WO2017191029A1 - Mobiles messsystem - Google Patents

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WO2017191029A1
WO2017191029A1 PCT/EP2017/060044 EP2017060044W WO2017191029A1 WO 2017191029 A1 WO2017191029 A1 WO 2017191029A1 EP 2017060044 W EP2017060044 W EP 2017060044W WO 2017191029 A1 WO2017191029 A1 WO 2017191029A1
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WO
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mobile
measuring system
measuring
manipulator
mobile platform
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/060044
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English (en)
French (fr)
Inventor
Edmund Bahr
Florian Hofmann
Dietmar MESCH
Josef FIXLE
Original Assignee
Kuka Roboter Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuka Roboter Gmbh filed Critical Kuka Roboter Gmbh
Priority to EP17720110.0A priority Critical patent/EP3452255A1/de
Publication of WO2017191029A1 publication Critical patent/WO2017191029A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/007—Manipulators mounted on wheels or on carriages mounted on wheels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0002—Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured

Definitions

  • the invention relates to a mobile measuring system, which comprises at least a manipulator, a measuring device and a mobile platform, and which
  • objects such as workpieces must be measured during or after a specific production step to determine if desired tolerances are met in the respective production step.
  • the measurement of the objects makes it possible to judge whether the object complies with predetermined tolerances or whether the object must be reworked and / or
  • the production process can be interrupted and / or the corresponding production step can be adapted.
  • ⁇ there are mobile and stationary measuring systems for the measurement of objects that can be designed as an optical measuring system or as a tactile measuring system and serve, for example, for coordinate measurement.
  • Known measuring systems include a measuring sensor and / or measuring sensor which is attached to a positioning system.
  • the positioning system may be provided with incremental displacement or angle sensors to detect the position and orientation (coordinate values) of the sensor, or a measuring point and / or a measuring range of the measuring sensor.
  • additional software and hardware components are required for the evaluation of the acquired measurement data, for the mathematical correction of systematic measurement errors and for the control of the axes of the positioning system.
  • Measuring systems such as mobile measuring arms, must be manually transported before a measurement and positioned relative to the measuring object stationary become. This is time-consuming and can lead to a reduced accuracy of measurement, for example, if the object to be measured is not aligned optimally relative to the mobile measuring system. In order to increase the measuring accuracy of mobile measuring systems, they are often fixed or mounted for a certain period of time. If the mobile measuring system is to be used elsewhere, it must first be loosened and then repositioned and fixed. This is time consuming.
  • the object is achieved by a mobile measuring system according to claim 1 and by a production system according to claim 8.
  • a mobile measuring system comprising: a mobile platform, which is set up to approach a desired location; at least one control device which is set up to control the mobile measuring system; at least one manipulator, which is arranged on the mobile platform and a measuring device, which is arranged on the mobile platform, and which is adapted to measure objects.
  • the manipulator is set up to provide objects to be measured to the measuring device and to remove from this.
  • the mobile platform may include a drive, typically an electric drive and a plurality of wheels.
  • the wheels may be steerable or arranged on a rigid axle, wherein each of the wheels may be driven individually.
  • the wheels can be omnidirectional wheels, such as Mecanum wheels, in order to be able to move the mobile platform omnidirectionally.
  • the measuring system can be moved agile, whereby the use of limited spatial
  • the mobile platform may further include at least one brake which may block movement of the mobile platform.
  • the controller may include both hardware and software and is configured to control the mobile metering system.
  • the control device control both the mobile platform, the manipulator and / or the mobile measuring system.
  • Control means may be provided, which control means may cooperate to form an overall control means.
  • a manipulator is a device that enables physical interaction with the environment.
  • the manipulator may be an industrial robot, wherein an industrial robot is an automatically guided multi-purpose manipulator equipped with three or more freely programmable axes of motion.
  • the manipulator performs a gripper to provide objects to be measured to the measuring device and to remove from this.
  • the measuring device may be a coordinate measuring device, which scans the object to be measured with a measuring sensor and / or allows a non-contact measurement.
  • the measuring device can be set up to geometrically measure the object to be measured.
  • Measuring devices which for example electrical properties, or
  • the measurement of objects can be location-independent and precise. If, for example, a first object is to be measured after a first production step, then the mobile platform can approach a first target location. At this desired location, the manipulator can remove the first object from the production process and provide it to the measuring device, which subsequently performs the measurement of the object. After the measurement, the object can be provided back to the production process by means of the manipulator. Thus, it is not necessary that the object is manually transported to a measuring device and it is not necessary to manually transport the measuring device to the object. This can save costs and production time.
  • the manipulator can hold the object during the surveying and / or optimally align with the measuring device.
  • the mobile platform can move the mobile measuring system to the second desired location. There, the previously described steps can be repeated to measure the second object.
  • a production system for example, only a mobile measuring system is necessary, which performs the appropriate measurements.
  • several can also be used in a corresponding production system
  • Measuring systems are used, which can approach the corresponding target locations.
  • the mobile measuring system may comprise at least one sensor which is set up to detect and / or detect an object to be measured, the measuring device being set up for a specific measuring program
  • the detection and / or detection of a specific object allows the execution of a specific measurement program by means of the measuring device. If, for example, a first object to be measured is to be measured, then the sensor can recognize whether it is actually the first object to be measured. Subsequently, a corresponding measuring program is started and the measurement is carried out.
  • a number of specifically defined coordinate points can be measured by means of the measuring device.
  • the sensor can be set up to recognize not only an object type but a specific object of an object type.
  • acquired measurement data which are recorded by means of the measuring device, can be assigned to the specific object. This allows monitoring of the specific object during the entire production process and a corresponding documentation.
  • the sensor may, for example, be an optical sensor which detects the object or which recognizes and / or reads out an identifier which is associated with the specific object.
  • Corresponding identifiers can be, for example, optically readable identifiers, such as a barcode or a QR code, or identifiers that can otherwise be read, such as an RFID tag.
  • the mobile measuring system may comprise a communication interface, which is preferably set up wirelessly, wherein the communication interface is configured to receive location data, which location data comprise a desired location of the mobile platform.
  • location data which location data comprise a desired location of the mobile platform.
  • the mobile platform can approach the desired location.
  • a desired location may correspond to a location associated with a first production step.
  • the location data may also include waypoints that specify a route to the desired location.
  • a desired time can be linked to the desired location, so that the mobile measuring system moves to the desired location at a certain time. This makes it possible to get one
  • the communication interface can furthermore be set up to transmit measurement data, which are detected by means of the measuring device, and / or control commands, which are based on the measurement data.
  • measurement data which are detected by means of the measuring device
  • control commands which are based on the measurement data.
  • Communication interface also recorded measurement data are transmitted. These transmitted measurement data can be evaluated and processed, for example, by a central control unit which controls the production process.
  • the production process may be interrupted.
  • the at least one control device can provide control commands, which are sent by means of the communication interface. For example, it can be determined by a control device based on the measurement data that the measured object is not within the tolerance range. Thereupon can over the
  • a control command which is for example a stop command, issued to interrupt the production process.
  • the mobile platform and / or the control device can be configured to autonomously navigate to a desired location. By autonomous navigation, it is possible to provide the mobile measuring system in a desired location, without the mobile measuring system / the mobile platform, from external, exact
  • To provide driving instructions such as waypoints and / or a predetermined route.
  • autonomous navigation makes it possible to calculate an optimal route to the desired location and to drive it accordingly.
  • autonomous navigation can react to disruptions.
  • the mobile measuring system can recognize other mobile devices and / or people. After this Detecting can be navigated around the moving devices / people, so the risk of a collision can be reduced.
  • the mobile measuring system may be configured to communicate with other devices, such as mobile devices, to communicate with them
  • the mobile measuring system can navigate completely autonomously, for example by means of suitable sensors which detect the environment.
  • suitable sensors which detect the environment.
  • the manipulator may be a touch-sensitive manipulator, which is preferably adapted to objects to be measured from a
  • Touch-sensitive manipulators typically include means associated with the respective axes of the manipulator.
  • the means are arranged to determine forces and / or moments acting on the axes of the manipulator. By this determination, it is possible to control the manipulator touch-sensitive, so that it can be used for example in the human-robot collaboration.
  • the mobile measuring system can be operated completely autonomously without manual intervention by an operator.
  • a very flexible production and surveying process can be achieved.
  • the communication interface of the mobile measuring system can be configured to send data to at least one communication interface of a production device, which data comprises information that is related to the
  • This data may include raw data, such as direct measurement data processed by a controller of the manufacturing facility.
  • the data may include correction data, which has been calculated by the control device of the mobile measuring system from the raw data, for example.
  • the manufacturing parameters may be specific parameters of the
  • Be manufacturing facility and include, for example, a tool speed, a feed rate, travel speed and / or travel direction of machine axes and other parameters.
  • the data may Information to be used to correct manufacturing parameters of a
  • the mobile measuring system may further comprise a coupling interface which is adapted to couple with a negative feedback interface in order to align the mobile measuring system relative to the negative feedback interface, wherein the coupling interface preferably comprises a communication interface.
  • the coupling interface makes it possible for the mobile measuring system relative to
  • the mobile measuring system can be aligned exactly relative to the production device. This simplifies that
  • the coupling interface can positively couple with the negative feedback interface.
  • Other couplings such as magnetic coupling and / or the like are also possible. It can the
  • Coupling interface include a communication interface to transfer data from and / or to the mobile measuring system. Furthermore, the
  • Coupling interface also include an energy interface to provide energy to the mobile measuring system.
  • the mobile measuring system can be electrically operated and have an electrical energy store, such as a rechargeable battery and / or a capacitor unit.
  • the energy storage can be charged during the surveying of the object via the coupling interface, whereby the service life of the mobile measuring system is extended.
  • a production system which comprises a multiplicity of production devices, which each comprise a communication interface.
  • the production system also includes at least one mobile one
  • Send communication interfaces of the mobile measuring system which location data include a target location that corresponds to the location of the manufacturing device to to cause the controller to move the mobile platform to the location of the manufacturing facility.
  • a production process can be provided, which allows the flexible measurement of objects, in particular workpieces.
  • the measurement of the workpieces takes place in the immediate vicinity of the corresponding manufacturing facility, since the mobile measuring system, the corresponding
  • FIG. 1 shows a mobile measuring system 1.
  • the mobile measuring system 1 comprises a manipulator 10, a control device 20, a mobile platform 30 and a measuring device 40.
  • the mobile manipulator 10 is a touch-sensitive device
  • Manipulator which leads a gripper 12.
  • objects 50 can be removed from a production device and provided to the measuring device 40. After completion of the survey in the measuring device 40, the object 50 can be removed from the measuring device 40 and to the
  • the measuring device 40 comprises a measuring sensor 42, which is set up to measure an object 50 and, for example, to detect coordinate points.
  • the meter 40 may include a hexapod that aligns the probe 42.
  • the hexapod serves as
  • Positioning system which may include incremental displacement or angle sensors.
  • the mobile platform 30 is configured to move the mobile measuring system 1 to a desired location, the mobile platform 30 in particular comprising wheels 32, 34, which may be steerable or rigidly arranged.
  • the wheels 32, 34 may in particular be Mecanum wheels to provide a particularly agile mobile platform 30.
  • the mobile platform 30 includes in the one shown Embodiment a coupling interface 38, which allows the exact alignment of the mobile platform 30 at a desired location.
  • the controller 20 may include both software and hardware, and is configured to control the mobile measurement system 1.
  • the control device 20 controls the manipulator 10, the mobile platform 30 and the
  • FIG. 2 shows a production system 100 which, in addition to the mobile measuring system 1 described above, comprises the production devices 110, 120, 130.
  • Manufacturing facilities 110, 120, 130 form a production line in one
  • the workpiece 50a or the object 50a is processed.
  • a second processing step is in
  • the workpiece 50c is manufactured in manufacturing device 130. If one of the workpieces 50a, 50b, 50c is to be measured, the respective production devices 110, 120, 130 can be measured by means of the wireless
  • Communication interfaces 115, 125, 135 send data to the communication interface 25 of the mobile measuring system 1.
  • the mobile platform 30 of the mobile measuring system 1 approaches the corresponding desired location.
  • the coupling interface 38 can couple to one of the counter coupling interfaces 118, 128, 138 in order to align the mobile measuring system 1 relative to the corresponding production device 110, 120, 130 at the desired location.
  • the manipulator 10 can remove the workpiece 50a, 50b, 50c from the production device 110, 120, 130 and provide it to the measuring device 40. After the measurement of the corresponding workpiece 50a, 50b, 50c, the workpiece 50a, 50b, 50c can be returned to the corresponding production device 110, 120, 130 by means of the manipulator 10.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles Messsystem (1) mit einer mobilen Plattform (30), welche dazu eingerichtet ist einen Soll-Ort anzufahren, sowie zumindest eine Steuereinrichtung (20), welche dazu eingerichtet ist das mobile Messsystem zu steuern und zumindest einen Manipulator (10), welcher an der mobilen Plattform (30) angeordnet ist und eine Messeinrichtung (40), welche an der mobilen Plattform (30) angeordnet ist, und welche dazu eingerichtet ist, Objekte (50) zu vermessen, und wobei der Manipulator (10) dazu eingerichtet ist zu vermessende Objekte (50) an die Messeinrichtung (40) bereitzustellen und aus dieser zu entnehmen.

Description

MOBILES MESSSYSTEM
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein mobiles Messsystem, welches zumindest einen Manipulator, eine Messeinrichtung und eine mobile Plattform umfasst, und welches dazu
eingerichtet ist Objekte, wie Werkstücke, ortunabhängig zu vermessen.
Hintergrund der Erfindung
In der industriellen Fertigung und Produktion, wie beispielsweise bei der Montage oder der spanenden Bearbeitung, müssen Objekte, wie beispielsweise Werkstücke, während oder nach einem spezifischen Produktionsschritt vermessen werden, um festzustellen, ob im entsprechenden Produktionsschritt gewünschte Toleranzen eingehalten werden. Das Vermessen der Objekte ermöglicht eine Beurteilung, ob das Objekt vorbestimmte Toleranzen einhält, oder ob das Objekt nachbearbeitet werden muss und/oder
Ausschuss ist. Wird festgestellt, dass das Objekt die vorbestimmten Toleranzen nicht einhält, so kann der Produktionsprozess unterbrochen und/oder der entsprechende Produktionsschritt angepasst werden.
Derzeit existieren mobile und stationäre Messsysteme zur Vermessung von Objekten, die als optisches Messsystem oder als taktiles Messsystem ausgeführt sein können und beispielsweise zur Koordinatenmessung dienen. Bekannte Messsysteme umfassen einen Messsensor und/oder Messfühler, der an einem Positioniersystem angebracht ist. Das Positioniersystem kann mit inkrementellen Weg- oder Winkelsensoren versehen sein, um die Position und Orientierung (Koordinatenwerte) des Messfühlers, bzw. eines Messpunktes und/oder eines Messbereichs des Messsensors zu erfassen. Darüber hinaus sind weitere Soft- und Hardwarekomponenten zur Auswertung der erfassten Messdaten, zur rechnerischen Korrektur systematischer Messabweichung und zur Steuerung der Achsen des Positioniersystems erforderlich.
Besonders exakte Messergebnisse werden typischerweise mit stationären
Messsystemen erzielt. Um Objekte in einem stationären Messsystem zu vermessen, müssen diese typischerweise aus dem Produktionsprozess entnommen werden und zu dem Messsystem transportiert werden. Dadurch wird der Produktionsprozess unterbrochen und die Taktzeit des Produktionsprozesses verlängert. Mobile
Messsysteme, wie beispielsweise mobile Messarme, müssen vor einer Messung händisch transportiert und relativ zum vermessenden Objekt ortsfest positioniert werden. Dies ist zeitaufwändig und kann zu einer verminderten Messgenauigkeit führen, beispielsweise, wenn das zu vermessende Objekt nicht optimal relativ zum mobilen Messsystem ausgerichtet wird. Um die Messgenauigkeit mobiler Messsysteme zu erhöhen, werden diese oftmals für eine bestimmte Zeitdauer ortsfest fixiert bzw. montiert. Soll das mobile Messsystem andernorts eingesetzt werden, muss dieses daher zunächst gelöst und anschließend neu positioniert und fixiert werden. Dies ist zeitaufwändig.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorher genannten Nachteile zumindest teilweise auszuräumen und ein mobil einsetzbares Messsystem
bereitzustellen, welches eine genaue Vermessung von Objekten ermöglicht und flexibel in einem Produktionsprozess eingesetzt werden kann.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein mobiles Messsystem nach Anspruch l und durch ein Produktionssystem nach Anspruch 8 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe gelöst, durch ein mobiles Messsystem, umfassend: eine mobile Plattform, welche dazu eingerichtet ist einen Soll-Ort anzufahren; zumindest eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist das mobile Messsystem zu steuern; zumindest einen Manipulator, welcher an der mobilen Plattform angeordnet ist und eine Messeinrichtung, welche an der mobilen Plattform angeordnet ist, und welche dazu eingerichtet ist, Objekte zu vermessen. Der Manipulator ist dazu eingerichtet, zu vermessende Objekte an die Messeinrichtung bereitzustellen und aus dieser zu entnehmen.
Die mobile Plattform kann einen Antrieb, typischerweise einen Elektro-Antrieb und eine Vielzahl von Rädern umfassen. Die Räder können lenkbar oder an einer starren Achse angeordnet sein, wobei jedes der Räder einzeln angetrieben sein kann.
Insbesondere können die Räder Allseitenräder, wie Mecanum-Räder sein, um die mobile Plattform omnidirektional verfahren zu können. Somit kann das Messsystem wendig bewegt werden, wodurch der Einsatz unter begrenzten räumlichen
Bedingungen möglich wird. Um nach Erreichen des Soll-Orts ortsfest fixiert zu werden, kann die mobile Plattform weiterhin zumindest eine Bremse umfassen, welche eine Bewegung der mobilen Plattform blockieren kann.
Die Steuereinrichtung kann sowohl Hardware als auch Software umfassen und ist dazu eingerichtet das mobile Messsystem zu steuern. Dabei kann die Steuereinrichtung sowohl die mobile Plattform, den Manipulator und/oder das mobile Messsystem steuern. Ebenso kann für jede der vorgenannten Komponenten eine eigene
Steuereinrichtung bereitgestellt werden, welche Steuereinrichtungen zusammenwirken können, um eine Gesamtsteuereinrichtung zu bilden. Ein Manipulator ist ein Gerät, welches die physikalische Interaktion mit der Umgebung ermöglicht. Insbesondere kann der Manipulator ein Industrieroboter sein, wobei ein Industrieroboter ein automatisch geführter, mit drei oder mehr frei programmierbaren Bewegungsachsen ausgerüsteter Mehrzweckmanipulator ist. Typischerweise führt der Manipulator einen Greifer, um zu vermessende Objekte an die Messeinrichtung bereitzustellen und aus dieser zu entnehmen.
Die Messeinrichtung kann eine Koordinatenmesseinrichtung sein, welche das zu vermessende Objekt mit einem Messfühler abtastet und/oder eine berührungslose Vermessung ermöglicht. Insbesondere kann die Messeinrichtung dazu eingerichtet sein, das zu vermessende Objekt geometrisch zu vermessen. Andere
Messeinrichtungen, welche beispielsweise elektrische Eigenschaften, oder
Eigenschaften von Werkstückverbindungen, wie Schweißverbindungen, überprüfen sind ebenso möglich.
Durch die Anordnung der Messeinrichtung und des Manipulators an der mobilen Plattform, kann das Vermessen von Objekten ortsunabhängig und präzise erfolgen. Soll beispielsweise ein erstes Objekt nach einem ersten Produktionsschritt vermessen werden, so kann die mobile Plattform einen ersten Soll-Ort anfahren. An diesem Soll- Ort kann der Manipulator das erste Objekt aus dem Produktionsprozess entnehmen und an die Messeinrichtung bereitstellen, welche anschließend die Vermessung des Objekts vornimmt. Nach der Vermessung kann das Objekt mittels des Manipulators wieder dem Produktionsprozess bereitgestellt werden. Somit ist es nicht nötig, dass das Objekt manuell zu einer Messeinrichtung transportiert wird und es ist auch nicht nötig, die Messeinrichtung manuell zu dem Objekt zu transportieren. Dadurch können Kosten und Produktionszeit eingespart werden.
Da die Bereitstellung des Objekts an die Messeinrichtung mittels des Manipulators erfolgt, kann eine präzise Ausrichtung des zu vermessenden Objekts in der
Messeinrichtung sichergestellt werden. Weiterhin kann der Manipulator das Objekt während des Vermessene halten und/oder optimal zur Messeinrichtung ausrichten. Somit ist eine sehr flexible Vermessung möglich. Soll ein zweites Objekt nach einem zweiten Produktionsschritt vermessen werden, so kann die mobile Plattform das mobile Messsystem zu dem zweiten Soll-Ort verfahren. Dort können die vorhergehend beschriebenen Schritte wiederholt werden, um das zweite Objekt zu vermessen. Somit ist in einem Produktionssystem beispielsweise nur ein mobiles Messsystem nötig, welches die entsprechenden Messungen durchführt. Alternativ können in einem entsprechenden Produktionssystem auch mehrere
Messsysteme eingesetzt werden, welche die entsprechenden Soll-Orte anfahren können.
Das mobile Messsystem kann zumindest einen Sensor umfassen, welcher dazu eingerichtet ist ein zu vermessendes Objekt zu erfassen und/oder zu erkennen, wobei die Messeinrichtung dazu eingerichtet ist, ein spezifisches Messprogramm
auszuführen, in Abhängigkeit des erfassten und/oder erkannten Objekts. Die Erfassung und/oder Erkennung eines spezifischen Objekts ermöglicht die Ausführung eines spezifischen Messprogramms mittels der Messeinrichtung. Soll beispielsweise ein erstes zu vermessendes Objekt vermessen werden, so kann der Sensor erkennen, ob es sich tatsächlich um das erste zu vermessende Objekt handelt. Anschließend wird ein entsprechendes Messprogramm gestartet und die Vermessung ausgeführt.
Beispielsweise kann mittels der Messeinrichtung eine Anzahl spezifisch definierter Koordinatenpunkte vermessen werden. Insbesondere kann der Sensor dazu eingerichtet sein, nicht nur einen Objekttyp sondern ein bestimmtes Objekt eines Objekttyps zu erkennen. Somit können beispielsweise erfasste Messdaten, welche mittels der Messeinrichtung aufgenommen werden, dem bestimmten Objekt zugeordnet werden. Dies erlaubt eine Überwachung des bestimmten Objekts während des gesamten Produktionsprozesses und eine entsprechende Dokumentierung.
Der Sensor kann beispielsweise ein optischer Sensor sein, welcher das Objekt erkennt, oder welcher eine Kennung erkennt und/oder ausliest, die dem spezifische Objekt zugeordnet ist. Entsprechende Kennungen können beispielsweise optisch auslesbare Kennungen, wie ein Barcode oder ein QR-Code sein, oder anderweitig auslesbare Kennungen, wie beispielsweise ein RFID-Tag.
Weiterhin kann das mobile Messsystem eine Kommunikationsschnittstelle umfassen, welche vorzugsweise drahtlos eingerichtet ist, wobei die Kommunikationsschnittstelle dazu eingerichtet ist Ortsdaten zu empfangen, welche Ortsdaten einen Soll-Ort der mobilen Plattform umfassen. Nach dem Empfang der Ortsdaten, welche einen Soll-Ort der mobilen Plattform umfassen, kann die mobile Plattform den Soll-Ort anfahren. Beispielsweise kann ein Soll-Ort einem Ort entsprechen, der einem ersten Produktionsschritt zugeordnet ist. Neben den Koordinaten des Soll-Ortes können die Ortsdaten auch Wegpunkte umfassen, die eine Route zu dem Soll-Ort vorgeben. Überdies kann beispielsweise ein Soll-Zeitpunkt mit dem Soll-Ort verknüpft sein, sodass das mobile Messsystem den Soll-Ort zu einem bestimmten Zeitpunkt anfährt. Damit ist es möglich, ein
Produktionssystem intelligent zu steuern und eine Vorausplanung durchzuführen, um ein mobiles Messsystem zu einem gewünschten Zeitpunkt an einem gewünschten Ort bereitstellen zu können.
Die Kommunikationsschnittstelle kann weiterhin dazu eingerichtet sein Messdaten, welche mittels der Messeinrichtung erfasst werden, und/oder Steuerbefehle, welche auf den Messdaten basieren, zu senden. Insbesondere können mittels der
Kommunikationsschnittstelle auch erfasste Messdaten übermittelt werden. Diese übermittelten Messdaten können beispielsweise von einer zentralen Steuereinheit, welche den Produktionsprozess steuert, ausgewertet und verarbeitet werden.
Beispielsweise kann, wenn die Messdaten eine Abweichung von einer zulässigen Toleranz aufweisen, der Produktionsprozess unterbrochen werden.
Weiterhin kann die zumindest eine Steuereinrichtung Steuerbefehle bereitstellen, welche mittels der Kommunikationsschnittstelle gesendet werden. Beispielsweise kann basierend auf den Messdaten durch eine Steuereinrichtung bestimmt werden, dass das vermessene Objekt nicht im Toleranzbereich liegt. Daraufhin kann über die
Kommunikationsschnittstelle ein Steuerbefehl, welcher beispielsweise ein Stoppbefehl ist, ausgegeben werden, um den Produktionsprozess zu unterbrechen. Insbesondere können die mobile Plattform und/ oder die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, autonom zu einem Soll-Ort zu navigieren. Durch das autonome Navigieren ist es möglich, das mobile Messsystem an einem Soll-Ort bereitzustellen, ohne dem mobilen Messsystem/der mobilen Plattform, von extern, exakte
Fahranweisungen, wie Wegpunkte und/oder eine vorherbestimmte Route, bereitstellen zu müssen.
Beispielsweise ermöglicht das autonome Navigieren eine optimale Route zu dem Soll- Ort zu berechnen und diese entsprechend abzufahren. Zudem kann durch das autonome Navigieren auf Störungen reagiert werden. Beispielsweise kann das mobile Messsystem andere mobile Einrichtungen und/oder Menschen erkennen. Nach dem Erkennen kann um die sich bewegenden Einrichtungen/Menschen herum navigiert werden, sodass das Risiko einer Kollision verringert werden kann. Weiterhin kann das mobile Messsystem dazu eingerichtet sein, mit anderen Einrichtungen, wie beispielsweise mobilen Einrichtungen, zu kommunizieren, um mit diesen
Einrichtungen eine beabsichtigte Route abzustimmen zu können. Alternativ kann das mobile Messsystem vollständig autonom navigieren, beispielsweise mittels geeigneter Sensoren, die Umgebung erfassen. Somit können sehr flexibel einsetzbare mobile Messsysteme bereitgestellt werden.
Weiterhin kann der Manipulator ein berührungssensitiver Manipulator sein, welcher vorzugsweise dazu eingerichtet ist, zu vermessende Objekte aus einer
Fertigungseinrichtung zu entnehmen und an die Messeinrichtung bereitzustellen und/oder aus der Messeinrichtung zu entnehmen und an eine Fertigungseinrichtung bereitzustellen. Berührungssensitive Manipulatoren umfassen typischerweise Mittel, welche den jeweiligen Achsen des Manipulators zugeordnet sind. Die Mittel sind dazu eingerichtet Kräfte und/ oder Momente, welche auf die Achsen des Manipulators wirken, zu bestimmen. Durch diese Bestimmung ist es möglich, den Manipulator berührungssensitiv zu steuern, sodass dieser beispielsweise in der Mensch-Roboter- Kollaboration eingesetzt werden kann.
Durch die Möglichkeit, Objekte aus einer Fertigungseinrichtung zu nehmen und an die Messeinrichtung bereitzustellen, bzw. anders herum, kann das mobile Messsystem ohne manuelles Eingreifen eines Bedieners vollständig autonom betrieben werden. Somit kann ein sehr flexibler Produktions- und Vermessungsprozess erreicht werden.
Insbesondere kann die Kommunikationsschnittstelle des mobilen Messsystems dazu eingerichtet sein, Daten an zumindest eine Kommunikationsschnittstelle einer Fertigungseinrichtung zu senden, welche Daten Informationen umfassen, die zur
Korrektur von Fertigungsparametern der Fertigungseinrichtung dienen. Diese Daten können Rohdaten, wie beispielsweise direkte Messdaten umfassen, welche von einer Steuereinrichtung der Fertigungseinrichtung verarbeitet werden. Ebenso können die Daten Korrekturdaten umfassen, welche beispielsweise von der Steuereinrichtung des mobilen Messsystems aus den Rohdaten berechnet wurden.
Die Fertigungsparameter können beispielsweise spezifische Parameter der
Fertigungseinrichtung sein und beispielsweise eine Werkzeuggeschwindigkeit, eine Vorschubgeschwindigkeit, Verfahrgeschwindigkeit und/oder Verfahrrichtung von Maschinenachsen sowie weitere Parameter umfassen. Insbesondere können die Daten Informationen umfassen, die zur Korrektur von Fertigungsparametern einer
Fertigungseinrichtung dienen, aus der das Objekt entnommen wurde und/oder weitere Informationen umfassen, die zur Korrektur von Fertigungsparametern einer
Fertigungseinrichtung dienen die das Objekt bereits durchlaufen hat und/oder noch durchlaufen wird. Somit ist es möglich, einen bereits aufgetretenen Fehler am Objekt selbst zu korrigieren und/oder die Entstehung eines erkannten Fehlers bei neunen zu bearbeitenden Objekten zu verhindern.
Das mobile Messsystem kann weiterhin eine Koppel-Schnittstelle umfassen, welche dazu eingerichtet ist mit einer Gegenkoppel-Schnittstelle zu koppeln, um das mobile Messsystem relativ zu der Gegenkoppel-Schnittstelle auszurichten, wobei die Koppel- Schnittstelle vorzugsweise eine Kommunikationsschnittstelle umfasst.
Die Koppelschnittstelle ermöglicht es, das mobile Messsystem relativ zur
Gegenkoppelschnittstelle korrekt auszurichten. Ist die Gegenkoppelschnittstelle beispielsweise Teil einer Fertigungseinrichtung, so kann das mobile Messsystem exakt relativ zu der Fertigungseinrichtung ausgerichtet werden. Dies vereinfacht das
Entnehmen von Objekten aus der Fertigungseinrichtung mittels des Manipulators.
Beispielsweise kann die Koppelschnittstelle mit der Gegenkoppelschnittstelle formschlüssig koppeln. Andere Kopplungen, wie beispielsweise eine magnetische Kopplung und/oder dergleichen sind ebenso möglich. Dabei kann die
Koppelschnittstelle eine Kommunikationsschnittstelle umfassen, um Daten von und/oder zu dem mobilen Messsystem zu übertragen. Weiterhin kann die
Koppelschnittstelle auch eine Energieschnittstelle umfassen, um Energie an das mobile Messsystem bereitzustellen. Beispielsweise kann das mobile Messsystem elektrisch betrieben sein und über einen elektrischen Energiespeicher, wie eine aufladbare Batterie und/oder eine Kondensatoreinheit verfügen. Somit kann der Energiespeicher während des Vermessene des Objekts über die Koppelschnittstelle aufgeladen werden, wodurch die Einsatzdauer des mobilen Messsystems verlängert wird.
Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Produktionssystem gelöst, welches eine Vielzahl von Fertigungseinrichtungen umfasst, welche je eine Kommunikationsschnittstelle umfassen. Das Produktionssystem umfasst weiterhin zumindest ein mobiles
Messsystem, wie vorangehend beschrieben, wobei die Kommunikationsschnittstellen der Fertigungseinrichtungen je dazu eingerichtet sind, Ortsdaten an die
Kommunikationsschnittstellen des mobilen Messsystems zu senden, welche Ortsdaten einen Soll-Ort umfassen, der dem Standort der Fertigungseinrichtung entspricht, um die Steuereinrichtung dazu zu veranlassen, die mobile Plattform zu dem Standort der Fertigungseinrichtung zu verfahren.
Durch das Produktionssystem kann ein Produktionsprozess bereitgestellt werden, der das flexible Vermessen von Objekten, insbesondere Werkstücken, ermöglicht. Die Vermessung der Werkstücke erfolgt dabei in unmittelbarer Nähe der entsprechenden Fertigungseinrichtung, da das mobile Messsystem die entsprechende
Fertigungseinrichtung anfahren kann. Somit ist es möglich, die Zeiten, in denen der Produktionsprozess unterbrochen werden muss, um die Vermessung durchzuführen, gering zu halten und eine hohe Messgenauigkeit bereitzustellen. Ausführliche Beschreibung der Figuren
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die angefügten Figuren näher beschrieben. Dabei zeigt
Fig. l eine schematische Darstellung eines mobilen Messsystems, und Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Produktionssystems. Insbesondere zeigt Fig. 1 ein mobiles Messsystem 1. Das mobile Messsystem 1 umfasst einen Manipulator 10, eine Steuereinrichtung 20, eine mobile Plattform 30 sowie eine Messeinrichtung 40. Der mobile Manipulator 10 ist ein berührungssensitiver
Manipulator, welcher einen Greifer 12 führt. Mittels des Greifers 12 können Objekte 50 aus einer Fertigungseinrichtung entnommen und an die Messeinrichtung 40 bereitgestellt werden. Nach Abschluss des Vermessens in der Messeinrichtung 40 kann das Objekt 50 aus der Messeinrichtung 40 entnommen werden und an den
Produktionsprozess zurückgegeben werden. Die Messeinrichtung 40 umfasst einen Messfühler 42, der dazu eingerichtet ist ein Objekt 50 zu vermessen und beispielsweise Koordinatenpunkte zu erfassen. Die Messeinrichtung 40 kann beispielsweise einen Hexapoden umfassen, der den Messfühler 42 ausrichtet. Der Hexapod dient als
Positioniersystem, welches inkrementelle Weg- oder Winkelsensoren umfassen kann.
Die mobile Plattform 30 ist dazu eingerichtet, das mobile Messsystem 1 an einen Soll- Ort zu verfahren, wobei die mobile Plattform 30 insbesondere Räder 32, 34 umfasst, welche lenkbar oder starr eingerichtet sein können. Die Räder 32, 34 können insbesondere Mecanum-Räder sein, um eine besonders wendige mobile Plattform 30 bereitzustellen. Weiterhin umfasst die mobile Plattform 30 in der gezeigten Ausführungsform eine Koppelschnittstelle 38, welche die exakte Ausrichtung der mobilen Plattform 30 an einem Soll-Ort ermöglicht.
Die Steuereinrichtung 20 kann sowohl Software als auch Hardware umfassen, und ist dazu eingerichtet, das mobile Messsystem 1 zu steuern. Insbesondere steuert die Steuereinrichtung 20 den Manipulator 10, die mobile Plattform 30 und die
Messeinrichtung 40. Alternativ kann jede der Komponenten eine eigenständige Steuereinrichtung (nicht gezeigt) umfassen. Mittels der Kommunikationsschnittstelle 25, welche drahtlos eingerichtet ist, können Daten empfangen und/oder gesendet werden. Beispielsweise können Ortsdaten und/oder Messdaten übertragen werden. Fig. 2 zeigt ein Produktionssystem 100, welches neben dem oben beschriebenen mobilen Messsystem 1 die Fertigungseinrichtungen 110, 120, 130 umfasst. Die
Fertigungseinrichtungen 110, 120, 130 bilden eine Fertigungslinie in einem
Produktionsprozess. In der ersten Fertigungseinrichtung wird das Werkstück 50a, bzw. das Objekt 50a, bearbeitet. In einem zweiten Bearbeitungsschritt wird in
Fertigungseinrichtung 120 das Werkstück 50b gefertigt. In einem dritten
Bearbeitungsschritt wird in Fertigungseinrichtung 130 das Werkstück 50c gefertigt. Soll eines der Werkstücke 50a, 50b, 50c vermessen werden, so können die jeweiligen Fertigungseinrichtungen 110, 120, 130 mittels der drahtlosen
Kommunikationsschnittstellen 115, 125, 135 Daten an die Kommunikationsschnittstelle 25 des mobilen Messsystems 1 senden. Entsprechend der Daten, welche vorzugsweise Ortsdaten umfassen, fährt die mobile Plattform 30 des mobilen Messsystem 1 den entsprechenden Soll-Ort an. Insbesondere kann die Koppelschnittstelle 38 mit einer der Gegenkoppelschnittstellen 118, 128, 138 koppeln, um das mobile Messsystem 1 relativ zu der entsprechenden Fertigungseinrichtung 110, 120, 130 am Soll-Ort auszurichten. Anschließend kann der Manipulator 10 das Werkstück 50a, 50b, 50c aus der Fertigungseinrichtung 110, 120, 130 entnehmen und an die Messeinrichtung 40 bereitstellen. Nach der Vermessung des entsprechenden Werkstücks 50a, 50b, 50c kann das Werkstück 50a, 50b, 50c mittels des Manipulators 10 an die entsprechende Fertigungseinrichtung 110, 120, 130 zurückgegeben werden.
Bezugszeichenliste
1 Mobiles Manipulatorsystem 10 Manipulator
12 Endeffektor (Greifer)
20 Steuereinrichtung
25 Kommunikationsschnittstelle
30 Mobile Plattform
32, 34 Rad
36 Montageebene
38 Koppel-Schnittstelle
40 Messeinrichtung
42 Messkörper
50 Objekt
50a Werkstück (Ausgangsprodukt)
50b Werkstück (Zwischenprodukt)
50C Werkstück (Endprodukt)
100 Produktionssystem
110 Erste Fertigungseinrichtung
115 Kommunikationsschnittstelle
118 Gegenkoppel-Schnittstelle
120 Zweite Fertigungseinrichtung
125 Kommunikationsschnittstelle
128 Gegenkoppel-Schnittstelle
130 Dritte Fertigungseinrichtung
135 Kommunikationsschnittstelle
138 Gegenkoppel-Schnittstelle

Claims

Ansprüche l bis 8
1. Mobiles Messsystem (l), umfassend:
eine mobile Plattform (30), welche dazu eingerichtet ist einen Soll-Ort anzufahren;
zumindest eine Steuereinrichtung (20), welche dazu eingerichtet ist das mobile Messsystem zu steuern;
zumindest einen Manipulator (10), welcher an der mobilen Plattform (30) angeordnet ist;
eine Messeinrichtung (40), welche an der mobilen Plattform (30) angeordnet ist, und welche dazu eingerichtet ist, Objekte (50) zu vermessen, und wobei
der Manipulator (10) dazu eingerichtet ist zu vermessende Objekte (50) an die Messeinrichtung (40) bereitzustellen und aus dieser zu entnehmen.
2. Mobiles Messsystem (1) nach Anspruch 1, wobei das Messsystem (1) zumindest einen Sensor umfasst, welcher dazu eingerichtet ist ein zu
vermessendes Objekt (50) zu erfassen und/oder zu erkennen, und wobei die Messeinrichtung (40) dazu eingerichtet ist, ein spezifisches Messprogramm auszuführen, in Abhängigkeit des erfassten und/oder erkannten Objekts (50).
3. Mobiles Messsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messsystem (1) weiterhin eine Kommunikationsschnittstelle (25), welche vorzugsweise drahtlos eingerichtet ist, umfasst und wobei die
Kommunikationsschnittstelle (25) dazu eingerichtet ist Ortsdaten zu empfangen, welche Ortsdaten einen Soll-Ort der mobilen Plattform (30) umfassen.
4. Mobiles Messsystem (1) nach Anspruch 3, wobei die
Kommunikationsschnittstelle (25) weiterhin dazu eingerichtet ist Messdaten, welche mittels der Messeinrichtung (40) erfasst wurden, und/oder Steuerbefehle, welche auf den Messdaten basieren, zu senden.
5. Mobiles Messsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mobile Plattform und/oder die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sind, autonom zu einem Soll-Ort zu navigieren.
6. Mobiles Messsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Manipulator (10) ein berührungssensitiver Manipulator ist, welcher vorzugsweise dazu eingerichtet ist, zu vermessende Objekte (50) aus einer Fertigungseinrichtung (110, 120, 130) zu entnehmen und an die Messeinrichtung (40) bereitzustellen und/oder aus der Messeinrichtung (40) zu entnehmen und an eine Fertigungseinrichtung (110, 120, 130) bereitzustellen.
7. Mobiles Messsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messsystem (1) eine Koppel-Schnittstelle umfasst, welche dazu eingerichtet ist mit einer Gegenkoppel-Schnittstelle (118, 128, 138) zu koppeln, um das mobile Messsystem (1) relativ zu der Gegenkoppel-Schnittstelle (118, 128, 138) auszurichten, wobei die Koppel-Schnittstelle vorzugsweise die
Kommunikationsschnittstelle umfasst.
8. Produktionssystem (100), umfassend
eine Vielzahl von Fertigungseinrichtungen (110, 120, 130), welche je eine Kommunikationsschnittstelle (115, 125, 135) umfassen;
zumindest ein mobiles Messsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationsschnittstellen (115, 125, 135) der
Fertigungseinrichtungen (110, 120, 130) je dazu eingerichtet sind, Ortsdaten an die Kommunikationsschnittstellen (25) des mobilen Messsystems (1) zu senden, welche Ortsdaten einen Soll-Ort umfassen, der dem Standort der
Fertigungseinrichtung (110, 120, 130) entspricht, um die Steuereinrichtung (20) dazu zu veranlassen, die mobile Plattform (30) zu dem Standort der
Fertigungseinrichtung (110, 120, 130) zu verfahren.
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