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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Unterstützung und Steuerung des manuellen Auflegens von
Verbundwerkstoffteilen.
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Die Technik des Auflegens umfaßt die Ermittlung der Struktur
der Teile, wie beispielsweise die Elemente der Schalen oder
der Füllungen beim Zusammenfügen von Schnitten von Geweben
oder Bändern von Fasern mit grober Widerstandskraft, die
durch ein aushärtbares Harz vorimprägniert sind, auf einer
Auflageeinrichtung in der Weise, daß sie sich teilweise
überdecken. Es wird danach eine Verdichtung der Zusammenfügungen
und anschließend eine Aushärtung des imprägnierten Harzes der
Fasern in der Weise durchgeführt, daß die Schnittkomponenten
zusammengefügt werden.
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Es ist auf diese Weise möglich, Stücke mit groben Abmessungen
auszuführen, welche komplizierte Formen aufweisen, wobei die
Fasern von jedem der Schnitte eine besondere Orientierung
aufweisen, die gewählt wird, um die Haltbarkeit des Stückes
zu optimieren.
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Es ist notwendig auf der Vorrichtung jeden Schnitt an seiner
vorgesehenen Stelle mit großer Genauigkeit und in der
richtigen Reihenfolge abzulegen. Man verwendet heute
Fabrikationspläne und Schablonen, d. h. Listen von geschriebenen
Instruktionen, die die Fabrikationsstufen auflisten, und
Zeichnungen, welche die Position von jedem Stück auf der Vorrichtung
wiedergeben. Die Hinzuziehung dieser Karten ist jedoch nicht
praktisch und verlängert die Fabrikationszeit, insbesondere
bei mittleren oder großen Serien und es ist nicht möglich,
die gute Ausführung von jeder Ablage leicht zu kontrollieren.
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Es ist bereits bekannt, die manuelle Ablage von Schnitten von
Geweben und Bändern auf einer Ablagevorrichtung zu
erleichtern
durch Ausführen eines Lasersteuerstrahles von einem
Rechner, und Abfahren der Konturen von jedem abzulegendem
Element in der Weise, daß durch das Nachleuchten des
Sichtpunktes der Betreiber das Bild der Form außerhalb des Ortes
unterscheidet, der von dem abgelegten Schnitt eingenommen
wird. Dieses Verfahren ist von dem Anmelder in seinen
Laboratorien und seinen Fabriken entwickelt worden.
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Dieses Verfahren stellt dennoch praktische
Anwendungsschwierigkeiten insbesondere bei der Erreichung einer guten
Stabilität der Projektion dar, wegen der Zeitabweichung der
Mechanismen, welche die Winkelverschiebungen des Laserstrahles
steuern.
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Außerdem kann die Projektion des Laserstrahles eine Ermüdung
der Augen des Benutzers aufgrund des Zitterns des Strahles
und der punktförmigen Ansicht der Leuchtkontur mit sich
bringen.
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Schließlich kann die zufällige Projektion des Laserstrahls in
die Augen des Benutzers eine Gefahr verursachen und besondere
Vorsichtsmaßnahmen müssen getroffen werden, um alle
Möglichkeiten einer direkten Projektion zu vermeiden.
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Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine teilweise automatisierte
Vorrichtung zur Hilfe des Personals zu schaffen, das mit der
Auflage betraut ist, um die Fabrikation zu beschleunigen,
insbesondere die Fehlerrisiken zu vermindern, und die nicht
die Nachteile der Verwendung eines Laserstrahls aufweist.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt die Merkmale, wie
sie in Anspruch 1 beschrieben sind. Diese Vorrichtung umfaßt
im wesentlichen neben der Auflageeinrichtung ein System zur
Projektion von Videobildern, das auf die Ablage gerichtet
ist, und ein Steuersystem, um durch das Projektionssystem die
Bilder zu projezieren, die die genauen Orte anzeigen, wo die
Schnitte nacheinander mit gegebenenfalls komplementären
schematischen
Anzeigen abgelegt werden müssen, um die Ablage
durch den Betreiber zu erleichtern. Die Vorrichtung umfaßt
eine Steuereinrichtung für die Ablage, welche verifiziert,
daß die Schnitte nacheinander korrekt auf der
Auflageeinrichtung abgelegt sind. Die Vorrichtung erlaubt insbesondere
sicherzustellen:
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- daß die Textur oder die Farbe der Schnitte mit denen des
erforderlichen Materials übereinstimmt;
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- daß die Form der Schnitte richtig ist;
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- daß der Schnitt am richtigen Ort abgelegt ist;
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- daß kein fremdes Element (beispielsweise ein
Plastikisolierstück) auf der Auflageoberfläche
eingeschlossen ist.
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Diese Vorrichtung umfaßt einerseits eine Kamera, die in
Richtung der Auflage gerichtet ist und mit dem Steuersystem der
Projektion verbunden ist und geeignet ist, die Textur, die
Form und die Position der Schnitte, welche tatsächlich auf
der Auflageeinrichtung abgelegt sind, zu unterscheiden, und
die andererseits einen Rechner umfaßt, wie beispielsweise
einen Mikroprozessor, der mit der Kamera verbunden ist und
zum Vergleich der Bilder, die von der Kamera ausgegeben
werden mit Bezugsbildern der Schnitte zu vergleichen, die er im
Speicher hat, welche gebildet werden sei es auf der Grundlage
von Aufnahmen, die bei einer Fabrikationstestoperation
gemacht wurden, sei es auf der Grundlage von digitalisierten
Zeichnungen der Schnitte. Die Vorrichtung umfaßt
Anzeigeschirme der Bilder, die von dem Projektionssystem projeziert
werden oder von der Kamera erfaßt werden.
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Die Erfindung wird nun ausführlicher mit Hilfe der
anhängenden Zeichnungen als nichtbeschränkendes Beispiel beschrieben,
in welchen:
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Fig. 1 eine Gesamtsicht der Vorrichtung wiedergibt;
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Fig. 2 ein Schema eines Steuersystems ist;
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Fig. 3 eine Ausführungsform der Regelung des
Projektionssystemes ist.
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Auf Fig. 1 ist eine Auflageeinrichtung 1 auf einem Fuß 2
gezeigt, der in der Höhe und in der Ausrichtung mittels eines
Teleskopfußes 3 und eines Kugellagers 4 verstellbar ist. Die
Auflageeinrichtung 1 umfaßt eine Platte 5, die mit Flansch 6
versehen ist, der die Form und den Umriß des auszuführenden
Stückes begrenzt und der im Innern des Flansches Relief 7
umfassen kann, wie beispielsweise Bossen oder andere Flansche,
um die Schnitte oder die verschiedenen Schneidebereiche auf
dem herzustellenden Stück zu begrenzen. Andere
Auflageeinrichtungen, die ähnlich sind oder nicht, sind auf einem
Stapel von austauschbaren Schablonen 8 angeordnet, jederzeit
bereit, um auf der Werkbank 2 abgelegt zu werden, sobald die
Auflage des gegenwärtigen Stückes beendet ist.
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Die Vorrichtung umfaßt einen Projektor 10 für Videobilder und
eine Kamera 11, die an dem Projektor 10 befestigt ist. Dieser
hängt über der Auflageeinrichtung 1 mittels einer Struktur,
die einen festen Balken 12 umfaßt, über welchen horizontal
ein Läufer 13 läuft. Der Läufer 13 ist mit einer beweglichen
Stange 14 versehen die horizontal und senkrecht zu der
letzteren ist, an welcher ein zweiter Läufer 15 entlang läuft,
der eine Gabel 16 mittels eines Gelenkes 17 trägt. Das Gelenk
17 erlaubt die Orientierung des Projektors 10 und der Kamera
11 in alle Richtungen. Zudem ist der Projektor 10 auf der
Gabel 16 in höhenverstellbarer Weise angebracht. Es ist somit
möglich die Position des Projektors 10 und der Kamera 11 in
alle Richtungen einzustellen.
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Es sind in der Tat zwei Projektoren 10 und zwei Kameras 11
gezeigt, die an zwei unterschiedlichen Aufbauten hängen. Eine
solche Anordnung kann ins Auge gefaßt werden in dem Fall, daß
die Auflageeinrichtung 1 eine große Oberfläche hat: Jeder
Projektor 10 und jede Kamera 11 sind somit mit einer Hälfte
der Oberfläche der Auflageeinrichtung 1 assoziiert. Im Falle
von noch größeren Auflageeinrichtungen, kann eine noch
größere Anzahl von Projektoren 10 verwendet werden.
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Es wird jetzt Bezug genommen auf Fig. 2 in Verbindung mit
Fig. 1. Das Steuersystem der Vorrichtung umfaßt im
wesentlichen einen Rechner 20, der durch elektrische Leitungen mit
den Projektoren 10 und den Kameras 11 ebenso wie mit
graphischen Konsolen 21 verbunden ist. Der Rechner 20 ist so
programmiert, daß die Form von jeder Auflageeinrichtung 1 ebenso
wie der Ort und die Form der verschiedenen Schnitte, die auf
der Auflageeinrichtung 1 abgelegt werden sollen, eingegeben
sind. Bevor ein Schnitt abgelegt wird signalisiert es der
Betreiber durch Eingeben eines Befehles auf einer graphischen
Konsole 21. Der Rechner 20 steuert dann die Projektoren 10,
damit ein Bild (I auf Fig. 1) des abzulegenden Schnittes in
diesem Moment auf den richtigen Ort auf der
Auflageeinrichtung 1 projeziert wird. Im Falle von mehreren Projektoren 10,
werden diejenigen, deren Projektionsfeld auf der
Auflageeinrichtung 1 keinen Teil des Bildes enthalten, logischerweise
nicht in Betrieb genommen. Der richtige Schnitt (M) wird
folglich durch den Betreiber in der Weise abgelegt, daß er
sich dem projezierten Bild überlagert. Die Kameras 11
verifizieren die richtige Ausführung dieses Vorganges. Wenn man dem
Rechner 20 anzeigt, daß man zu der nächsten Stufe
fortschreiten möchte, wird das von den Kameras 11 aufgenommene Bild vom
Rechner 20 untersucht und mit dem Bild verglichen, das hätte
gefunden werden sollen.
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In der tatsächlich beabsichtigten Ausführungsform werden
monochrome Kameras verwendet, die quadratische Bilder mit 512
Bildpunkten an der Seite aufnehmen und die in der Lage sind,
250 Graustufen oder allgemeine verschiedene Farbabstufungen
zu erkennen. Es wird somit für jeden Bildpunkt die
Bezugsgraustufe, die während einer Lernphase erhalten wurde, mit
der Graustufe verglichen, die im Laufe der tatsächlichen
Auflage des Stückes auf der Auflageeinrichtung 1 erhalten wurde.
Der Vergleich kann beispielsweise vier Stufen umfassen, die
nacheinander durchgeführt werden.
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In der ersten Stufe wird die Form des Schnittes, der gerade
abgelegt wurde, erkannt und mit der Form des abzulegenden
Schnittes verglichen.
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Wenn der Vergleich positiv ist, vergleicht der Rechner 20
mittels der Koordinaten auf dem Bild die Stelle der Ablage
des Schnittes mit der vorgesehenen Stelle.
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Ein globaler Vergleich der Graustufen des abgelegten
Schnittes wird nun durchgeführt. Wenn beispielsweise der Schnitt
als zu hell erscheint, kann man auf diese Weise feststellen,
daß die Schutzschicht aus Polyäthylen, die normalerweise die
Schnitte bedeckt, nicht entfernt wurde.
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Dann wird ein Vergleich der Graustufen lokal für jeden
Bildpunkt durchgeführt, um eventuelle verbliebene Stücke des
Polyäthylens oder andere lokale Unregelmäßigkeiten auf dem
Schnitt zu erkennen.
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Wenn kein Fehler festgestellt wurde projeziert der Rechner 20
das Bild des folgenden Schnittes, wenn der Betreiber es
anfordert. Wenn nicht, wird eine Fehlermeldung auf den
graphischen Konsolen 21 in Abhängigkeit von den Ergebnissen der
verschiedenen Vergleiche angezeigt und die Funktion der
Projektoren 10 wird blockiert, bis der Fehler behoben ist.
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Andere Anzeigen können ebenfalls auf den graphischen Konsolen
21 erscheinen, wenn die Programmierung des Rechners 20 es
erlaubt. Es ist insbesondere möglich auf ihren Schirmen das
Bild der Auflageeinrichtung und die theoretischen Orte der
Schnitte des Stückes anzuzeigen. Das Bild der tatsächlichen
Auflage, das von den Kameras 11 aufgenommen wurde kann
ebenfalls angezeigt werden in Überlagerung zu dem vorangegangenen
oder auf einem anderen Schirm. Man kann ebenfalls
Einrichtungen zum direkten Empfang der Videobilder in Verbindung mit
den Kameras 11 verwenden. Um die Vorrichtung zu
vervollständigen ist ebenfalls ein Roboterträger 22 vorgesehen, der alle
notwendigen Auflagen für das Stück dem Betreiber zuführt.
Jedoch ist dieser Roboterträger nicht Teil der Erfindung.
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Im folgenden wird Fig. 3 beschrieben. In dieser
Ausführungsform sind die Projektoren 10 nicht an der Decke des Raumes
auf gehängt, wo die Auflage mit Hilfe einer
Einstelleinrichtung durchgeführt wird, sondern sind an einem Trägergestell
25 befestigt, das auf dem Boden steht und aus gekreuzten
Metallbalken gebildet wird. Das Gestell 25 umfaßt insbesondere
zwei parallele obere Querträger 26, die jeweils zwei Profile
27 tragen, an welchen ein Projektor 10 in einer Weise
befestigt ist, so daß er verstellbar ist in der Höhe, horizontal
und in der Orientierung. Die Querträger 26 können ihrerseits
an verschiedenen Stellen eines oberen Rahmens 28 befestigt
sein, welcher zu dem Gestell 25 gehört, um eine größere
Freiheit für die Einstellung der Position und Orientierung der
Projektoren 10 zu geben.
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Ein mittlerer Rahmen 29 trägt einen rollenden Laufsteg 30,
der einen leichten Zugang zu den Projektoren 10 und den
Querträgern 26 erlaubt, und einen unteren Rahmen 30, welcher ein
bewegliches Visierkreuz 32 umfaßt, das aus einem Liniennetz
gebildet ist. Das Fadenkreuz 32 wird verwendet, um eine
richtige Fokussierung der projezierten Bilder zu erhalten. In dem
Fall, wo die Projektoren 10 eine elektronische
Einstellmöglichkeit aufweisen, verwendet man diese Einstellung, um die
projezierten Bilder zu justieren. Wenn dagegen die
Projektoren eine fixe Brennweite aufweisen, dann erlaubt nur deren
Verschiebung eine Einstellung der Projektion.
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Der Vorgang der Einstellung umfaßt die Projektion eines
Liniennetzbildes, die sogenannte "Visierquelle", die von dem
Rechner 20 erzeugt wird auf dem Fadenkreuz 32 und die
Verschiebung der Projektoren 10 oder die Einstellung, wenn sie
eine elektronische Einstellung aufweisen, damit das
Liniennetzbild mit dem Fadenkreuz 32 selbst übereinstimmt. Das
Fadenkreuz 32 wird dann entfernt, man bringt die
Auflageeinrichtung
1 genau an seinen Ort und man stellt eine
Übereinstimmung des Bezugsbildes der Auflageeinrichtung mit der
tatsächlichen Auflageeinrichtung her. Dann kann die Ablage
beginnen.
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Es können zahlreiche Modifikationen in Einzelheiten an der
beschriebenen Vorrichtung vorgenommen werden in Bezug auf die
genauen Bedingungen der Installation der Arbeitsvorrichtungen
und der verfügbaren Geräte.