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Systems gemäß der vorliegen­ den Erfindung zum Reproduzieren eines Ursprungsmosaiks.

In Fig. 4 ist ein System dargestellt, das zum Reproduzie­ ren und Verlegen eines Mosaiks eingesetzt wird und im we­ sentlichen aus einer Datenerzeugungsvorrichtung 17 und ei­ ner Mosaikverlegevorrichtung 1 besteht, die normalerweise an unterschiedlichen Orten zum Einsatz kommen. Die Mosaik­ verlegevorrichtung 1 wird an dem Arbeitsort eingesetzt, wo ein Mosaik verlegt werden soll. Die Datenerzeugungsvorrich­ tung 17 wird dagegen an dem Ort eingesetzt, wo bereits ein Mosaik vorhanden ist, das nachfolgend als Ursprungsmosaik bezeichnet wird, um dieses abzutasten.

Die Datenerzeugungsvorrichtung 17 weist im wesentlichen eine Abtasteinrichtung 14, eine Videoprozessoreinrichtung 15, einen Datenspeicher 16, der mit der Videoprozessorein­ richtung 15 in Verbindung steht, und eine Eingabeeinheit 18 auf.

Als Abtasteinrichtung 14 wird ein optischer Scanner einge­ setzt, der z. B. manuell über die Oberfläche des Ursprungs­ mosaiks oder über eine Fotovorlage eines bereits bestehen­ den Mosaiks geführt wird, um das Ursprungsmosaik 6 optisch abzutasten. Statt eines Scanners kann auch eine Videokamera eingesetzt werden. Die Abtasteinrichtung 14 erzeugt bei der Abtastung des Ursprungsmosaiks 6 Abtastdaten oder Signale, die die Chrominanz (Farbe) und Luminanz (Helligkeit) der Mosaikoberfläche wiedergeben, wenn das Ursprungsmosaik 6 farbig reproduziert werden soll, oder nur die Luminanz wie­ dergeben, wenn eine Schwarz/Weiß-Reproduktion erstellt wer­ den soll, und führt die Abtastdaten der Videoprozessorein­ richtung 15 zu.

Die Eingabeeinheit 18 ist als Tastatur ausgelegt, und er­ möglicht optional dem Benutzer die Definition eines zweidi­ mensionalen (x, y) oder auch räumlichen (x, y, z) Koordinaten­ systems, z. B. dessen Ursprung, bezüglich der Lage des Ur­ sprungsmosaiks und seiner Abmessungen und eine direkte Kom­ munikation mit dem Videoprozessor.

Die Videoprozessoreinrichtung 15 ist als programmiertes Computersystem aufgebaut, also mit einem Arbeitsspeicher, einem Videoprozessor, schnellen Recheneinheiten, einem in­ ternen Bus und einer entsprechenden Anzahl von Schnittstel­ len, um mit der Abtasteinrichtung 14, dem Massenspeicher 16 und der Eingabeeinheit 18 kommunizieren zu können. Die Vi­ deoprozessoreinrichtung 15 kann auch mit einem Display ver­ sehen sein, um zusammen mit der Eingabeeinheit 18 eine Kom­ munikation mit dem Benutzer der Anlage und um insbesondere eine zusätzliche Bearbeitung der abgetasteten Vorlage bzw. der Abtastdaten durch den Benutzer zu ermöglichen. Der ge­ nauere interne Aufbau eines Videoprozessorsystems ist all­ gemein bekannt und braucht deshalb hier nicht weiter be­ schrieben zu werden.

Die Videoprozessoreinrichtung 15 verarbeitet die Abtastda­ ten von der Abtasteinrichtung 14 und Daten der Eingabeein­ heit 18, wenn solche gegeben sind, zu Daten, die Informa­ tionen über die Lage, die Farbe, die Größe und Form der einzelnen Mosaiksteinoberflächen des Ursprungsmosaiks 6 als Vorlage und die Informationen über die Fugen oder Zwischen­ räume und Abstände zwischen den einzelnen Mosaiksteinen des Ursprungsmosaiks 6 enthalten.

Die erzeugten Daten werden von der Videoprozessoreinrich­ tung 15 in dem Datenspeicher 16 nicht-flüchtig abgespei­ chert. Als Datenspeicher 16 kann z. B. eine Harddisk oder eine ähnliche Massenspeichereinrichtung verwendet werden, die die anfallenden Datenmengen speichern kann.

Die automatische Mosaikverlegevorrichtung 1 weist im we­ sentlichen eine Steuereinrichtung 9, eine Verlegeeinrich­ tung 11 und mehrere Vorratsbehälter 2 auf, die jeweils eine Sorte von Mosaiksteinen enthalten.

Die Steuereinrichtung 9 umfaßt eine Steuerprozessoreinheit 92, einen Ursprungsdatenspeicher 94, der als Massenspeicher mit der Steuerprozessoreinheit 92 gekoppelt ist, einen Ver­ legedatenspeicher 95 zum Speichern von Verlegedaten, einen Eingabedatenspeicher 96 zum Speichern von Eingabedaten und eine Eingabeeinrichtung 91, über die der Benutzer der Mosaikverlegevorrichtung 1 verschiedene Eingabedaten der Steuereinrichtung 9 zuführen und mitteilen kann. Die Einrichtungen 94, 95 und 96 sind über einen Systembus 93 mit der Steuerprozessoreinheit 92 gekoppelt.

Der Ursprungsdatenspeicher 94 entspricht vom Aufbau her dem Datenspeicher 16 der Datenerzeugungsvorrichtung 17 oder ist zumindest mit diesem voll kompatibel. Der Ursprungsdaten­ speicher 94 wird mit den von der Datenerzeugungsvorrichtung 17 erzeugten Daten geladen. Hierzu kann z. B. eine wechsel­ bare Platte verwendet werden, die dem Datenspeicher 16 nach Speicherung der Daten auf der Platte entnommen wird und dann zum Aufstellungsort der Mosaikverlegevorrichtung 1 transportiert wird, um anschließend zum Laden des Ur­ sprungsdatenspeichers 94 in diesen eingeschoben zu werden. Die Daten des Datenspeichers 16 können aber z. B. auch über eine Fernübertragungseinrichtung in den Ursprungsdatenspei­ cher 94 geladen werden. Die Daten im Ursprungsdatenspeicher 94 sind jeweils dem Ursprungsmosaik zugeordnet, das am Auf­ stellungs- oder Arbeitsort der Mosaikverlegevorrichtung 1 reproduziert werden soll.

Normalerweise werden die Daten des Datenspeichers 16 auf ein Zwischenspeichermedium (nicht gezeigt) übertragen, das dann in einem Archiv untergebracht wird, bis eine Verwen­ dung der Daten, d. h., ein Verlegen des zugeordneten Mosaiks durchgeführt werden soll. Hierzu wird dann das jeweilige Zwischenspeichermedium (Platte) aus dem Archiv entnommen und in den Ursprungsdatenspeicher der Mosaikverlegevorrich­ tung 1 geladen.

Die Eingabeeinrichtung 91 dient dazu, der Steuerprozes­ soreinheit 92 wichtige Informationen und Parameter mitzu­ teilen, die für die Verlegung erforderlich sind. Zu diesen Informationen gehört z. B. die Art des zu verlegenden Mosa­ ikmaterials, die Anzahl der verschiedenen nach Farbe, Größe und Form sortierten Mosaiksteine, wo welche Mosaiksteine in welchem Vorratsbehälter oder Fach untergebracht sind, und die Definition der Unterlage, auf der das Mosaik verlegt werden soll, und insbesondere Koordinaten zur Definition eines Koordinatensystems bezüglich der Unterlage, um eine exakte Verlegung der einzelnen Steine zu ermöglichen. Als Eingabeeinrichtung 91 kann eine gebräuchliche Tastatur ver­ wendet werden, die mit der Steuerprozessoreinheit 92 ver­ bunden ist.

Die programmierte Steuerprozessoreinheit 92 umfaßt im we­ sentlichen eine CPU, einen Arbeitsspeicher, einen internen Bus und Schnittstellen für die Peripherie und entspricht demnach einem herkömmlichen Prozessorsystem.

Auf der Basis der Daten im Ursprungsdatenspeicher 94 und der Eingabedaten im Eingabedatenspeicher 96 erzeugt die Steuerprozessoreinheit 92 Verlegedaten, die sie im Verlege­ datenspeicher 95 abspeichert. Die Verlegedaten bestehen aus Auswahldaten, die Informationen darüber enthalten, welcher von den Mosaiksteinen verlegt werden soll und in welchem Vorratsbehälter dieser Mosaikstein zu finden ist, und aus Positionierdaten, die den jeweiligen Auswahldaten zugeord­ net sind und angeben, wo der jeweilige Mosaikstein auf der Unterlage von der Verlegeeinrichtung 11 abgelegt werden muß, um insgesamt ein nach dem Ursprungsmosaik motivge­ treues Mosaik auf der vorgesehenen Unterlage zu erzeugen.

Als Verlegeeinrichtung 11 wird ein Roboter eingesetzt, der im wesentlichen einen Roboterarm 13 und eine Antriebsein­ richtung 12 aufweist, die die Bewegung des Roboterarms 13 räumlich steuert. Am freien Ende des Roboterarms 13 ist eine Greifzange (nicht gezeigt) oder Tasthand angebracht, die geeignet ist Mosaiksteine zu ergreifen, zu halten und abzulegen. Die Tasthand weist zumindest zwei gegenüberlie­ gende pinzettenförmig ausgebildete Ausläufer auf, zwischen denen der einzelne Mosaikstein in der Tasthand gehalten wird. Die Ausläufer haben eine geringe Dicke, sind also blattförmig, um ein Verlegen der Mosaiksteine mit schmalen Fugen, z. B. mit 0,1 mm Breite, zwischen den Mosaiksteinen zu ermöglichen. Ansonsten kann ein herkömmlicher Roboter mit Arm und Hand samt bekannter computergesteuerter An­ triebseinrichtung und Sensorik zum Manipulieren beliebiger Gegenstände verwendet werden. Die Tasthand kann auch dreh­ bar sein.

Zum Verlegen eines Mosaiksteins auf der Unterlage führt die Steuerprozessoreinheit 92 der Antriebseinrichtung 12 des Roboters entsprechende Auswahldaten zu, die einen bestimm­ ten Mosaikstein kennzeichnen und der Antriebseinrichtung mitteilen in welchem Vorratsbehälter 2 der Mosaikstein zu finden ist. Die Antriebseinrichtung 12 setzt die empfange­ nen Auswahldaten in einen Bewegungsablauf des Roboterarms 13 um, d. h., der Roboterarm 13 bewegt die Greifzange zum spezifizierten Vorratsbehälter 2, die Greifzange entnimmt aus dem Vorratsbehälter 2 einen Mosaikstein und der Robo­ terarm 13 kehrt schließlich in seine Ausgangslage zurück. Anschließend erhält die Antriebseinrichtung 12 von der Steuerprozessoreinheit 92 über den Systembus 93 die zugehö­ rigen Positionierdaten, worauf die Antriebseinrichtung 12 auf der Basis der Positionierdaten einen weiteren Bewe­ gungsablauf des Roboterarms 13 auslöst und steuert, um die Greifzange in der spezifizierten Position zum Ablegen des Mosaiksteins auf der präparierten Unterlage koordinaten­ richtig anzuordnen. Durch eine programmierte Freigabebewe­ gung der Greifzange wird der Mosaikstein dann auf der Un­ terlage in der vorgesehenen Position abgelegt. Der Roboter­ arm 13 kehrt dann in seine Ausgangsposition zurück. Dieser Vorgang wird Mosaikstein für Mosaikstein solange wieder­ holt, bis die Verlegung des Mosaiks, also die Reproduktion des Ursprungsmosaiks 6, abgeschlossen ist.

Bei stationärem Roboter entspricht der Aktionsradius für die Verlegung der Reichweite des Roboterarms 13. Der Akti­ onsradius kann aber beliebig erweitert werden, indem der Roboter zusätzlich z. B. schienengebunden bewegt wird. Damit können auch große Mosaike verlegt werden.

Mit dem Roboter ist zudem ein sehr genaues auch räumliches Verlegen von Mosaiksteinen möglich, da ja bekanntlich eine sehr genaue Bewegungssteuerung des Roboters erreicht werden kann.

Außerdem können durch den Einsatz einer sensorischen Tast­ hand Mosaiksteine unterschiedlicher Größe und Form ergrif­ fen und verlegt werden.

Der Roboter ermöglicht durch die räumliche Bewegung des Arms bzw. der Tasthand auch ein winkelabhängiges Setzen der einzelnen Mosaiksteine auf der Unterlage und/oder ein un­ terschiedlich tiefes Eindrücken der Mosaiksteine in die Un­ terlage, um entsprechende Reflexionswirkungen des verlegten Mosaiks zu ermöglichen.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Die alternative Mosaikver­ legevorrichtung weist bis auf den Aufbau der Verlegeein­ richtung 11 den gleichen Aufbau und Funktion wie die soeben beschriebene Mosaikverlegevorrichtung 1 auf. Statt eines Roboters als Verlegeeinrichtung wird jedoch hier ein Verle­ gearm 4 zur Ablage eines Mosaiksteins 5 auf der Unterlage 7 verwendet, die ein Mörtelbett 8 zum Aufnehmen der Mosaik­ steine 5 aufweist. Die unterschiedlichen Mosaiksteine sind in jeweils eigenen Vorratsbehältern 2 (Fig. 1) unterge­ bracht und werden über eine Förderleitung 3, die zwischen den Vorratsbehältern 2 und dem trichterförmig zulaufenden Verlegearm 4 zur Beförderung der einzelnen Mosaiksteine an­ geordnet ist, von dem Vorratsbehältern 2 zu dem Verlegearm 4 transportiert, an dessen Ende ein drehbarer bzw. neigba­ rer Verlegetrichter zur Abgabe einzelner Mosaiksteine ange­ bracht ist. Die Beförderung der einzelnen Mosaiksteine in der Förderleitung 3 (ein Mosaikstein ist in der Fig. 1 in der Förderleitung zu sehen) funktioniert nach dem Rohr­ postprinzip. Der Verlegearm 4 samt Förderleitung 3 ist mit­ tels einer nicht gezeigten Antriebseinrichtung auch drehbar bewegbar. Zur Entnahme der jeweiligen Mosaiksteine werden die Vorratsbehälter und die Förderleitung relativ zueinan­ der bewegt. Die Steuerung der Verlegeeinrichtung nach Fig. 1 wird auf ähnliche Weise wie bei der obenstehenden Verlegeeinrichtung mit Roboter durchgeführt, so daß auf diese verwiesen werden kann.

In Fig. 2 ist die Unterlage 7 nach Fig. 1 in der Aufsicht gezeigt, wobei ein (x, y, z)-Koordinatensystem zur Verdeutli­ chung der Definition der Unterlage 7 eingezeichnet ist. Mit dem Bezugszeichen 8.1 sind mehrere Teilbereiche der Unter­ lage bezeichnet, denen jeweils eine Teilmaske des zu repro­ duzierenden Mosaiks zugeordnet ist. Die Verlegung des Mosa­ iks kann auch schrittweise Teilmaske für Teilmaske durchge­ führt werden, wenn z. B. die Speicherkapazität des Ur­ sprungsdatenspeichers 94 für die Speicherung der gesamten Daten des Ursprungsmosaiks 6 (Fig. 3) nicht ausreicht oder der Vorrat an Mosaiksteinen in den Vorratsspeichern 2 nur zum Verlegen einer Teilmaske des Mosaiks reicht.

Unter "Mosaik" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist z. B. auch ein Kopfsteinpflastermosaik oder ein Mosaik aus Kieselsteinen zu verstehen, wobei entsprechend große Steine, z. B. faustgroße Steine, verlegt werden. Die Mo­ saikverlegevorrichtung muß dann entsprechend stabil und robust konstruiert und dimensioniert sein, um ein automa­ tisches Verlegen auch größerer Steine zu ermöglichen.

Claims (48)

1. Verfahren zum Reproduzieren einer Vorlage als Mosaik, das aus vielen zueinander benachbart angeordneten Mosaik­ steinen (5) auf einer Unterlage (7) zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß Daten erzeugt werden, die die Vorlage kennzeichnen, und
daß die erzeugten Daten eingesetzt werden, das Verlegen des Mosaiks auf der Unterlage (7) zu steuern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlage zuerst abgetastet wird, um Abtastdaten zu er­ zeugen, und daß anschließend die Abtastdaten in die Daten umgesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erzeugten Daten Informationen über die Lage, Farbe, Größe und Form einzelner Bereiche der Vorlage und über die Abstände zwischen den einzelnen Bereichen der Vorlage ent­ halten.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet,
daß ein Ursprungsmosaik (6) als Vorlage abgetastet wird und
daß die Oberflächen der einzelnen Mosaiksteine des Ur­ sprungsmosaiks (6) als Bereiche der Vorlage definiert sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vor dem Verlegen des Mosaiks Eingabedaten definiert werden, die die Unterlage nach ihren Abmessungen und ihrer Lage kennzeichnen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus den erzeugten Daten und den Eingabedaten Verlegedaten ermittelt werden, die zur Steuerung einer Verlegeeinrich­ tung (11) verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlegedaten in Auswahldaten und Positionierdaten un­ terteilt sind, wobei die Auswahldaten angeben, welcher Mo­ saikstein verlegt werden soll, und die Positionierdaten an­ geben, wo der ausgewählte Mosaikstein auf der Unterlage (7) abgelegt werden soll.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erzeugten Daten in Teildatenbereiche unterteilt sind, wobei schrittweise immer nur ein Teilmo­ saik (8.1) entsprechend eines der Teildatenbereiche verlegt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mosaiksteine gleichzeitig auf der Unterlage abgelegt werden.

10. System zum Reproduzieren einer Vorlage als Mosaik, das aus vielen zueinander benachbarten Mosaiksteinen besteht, welche auf einer Unterlage (7) angeordnet sind, gekennzeichnet durch,
eine Datenerzeugungsvorrichtung (17) zum Abtasten der Vor­ lage und zum Erzeugen von Daten, die die Vorlage kennzeich­ nen, und
eine Mosaikverlegevorrichtung (1), die die einzelnen Mosa­ iksteine auf der Basis der von der Datenerzeugungsvorrich­ tung (17) ermittelten Daten auf der Unterlage (7) zu einem Mosaik anordnet.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenerzeugungsvorrichtung (17) eine Abtasteinrichtung (14) hat, die die Vorlage abtastet und Abtastdaten beim Abtastvorgang erzeugt, die die Vorlage kennzeichnen.

12. System nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenerzeugungsvorrichtung (17) eine Videoprozessoreinrichtung (15) hat, die die Abtastda­ ten der Abtasteinrichtung (14) in Daten umsetzt, die Infor­ mationen über die Lage, Farbe, Größe und Form einzelner Be­ reiche der Vorlage und über Abstände zwischen einzelnen Be­ reichen der Vorlage enthalten.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (14) ein Ursprungsmosaik (6) als Vor­ lage abtastet und daß die freiliegenden Oberflächen der einzelnen Mosaiksteine des Ursprungsmosaiks (6) als Berei­ che der Vorlage definiert sind.

14. System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Datenerzeugungsvorrichtung (17) einen Datenspeicher (16) hat, der zum auslesbaren Speichern der erzeugten Daten vorgesehen ist.

15. System nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die von der Datenerzeugungsvorrichtung (17) erzeugten Daten in einem Zwischenspeicher gespeichert sind, der unabhängig von der Datenerzeugungsvorrichtung (17) und der Mosaikverlegevorrichtung (1) ist.

16. System nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mosaikverlegevorrichtung (1) aufweist mehrere Vorratsbehälter (2) zur Aufnahme unterschiedlicher nach Farbe und/oder Größe und/oder Form sortierter Mosaik­ steine,
eine Verlegeeinrichtung (11), die die Mosaiksteine den Vorratsbehältern (2) entnimmt und auf der Unterlage (7) ab­ legt, und
eine Steuereinrichtung (9), in der die Daten zum mosaik­ steinchenweisen Reproduzieren der Vorlage gespeichert sind und die die Entnahme der Mosaiksteine aus den Vorratsbehäl­ tern (2) und das Verlegen der einzelnen Mosaiksteine auf der Unterlage (7) durch die Verlegeeinrichtung (11) gemäß den abgespeicherten Daten steuert.

17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlegeeinrichtung (11) einen Verlegearm (4) zum Verle­ gen der Mosaiksteine und eine Förderleitung (3) zum Beför­ dern der Mosaiksteine von den jeweiligen Vorratsbehältern (2) aus zu dem Verlegearm (4) aufweist.

18. System nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuereinrichtung (9) das Ablegen der Mosaiksteine durch den Verlegeeinrichtung (11) gemäß X/Y-Koordinaten ei­ ner definierten X/Y-Ebene bezüglich der Unterlage (7) auf Basis der abgespeicherten Daten steuert.

19. System nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in der Steuereinrichtung (9) abgespeicherten Daten einer Teilmaske des gesamten zu verlegenden Mosaiks ent­ sprechen.

20. System nach einem der Ansprüche 16 bis 19, gekennzeich­ net durch ein Werkzeug, das die Mosaiksteine auf eine durch die in der Steuereinrichtung (9) abgespeicherten Daten vorgegebene Größe und/oder Form bearbeitet.

21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Mosaiksteine nur nach der Farbe in den Vorratsbehältern (2) sortiert sind und eine Standardgröße aufweisen.

22. System nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in der Steuereinrichtung (9) abgespeicherten Daten Informationen über die Größe, Form und Koordinatenlage der Mosaiksteine eines vorher abgetasteten Ursprungsmosaiks (6) als Vorlage enthalten.

23. System nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Vorratsbehälter (2) für schwarze und ein Vorratsbehälter für weiße Mosaiksteine vorhanden ist.

24. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) einen Ursprungsdatenspeicher (94) hat, in dem die erzeugten Daten abgespeichert sind.

25. System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) eine Eingabeeinrichtung (91) zum Eingeben von Eingabedaten hat, die die Unterlage (7) nach ihren Abmessungen und ihrer Lage und/oder das zu verlegende Mosaikmaterial spezifizieren.

26. System nach Anspruch 24 oder Anspruch 25, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) aus den Daten im Ursprungsdatenspeicher (94) und den Eingabedaten Verle­ gedaten ermittelt und diese Verlegedaten in einem Verlege­ datenspeicher (95) abspeichert, wobei die Verlegedaten spe­ zifizieren, welcher Mosaikstein aus den Vorratsbehältern (2) zu verlegen ist und wo auf der Unterlage (7) dieser Mo­ saikstein verlegt werden soll.

27. System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlegeeinrichtung (11) ein Roboter ist.

28. System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboter einen Roboterarm (13) und eine Antriebseinrich­ tung (12) hat, die den Roboterarm (13) auf der Basis der von der Steuereinrichtung (9) zugeführten Verlegedaten be­ wegt.

29. System nach Anspruch 28 oder Anspruch 27, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Roboterarm (13) an seinem freien Ende eine Greifeinrichtung zum Entnehmen eines Mosaiksteins aus einem der Vorratsbehälter (2), zum Festhalten des Mosaikst­ eins und zum Freigeben des festgehaltenen Mosaiksteins zur Ablage auf der Unterlage (7) hat.

30. System nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifeinrichtung eine Tasthand hat, die Mosaiksteine unterschiedlicher Größe greifen kann.

31. Mosaikverlegevorrichtung zum automatischen Verlegen ei­ nes Mosaiks, das aus vielen zueinander benachbart angeord­ neten Mosaiksteinen besteht, auf einer Unterlage (7) ge­ kennzeichnet durch
mehrere Vorratsbehälter (2) zur Aufnahme unterschiedlicher nach Farbe und/oder Größe und/oder Form sortierter Mosaik­ steine,
eine Verlegeeinrichtung (11), die die Mosaiksteine den Vorratsbehältern (2) entnimmt und auf der Unterlage (7) ab­ legt, und
eine Steuereinrichtung (9), in der Daten zum mosaik-stein­ chenweisen Reproduzieren einer vorher abgetasteten Vorlage gespeichert sind und die die Entnahme der Mosaiksteine aus den Vorratsbehältern (2) und das Verlegen der einzelnen Mosaiksteine auf der Unterlage (7) durch die Verlegeein­ richtung (11) gemäß den abgespeicherten Daten steuert.

32. Mosaikverlegevorrichtung nach Anspruch 31, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verlegeeinrichtung (11) einen Verle­ gearm (4) zum Verlegen der Mosaiksteine und eine Förderlei­ tung (3) zum Befördern der Mosaiksteine von den jeweiligen Vorratsbehältern (2) aus zu dem Verlegearm (4) aufweist.

33. Mosaikverlegevorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) das Ablegen der Mosaiksteine durch die Verlegeeinrichtung (11) gemäß X/Y-Koordinaten ei­ ner definierten X/Y-Ebene bezüglich der Unterlage (7) auf Basis der abgespeicherten Daten steuert.

34. Mosaikverlegevorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 339 dadurch gekennzeichnet, daß die in der Steuereinrichtung (9) abgespeicherten Daten einer Teilmaske des gesamten zu verlegenden Mosaiks ent­ sprechen.

35. Mosaikverlegevorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 34, gekennzeichnet durch ein Werkzeug, das die Mosaiksteine auf eine durch die in der Steuereinrichtung (9) abgespeicherten Daten vorgegebene Größe und/oder Form bearbeitet.

36. Mosaikverlegevorrichtung nach Anspruch 35, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mosaiksteine nur nach der Farbe in den Vorratsbehältern (2) sortiert sind und eine Standard­ größe aufweisen.

37. Mosaikverlegevorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Steuereinrichtung (9) abgespeicherten Daten Informationen über die Farbe, Größe, Form und Koordinaten­ lage der Mosaiksteine eines vorher abgetasteten Ursprungs­ mosaiks (6) als Vorlage enthalten.

38. Mosaikverlegevorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorratsbehälter (2) für schwarze und ein Vorratsbehälter für weiße Mosaiksteine vorhanden ist.

39. Mosaikverlegevorrichtung nach Anspruch 31, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) einen Ur­ sprungsdatenspeicher (94) hat, in dem die erzeugten Daten abgespeichert sind.

40. Mosaikverlegevorrichtung nach Anspruch 39, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) eine Eingabe­ einrichtung (91) zum Eingeben von Eingabedaten hat, die die Unterlage (7) nach ihren Abmessungen und ihrer Lage und/oder das zu verlegende Mosaikmaterial spezifizieren.

41. Mosaikveriegevorrichtung nach Anspruch 39 oder Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) aus den Daten im Ursprungsdatenspeicher (94) und den Einga­ bedaten Verlegedaten ermittelt und diese Verlegedaten in einem Verlegedatenspeicher (95) abspeichert, wobei die Ver­ legedaten spezifizieren, welcher Mosaikstein aus den Vor­ ratsbehältern (2) zu verlegen ist und wo auf der Unterlage (7) dieser Mosaikstein verlegt werden soll.

42. Mosaikverlegevorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlegeeinrichtung (11) ein Roboter ist.

43. Mosaikverlegevorrichtung nach Anspruch 42, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Roboter einen Roboterarm (13) und eine Antriebseinrichtung (12) hat, die den Roboterarm (13) auf der Basis der von der Steuereinrichtung (9) zugeführten Verlegedaten bewegt.

44. Mosaikverlegevorrichtung nach Anspruch 42 oder Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboterarm (13) an sei­ nem freien Ende eine Greifeinrichtung zum Entnehmen eines Mosaiksteins aus einem der Vorratsbehälter (2), zum Fest­ halten des Mosaiksteins und zum Freigeben des festgehalte­ nen Mosaiksteins zur Ablage auf der Unterlage (7) hat.

45. Mosaikverlegevorrichtung nach Anspruch 44, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Greifeinrichtung eine Tasthand hat, die Mosaiksteine unterschiedlicher Größe greifen kann.

46. Datenerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen von Daten, auf deren Basis ein Mosaik mit vielen zueinander benachbarten Mosaiksteinen nach einer Vorlage erzeugt werden soll, ge­ kennzeichnet durch, eine Abtasteinrichtung (14), die die Vorlage optisch abtastet und Abtastdaten beim Abtastvorgang erzeugt, die die Vorlage kennzeichnen, eine Videoprozessoreinrichtung (15), die die Abtastdaten der Abtasteinrichtung (14) in Daten umsetzt, die Informa­ tionen über die Lage, Farbe, Größe und Form einzelner Be­ reiche der Vorlage und über Abstände zwischen einzelnen Be­ reichen der Vorlage enthalten.

47. Datenerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (14) ein Ur­ sprungsmosaik (6) als Vorlage abtastet und daß die freilie­ genden Oberflächen der einzelnen Mosaiksteine des Ur­ sprungsmosaiks (6) als Bereiche der Vorlage definiert sind.

48. Datenerzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 46 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenerzeugungsvor­ richtung (17) einen Datenspeicher (16) hat, der zum ausles­ baren Speichern der erzeugten Daten vorgesehen ist.