WO2019206753A1 - Innenraum-ortungssystem für die industrielle fertigung - Google Patents

Innenraum-ortungssystem für die industrielle fertigung Download PDF

Info

Publication number
WO2019206753A1
WO2019206753A1 PCT/EP2019/059873 EP2019059873W WO2019206753A1 WO 2019206753 A1 WO2019206753 A1 WO 2019206753A1 EP 2019059873 W EP2019059873 W EP 2019059873W WO 2019206753 A1 WO2019206753 A1 WO 2019206753A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mobile transceiver
unit
transceiver units
mobile
units
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/059873
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Ottnad
Korbinian WEISS
Benjamin Schwarz
Ulrich Schneider
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg
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 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg
Priority to EP19718675.2A priority Critical patent/EP3785215A1/de
Priority to CN201980028399.5A priority patent/CN112020728A/zh
Publication of WO2019206753A1 publication Critical patent/WO2019206753A1/de
Priority to US17/078,186 priority patent/US11356811B2/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/029—Location-based management or tracking services
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/04—Manufacturing
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41835—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by programme execution
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/33—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for indoor environments, e.g. buildings
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/31—From computer integrated manufacturing till monitoring
    • G05B2219/31025—PAC production activity controller
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing

Definitions

  • the present invention relates to a method for supporting by an indoor location th manufacturing control of processes in the industrial processing of Maschinenstü bridges, especially in metal and / or sheet metal processing. Furthermore, the invention relates to an indoor location system and a production control system with such an indoor location system for controlling manufacturing processes in a production facility, in particular a metal and / or sheet metal processing industrial production plant.
  • Integrating an indoor location that can be used within a manufacturing facility can facilitate the monitoring and control of the processing steps.
  • German patent application DE 10 2017 107 357.4 (“Absortierunterstützungsverfah reindeer and flatbed machine tool") with filing date April 5, 2017 a liessver drive when sorting z. B.
  • German patent application DE 10 2017 120 381.8 (“Assisted assignment of a work piece to a mobile unit of an indoor location system") with filing date September 5, 2017 is also a digital and physical mapping of mobile units, orders and Workpieces known. Further aspects for the use of an indoor location are described in the German patent application DE 10 2017 120 378.8 ("Interior location-based control of manufacturing processes in the metalworking industry") with filing date Sept. 5, 2017. The cited German patent applications are incorporated herein fully.
  • US 2016/0100289 A1 describes a location and tracking system for determining locations of mobile wireless devices using, for example, Ultra Wide Band (UWB) technology.
  • UWB Ultra Wide Band
  • the positions of the mobile devices are obtained.
  • Be wegungssensoren that u. a. can be extended with acceleration sensors are disclosed according to US 2015/0356332 Al, for example, for the performance analysis in sports.
  • One aspect of this disclosure has the object of proposing methods and systems vorzu, provide a flexible interior location especially in the field of metal and / or sheet metal processing.
  • At least one of these objects is achieved by a method according to claim 1, by an indoor location system according to claim 9 and a production control system according to claim 13. Further developments are specified in the subclaims.
  • a method for assisted by an indoor locomotion production control of processes in the industrial processing of workpieces, in particular on a machine tool, in particular according to a processing plan be written.
  • the method is used, in particular in the metal and / or sheet metal processing, for the production of end products, and comprises the steps:
  • Providing a plurality of mobile transceiver units, which are designed for the determination of their positions in the three-dimensional space for transmitting and receiving, and in particular for processing and generating, electromagnetic signals and which in the context of processes respectively one object from a group of Ob projects that move on their own or are driven in three-dimensional space in one or in several dimensions, is spatially assignable such that the position of a mobile transceiver unit provides location information for the associated object.
  • an analysis unit which is adapted to determine the runtime of the elektagnetic signals between the mobile transceiver units, the position of one of the mobile transceiver units in a positioning operation.
  • the transit times between stationary, ie permanently installed transceiver unit (s), whose location of the analysis unit is known, and the mobile transceiver units to be located are determined inter alia for determining the position of the mobile transceiver unit to be located.
  • the inventors have recognized that the location of a target object can be improved if the propagation times between one of the mobile transceiver units, referred to herein as so-called “temporarily positioned mobile transceiver units,” and the transceiver unit to be located in the Determining the position of the location to be located mobile transceiver unit.
  • a plurality of mobile transceiver units can be integrated into the position determination as so-called “temporarily position-aware mobile transceiver units".
  • a very dense network of position-determining transceivers can be set up. This can improve the position determination of individual target objects. This is the case, in particular, in production facilities of the metalworking industry, in which - due to the high number of electromagnetically poorly or impenetrable as well as strongly reflecting objects - a location by means of determination of the term of electromagnetic radiation may be unpredictably influenced.
  • the number of stationary transceivers for position determination may be reduced (or may be omitted altogether) without the position being degraded in some embodiments.
  • the manufacturing control disclosed herein and the manufacturing control system disclosed herein include an indoor location system and an MES (Manufacturing Execution System).
  • MES Manufacturing Execution System
  • the MES can be designed so that machining plans of the workpieces to be produced can be created in it and processed with it.
  • the MES can also be designed to display the status of the workpieces. This means that the MES can be set to output both the sequence of the processing steps and the processing steps already carried out.
  • the MES can additionally be designed to allocate individual machining plans to the machine tools. Before geous enough, the MES can also be designed to be able to intervene at any time manually or automati cally in the processing steps of a machining plan. This has the advantage that during the manufacturing process of several different machining plans, it is possible to react very flexibly to different, in particular unexpectedly occurring events. These events can, for.
  • electromagnetic signals By generating electromagnetic signals here is the conversion of electrical power, eg. B. from a DC power supply, in particular battery or rechargeable battery, in electromagnetic signals in the radio frequency range or higher frequencies meant that are suitable for broadcasting to other mobile transceiver units (generally for communi) are suitable.
  • processing electromagnetic signals is meant here the analog and / or digital conversion of the electromagnetic signals into information which can be stored and / or processed further and which can lead to further actions of the mobile transceiver units.
  • the mobile transceiver units and the stationary transceiver units thus comprise electronic circuits and an electrical power supply and may be configured to process data transmitted with the electromagnetic signals.
  • the manufacturing control disclosed herein and the manufacturing control system disclosed herein may be adapted for the metalworking industry.
  • machine tools especially flatbed machine tools, can be designed to make workpieces as output elements for subsequent machining operations (also referred to herein as a machining step).
  • the workpieces can z. B. from a punching or laser cutting machine according to a processing plan in ver different shapes and numbers from a, in particular in a sheet form are the, flat material, such as a metal sheet or a metal object, eg. As tube, sheet or steel plate, are generated.
  • the processing plan can be stored in a production control system monitoring or controlling the processing operations or steps and / or a production control of a production facility, in particular digitally.
  • the processing plan can, for example, in a punching or laser cutting machine, instructions to control where, z. B. with a punch or laser cutting beam, the material is to be cut.
  • the processing plan can also far Informa tions for the following processing steps, such. As forming, joining, welding, surface treatment, etc. have.
  • all executed processing plans in particular digital, be stored.
  • the corresponding information can be stored in accordance with the order information for industrial processing of workpieces.
  • the end products mentioned herein have gone through all the processing steps according to the associated machining plan.
  • the analysis unit mentioned herein may be an electronic circuit which processes signals, individually by itself, combining with each other, or both.
  • the analysis unit can carry out analyzes in accordance with predetermined or adjustable analog or digital thresholds.
  • the analysis unit may in particular comprise a memory, an arithmetic logic calculation device, and input and output connections and / or devices.
  • the transceiver unit described herein as the "temporarily-positioned mobile transceiver unit” is a transceiver unit from the group of mobile transceiver units whose position is known during the position determination process of the analyzer unit.
  • the temporarily positionally-aware mobile transmitting unit may be stationary during the positioning operation, that is, it does not (substantially) move in three-dimensional space.
  • many of the mobile transceiver units are stationary for a period of seconds or minutes or even hours, that is, stationary.
  • the analysis unit may be designed to recognize one or more such mobile transceiver units and to use these specifically for determining the position of transceiver units to be located.
  • the "temporarily position-aware mobile transceiver unit” does not necessarily have to be stationary during the position determination process.
  • the Laufzeitbestim determination can be made within a few milliseconds, so that in particular slow posi ons skilledungen do not interfere.
  • the transit time determination between a temporarily position-known mobile transceiver unit and the mo bile transceiver unit to be located the distance between the two transceiver units can be determined. This allows the position of the
  • an indoor location system for supporting the production control of process flows in the industrial production of workpieces, in particular in the metal and / or sheet metal processing, set up.
  • the indoor location system to summarizes several mobile transceiver units, which are designed for the determination of their positions in the three-dimensional space for transmitting and receiving, and in particular also for processing and generating electromagnetic signals and those in the context of processes each one object a group of objects that can perform own or driven movements in three-dimensional space in one or more dimensions, is spatially assigned such that the position of a mobi len transceiver unit represents location information for the associated object.
  • the indoor location system further comprises an analysis unit, which is adapted from running times of the electromagnetic signals between as temporary positionally known, in particular special temporary stationary, mobile transceiver units identified mobile transceiver units, the position of a mobile to be located as a transceiver unit identified transceiver unit in a position determination process to perform a tracking of movement of a target object, which is assigned to be located mobile Sen de receiving unit of the group of objects.
  • an analysis unit which is adapted from running times of the electromagnetic signals between as temporary positionally known, in particular special temporary stationary, mobile transceiver units identified mobile transceiver units, the position of a mobile to be located as a transceiver unit identified transceiver unit in a position determination process to perform a tracking of movement of a target object, which is assigned to be located mobile Sen de receiving unit of the group of objects.
  • a production control system for controlling production processes in a production facility, in particular a metal and / or sheet metal processing industrial production facility, comprises such an interior location system.
  • the indoor location system is formed as part of the manufacturing control system for providing data on the location of at least one mobile transceiver unit in the manufacturing facility.
  • the production control system is designed to include the acquired position of the mobile transceiver unit to be located, which is associated with at least one object, in the production control.
  • the manufacturing control system may be further configured to carry out the methods disclosed herein.
  • the indoor location system may comprise at least one spatially permanently installed transceiver unit, which is used to determine the position of the mobile transceivers to be located.
  • Reception unit can contribute.
  • a location area in which the analysis unit can perform position determination operations can be spanned by the mobile transceiver units in response to the positions of the transiently positional, especially transiently stationary, mobile transceiver units and the at least one spatially fixed transceiver unit ,
  • At least one of the mobile transceiver units may include a display unit for displaying information of an object associated with one of the mobile transceiver units and / or for displaying the position of one of the mobile transceiver units, in particular the mobile transceiver to be located Receiving unit, is formed in a site plan of the production facility.
  • the mobile transceiver units can position signal modules are formed as part of a tracking system that operates in the range of 1 to 200 GHz transmission and reception frequency.
  • the location system may in particular be based on "Ultra Wide Band (UWB)" technology.
  • At least one of the position signal modules may be configured to receive energy from an energy source of the associated transceiver unit for operation and / or to adjust time delays between received and transmitted signals.
  • a position signal module comprises z.
  • a signal receiving unit a signal transmission unit and an antenna system for receiving and emitting signals.
  • the posi tion signal module may comprise a signal processing unit which is adapted to process received signals and to cause the emission of signals. Furthermore, it can comprise the energy source of the associated transceiver unit.
  • At least one of the mobile transceiver units may include a sensor system.
  • the sensor system may be configured to generate a status signal when a condition of the mobile transceiver units is detected at which the mobile transceiver unit can contribute to a position determination.
  • the positions of the non-moving, temporarily position-aware, in particular temporarily stationary, mobile transceiver units can be referenced in a production location coordinate system, whereby the position of the mobile transceiver unit to be located in the production station coordinate system is determined.
  • a location area in which the analysis unit can carry out position determination operations for the mobile transceiver unit to be located can be spanned depending on the positions of the temporarily positionally-aware, in particular temporarily stationary, mobile transceiver units.
  • at least one spatially permanently installed transceiver unit can contribute to determining the position of the mobile transceiver unit to be located.
  • a locating range in which the analysis unit can carry out position-determining operations for the mobile transceiver unit to be located can be set up as a function of the positions of the transient position-aware, in particular temporarily stationary, mobile transceiver units and the at least one spatially permanently installed transceiver unit become.
  • the positions of the mobile transceiver units can be measured by the analysis unit. This happens in particular after completion of movements of the mobile transceiver units.
  • Associated position data sets of temporarily positionally known, in particular temporarily stationary, mobile transceiver units are stored in the analysis unit, as a result of which the location range is dynamic in terms of its dimensions, and in particular also a measurement accuracy of the interior location, as a function of the positions of the transient position-aware, in particular temporarily stationary, mobile transceiver units varies.
  • a beginning and an end of a movement of the mobile transceiver unit to be located can be detected with the temporarily positionally-known, in particular temporarily stationary, mobile transceiver units and / or with a sensor system provided in the respective mobile transceiver unit to be located ,
  • a subgroup location range can be spanned by a subset of mobile transceiver units.
  • the subgroup location region can be transferred by transferring position information of the subset of the mobile transceiver units to a further analysis unit of another location system. There they can enlarge / span a location range of the further analysis unit with mobile transceiver units of the further analysis unit.
  • the step of incorporating the particular location information of the target object into the manufacturing control includes spatially locking the mobile Transceivers for each object of a group of objects.
  • the mobile transceiver unit can in particular be attached to the object or it can be stored in a spatial environment surrounding the object.
  • the group of objects includes z.
  • a means of transport for workpieces a, in particular mobile, machine tool, a, in particular mobile, tool or a person involved in the production who ker.
  • the position of a mobile transceiver unit can thus be specific location information for the assigned object in the localization area, in particular in a production location coordinate system.
  • the approach proposed herein overcomes the strict separation between positive known, in particular temporarily stationary (stationary) units and localized mobile units to be located. This is done by initial measuring the positions of mobile transceiver units into a coordinate system of a production facility, e.g. B. a production hall, after which they are temporarily available positionally known, in particular special temporary stationary mobile transceiver units for locating available avail.
  • a production facility e.g. B. a production hall
  • the mobile transceiver units Due to the universality of the mobile transceiver units also eliminates the costly initial installation of stationary (fixed) units and it will in principle less types of equipment (only one type, namely the mobile transceiver) is needed. In addition, full coverage of the production facility can be realized via the amount of mobile transceiver units that are running around.
  • the result is a more robust indoor location system due to the great redundancy of the many mobile transceiver units. Moreover, a simple extension of the locating range is possible since the mobile transceiver units can be used to continue the signal chain, for example into an office area (eg into the control area 30 in FIG. 4) or into an adjacent hall.
  • the concepts disclosed herein are based on the use of a 2D / 3D indoor (indoor) location system as a starting point for location-dependent information processing.
  • the indoor location system transmits to the manufacturing control system comprising an MES (Manufacturing Execution System) continuous position data from mobile to the units when operating in a location mode.
  • MES Manufacturing Execution System
  • FIG. 1 shows an exemplary schematic representation of a production control system with an indoor location system
  • FIG. 2 shows an illustration of an exemplary embodiment of a mobile transceiver unit to be located
  • FIG. 3 shows a representation of a further example of a mobile transceiver unit to be located on a transport carriage for workpieces
  • Fig. 4 shows an exemplary digital Fageplan a production hall
  • FIG. 5 shows a flowchart to illustrate the energy-optimized operation of mobile transceiver units.
  • Ultra Wide Band (UWB) positioning systems can build on a variety of technologies. These include: Ultra Wide Band (UWB) positioning systems, Bluetooth Fow Energy (BFE) positioning systems and WFAN-based positioning systems.
  • UWB Ultra Wide Band
  • BFE Bluetooth Fow Energy
  • WFAN-based positioning systems can build on a variety of technologies. These include: Ultra Wide Band (UWB) positioning systems, Bluetooth Fow Energy (BFE) positioning systems and WFAN-based positioning systems.
  • the technologies differ in their accuracy and speed in determining the position as well as in the effort of installation or integration into a production facility. Some technologies determine the position of mobile transmitters in space based on field strength measurement and triangulation. Other technologies use determination of mobile units. The methods may differ in terms of accuracy, robustness and power consumption.
  • the mobile transceiver unit to be located is located in the environment of, for example, a manual workstation and is used there to track the movement of a worker, for example, a high scanning rate of the position is required in order to realize a sufficient data density. If the mobile transceiver unit to be located leaves the production facilities and is loaded, for example, onto a means of transport, such as a truck or a train, the mobile transceiver unit to be located loses contact with the UWB location system and activates the GPS positioning system up to next contact with a UWB location system, the z. B. was made with a BLE system.
  • a transceiver unit of a BLE or UWB system provided in the means of transport can register the mere presence of the mobile transceiver unit to be located and produce the assignment to the means of transport. This can be performed by the GPS tracking system of the Tramsportstoffs during transport Or the device.
  • FIG. 1 schematically shows a production control system 1 comprising an MES (Manufacturing Execution System) 3 and an indoor location system 5 (hereinafter, a locating system).
  • MES Manufacturing Execution System
  • a locating system an indoor location system 5
  • the MES 3 is used to control process sequences / manufacturing steps in the industrial production of workpieces with machine tools 7.
  • B. connected to one or more in a production hall positioned machine tools 7 via cable loose or wired communication links 9.
  • the MES 3 receives information about the process sequences / manufacturing steps as well as status information of the machine tools 7.
  • the MES 3 can be implemented in a data processing device. This can be a single electronic yersvor device (server) or a composite of several data processing devices (Server / cloud) act.
  • the data processing device or the composite may be provided locally in the manufacturing facility or may be set up remotely.
  • the location system 5 is designed to perform an indoor position determination by means of mobile transceiver units (also referred to as mobile units of the location system), wherein one of the mobile transceiver units is to be determined in its position.
  • FIG. 1 shows a mobile transceiver unit 15 'to be located.
  • the location system 5 uses a plurality of mobile (ie, locally movable, but temporarily position-aware, in particular temporarily stationary) transceiver units 15 and optionally additionally stationary (ie, permanently installed) transceiver units 13.
  • the location system 5 interacts with the MRT 3 in terms of production control together.
  • the mobile transmitting-receiving unit 15 'to be located is connected via the transceiver units 13, 15 z. B.
  • the mobile transceiver units 15, the positions of which are known and which do not move temporarily, are used as quasi-stationary transceiver units.
  • stationary transceiver units 13 are usually on the hall ceiling, hall walls, horrma machines 7, storage structures etc. installed in the factory stationary .
  • the positions of these stationary transceiver units 13 are stored, for example, in a digital layout of the production hall (see also FIG. 4).
  • the position determination with an accuracy of z. B. under 30 cm in a GPS satellite signals not he reachable production hall.
  • For a locally increased accuracy can in individual Areas of increased density of transceiver units 13 for a more accurate location.
  • the indoor location system 5 further comprises a unit 11 Analysein.
  • the analysis unit 11 is z. B. designed to determine transit times of electromagnetic's signals between the transceiver units 13, 15 and the mobile transceiver 15 'to be located. From the running times, the analysis unit 11 derives the position of the mobile transceiver 15 'to be located in the production hall and provides the data for the position of the mobile transceiver 15' (position data) to be located to the MES 3.
  • the analysis unit 11 may be formed as a part of the MES 3, in which the measured positions are compared with in MES 3 also vorlie lowing data records.
  • the interior location system is characterized in that the position determination of the mobile transceiver units can be carried out solely by the analysis unit, ie without manual interaction.
  • the mobile transceiver units 15 may, for example, be configured to transmit UWB radio signals to the mobile transceiver units to be located and to receive radio signals from these UWB radio signals. If the distances from a mobile transceiver unit to be located to a plurality of transceiver units 15 are determined whose location is known at the time of the measurement, the spatial location of the mobile transceiver unit to be located can be compared to the transceiver units 15, for example. B. by triangulation be true. The distance between a mobile transceiver unit 15 'to be located and a transiently stationary, in particular temporarily stationary, transceiver unit 15 can be determined by the time required for the signal to overcome the distance between the two units.
  • the transceiver units 13, 15 can have high-precision clocks which can accurately determine the time to a few or even only fractions of ns. Even if the clocks in the transceiver units 13, 15 are highly accurate, the clocks are not necessarily synchronized. Different methods of synchronization of clocks or the elimination of errors following from the asynchronous clock history can be used. Thus, for example, one of the transceiver units 13, 15, z. As a master position determining unit, a signal at a first time Tl and send a second signal at a second time T2. The mobile transceiver units 15 may be aware of the time difference T2-T1 or transmitted together with the signals so that they can synchronize with the time of the other transceiver units 13, 15.
  • the master position determination unit can sen two signals in a known time interval Ta.
  • the transceiver unit 13, 15 (or the analysis unit 11) on the basis of their own time measurement with their own clock from the receipt of the first signal to the reception of the second signal determine the synchronization deviation and calculate out of the distance measurement.
  • the time interval between the first signal and the second signal should be low, so that the mobile transceiver unit 15 'to be located has not moved significantly locally during this time.
  • the time interval may be selected by the mobile transceiver to be a predetermined multiple or a predetermined fraction of the time that the mobile transceiver requires from receiving a signal to which it is to respond until the output of the transceiver first signal.
  • Stationary installed transceivers 13 may also be connected via wireless or cable-bound communication links to the analysis unit 11.
  • Mobile transceiver units can, for example, communicate (only) via stationary transceiver units 13. Alternatively or additionally, they can independently communicate with the analysis unit 1 1 / the MES 3 via further communication links 9 (for example a WL AN connection or a BLE connection).
  • the analysis unit 11 may, for example, serve as a central master position determination unit (also referred to as "server"). This defines, for example, a communication framework for UWB communication.
  • the communication frame includes, among other things, the transmission time of the frame / UWB radio signals.
  • one of the transceiver units 13, 15 transmits the communication frame to the transceiver units 13, 15 as master position determination unit for position detection of a mobile transceiver unit 15 'to be located Signal exchange of the position determination process between the z. B. only mobile transceiver units 15 used.
  • the position of the stationary transceiver units 13 with respect to the master position determination unit is known to the transceiver units, for example, by a request from a central database, so that the transceiver units and the Analysis unit 11 of the time offset between transmission and reception of the UWB radio signal over the signal propagation time is known.
  • the master position determination unit After a predetermined time interval, for. B. 100 ms, the master position determination unit transmits a second communication frame, which is received by the transceiver units. By detecting the time from the beginning of the reception of the first frame to the beginning of the reception of the second frame, the transceiver units are aware of what the master position determination unit z. B. understands exactly under 100 ms. The transceiver units can thus synchronize the frequency of their Zeitbestim tion units with the master position determining unit.
  • mobile transceivers 15 After different, previously configured time intervals (measured from the reception of the second frame), mobile transceivers 15 send a reply frame. For example, a "day 1" transmits after 10 ms, a "day 2" after 20 ms, a "day 3" after 30 ms, etc. This radio transmission is received by the transceiver units and the exact reception time with respect to the transmission start of the second frame of the master position determination unit is transmitted to the analysis unit 11. The analysis unit 11 then determines z. B. via trilateration method, the position data of the positions of the bordering mobile transceiver units 15 'and passes them to the MES 3 on.
  • the indoor location system 5 can detect the position of one or more mobile transceiver units 15 'to be located via the transceivers 13, 15 using the UWB technology.
  • the UWB technology uses frequency ranges of, for example, 3 GHz to 5 GHz, whereby the UWB technology uses a relatively large frequency range for the development of temporally sharply defined signal paths (communication frames).
  • UWB technology which has a broadband frequency spectrum, is particularly suitable for exact localization.
  • the technology and the usable frequency bands of the UWB technology are described, for example, in the standard "IEEE 802.15-2015".
  • FIGS. 2 and 3 show exemplary mobile transceivers 15A, 15B, which can be located on the one hand and, on the other hand, can be used as positionally known, in particular temporarily stationary, mobile transceivers 15A, 15B in a position determination process.
  • the mobile transceivers 15A, 15B can be used as independent units in the manufacturing process.
  • mobile transceivers may be carried by persons in the factory or attached to equipment such as trolleys, machines, and tools to assist and / or detect operations. For example, they can spatially assigned to one or meh reren workpieces 23, stored on a storage area 24 a Transportwa gene 21 (see Fig. 3) and then by an operator together with the supplied arrange workpieces 23 of processing step to processing step / of machine tool 7 to machine tool. 7 be carried along.
  • an electronically controllable display 17 for example, an e-ink display (also known as electronic paper display) on. This serves for the output of z.
  • the display 17 can also be used as Signalabgabevorrich device for a response to the user.
  • Other examples of signal output devices are LEDs and speakers.
  • the electronics of the mobile transceiver units 15A, 15B are operated with a battery or a rechargeable battery.
  • the mobile transceiver units 15A, 15B provide mobile transceiver units to locate or locate when their position is detected and should be processed or temporarily changed. Further, if they are temporarily not moved, they may contribute to a position determination process as quasi-stationary transceiver units.
  • a mobile transceiver unit may have a signal output device 18 in its general form.
  • This may be a light emitting device, e.g. an LED, a sound emitting device, e.g. a signal generator, piezo buzzer, speakers, Ultra sound transmitter, a transmitter for electrical, magnetic or electromagnetic signals, etc. be.
  • a mobile transceiver unit may further comprise in its general form a device for performing tactile movements, such as e.g. vibrate, knock, twitch.
  • a mobile transceiver unit may further comprise, in its general form, a device for detecting movements, such as e.g. Shaking, bumping, knocking, gesture recognition, z.
  • a device for detecting movements such as e.g. Shaking, bumping, knocking, gesture recognition, z.
  • MEMS microelectrometer
  • gyrometer e.g. MEMS or gyrometer
  • a signal input device 19 for inputting parameters can be integrated in mobile transceiver units.
  • a user may press a button of the mobile transceiver unit 15 or record a code with a camera 20 of the mobile transceiver unit for signal input.
  • the signal input device 19 can generally be a sensor, in particular a light sensor, an IR sensor, a temperature sensor, a pressure sensor, in particular also a pushbutton or a switch, a noise sensor, e.g. Microphone or ultrasonic sensor, or sensor for other electrical, magnetic or electromagnetic signals, etc.
  • Fig. 1 further illustrates schematically that in the production control system 1 machining plans 37 are stored digitally, in each of which job information for industrial processing of machining plan-specific workpieces is deposited.
  • a processing plan 37 generally comprises order information, which may be in the form of geometry data, for example. sets 37A of the workpieces on which the job is based and / or an encoding data record 37B identifying the job is present.
  • the machining plan 37 may include one or more machining and workpiece parameters of the workpieces as well as a digital processing schedule 37C of the job.
  • This data can also be displayed individually, in combination or all on the display 17 of the mobile transceiver unit.
  • further information 37 ', 37 ", 37'" (see FIG. 2) - eg. B. on Sta tus, material, order, customers, number of parts, manufacturing process steps, especially the current manufacturing process step and / or the next manufacturing process step, error message, etc. are displayed.
  • position data sets 39 are indicated in FIG. 1, which were detected by means of an interior location system for the mobile transceiver units 15.
  • Fig. 1 also illustrates schematically how the indoor location system 5 with mobi len transceiver units 15 can be operated.
  • a mobile transceiver 15 in the context of pro zessabctionn each object (such as a dolly or a subset of objects such as workpieces of a job) are spatially assigned, so that the position of the mobile send Receive Unit 15 represents location information for the associated object.
  • a mobile transceiver 15 thus allows the associated object (the subset of objects) to be tracked as it moves autonomously or driven in three-dimensional space (in one or more dimensions).
  • the objects can generally come from a group of moving objects, such as those found in the industrial production of workpieces in production plants.
  • the group of objects thus includes, for example, workpieces, means of transport for Werkstü bridges, mobile machine tools, a mobile tool and involved in the manufacture of who ker.
  • Position signal modules of the mobile transceiver units 15 are used for indoor location.
  • a position signal module is operated in a location mode for receiving, processing, generating and transmitting electromagnetic signals 63 if the associated mobile transceiver unit 15 for determining the position of at least one of the mobile transceiver units 15 in three-dimensional space in the frame of the interior space. Location should contribute.
  • the mobile transceiver unit whose position is to be determined is also referred to herein as the mobile transceiver to be located.
  • the analysis unit 11 of the positioning system is designed to determine the position of a mobile transceiver unit 15 'to be located in a position determination process from run times of the electromagnetic signals 63 between the mobile transceiver unit to be located and other transceiver units.
  • the other transceiver units may comprise one or more mobile transceiver units 15, which at least temporarily do not move in space for the position determination process.
  • the other transceiver units may include stationary transceiver units 13 fixedly installed in the factory floor.
  • the position determination process is used, for example, to follow a target object from the group of objects to which the mobile transceiver unit to be located is to follow in its movement in the production hall.
  • a position signal module 61 is formed as part of an ultra-wideband (UWB) technology-based location system.
  • UWB ultra-wideband
  • the position signal module 61 is connected to a power source 67A of the associated transceiver unit 15, from which it receives energy for the operation of the (in particular UWB) locating mode.
  • the position signal module 61 itself may comprise the energy source, for example a rechargeable battery.
  • a position signal module 61 may comprise a signal reception unit 62A, a signal transmission unit 62B and an antenna system 62C for receiving and emitting (in particular UWB) signals.
  • a position signal module 61 can have a signal processing unit 67B which is set up to process received (in particular UWB) signals and to cause the radiation of (in particular UWB) signals as well as time delays between received and transmitted (in particular UWB) signals. ) To adjust signals 63.
  • one of the mobile transceiver units 15 may have a sensor module 73.
  • the sensor module 73 is directed to generate a state signal when a state of the mobile transceiver 15 is detected, in which the mobile transceiver 15 can contribute to a position determination.
  • the sensor module 73 can output a status signal 75 to the position signal module 61 so that it then actively reports to the analysis unit 11 that it can be used to determine the position as a quasi-stationary unit.
  • the sensor module 73 may have one or more sensors, such as an acceleration sensor, a position sensor, a magnetic sensor.
  • the sensor module 73 can be designed, for example, to detect a spatially stationary idle state of the mobile transceiver unit 15, wherein it continuously outputs the status signal 75 during the detection of the spatially stationary idle state.
  • Fig. 4 shows a plan view of a digital layout 25 of an exemplary production hall with multiple workstations and machine tools 7. It can be seen how a large number of distributed over the entire production hall mobile transceiver units 15 (op tionally in conjunction with permanently installed transceiver units 13) spans a detection area 34 over the entire production hall (including, for example, office space).
  • machine tools 7 in the metal and metal processing are cutting, in particular laser cutting machines, punching, grinding, bending machines, etc. It can be seen in Fig. 4 a plurality of stationary mounted transceiver units 13 and a plurality of momentary Positio NEN of mobile transceiver units 15th
  • a workstation 26A networked to a very low degree is shown, such as a manual workstation with simple machines, e.g. As for drilling, sawing, milling, bending, which has no networking or only a network on a moni monitoring system.
  • a storage area 26 B, in the work pieces, transport and associated with this mobile transceiver units 15 can be stored for a period of time.
  • zones 27 and barriers 29 were by an operator with regard to the use of the machine tools 7 and related work defined runs.
  • the barriers 29 extend spatially (for example, linearly) in the production hall and define boundaries whose violation by a mobile transceiver unit can trigger specific actions.
  • the zones 27 and barriers 29 can generally be assigned workpiece-specific or object / operator-specific properties.
  • the positions of the mobile transceiver units 15 can be detected and displayed in the site plan 25, provided that the production plan underlying the site plan 25 is encompassed by the location area of the indoor location system.
  • control area 30 In a drawn in the site plan 25 control area 30, the location of a manufacturing control device of the production control system 1 is indicated.
  • the analysis unit 11 may be located as well as components / control protocols of the energy demand detection module.
  • control area 30 as an example of office space, there may also be a data processing device 30A (eg a PC) with a screen (monitor) on which e.g. B. the illustrated in Fig. 4 digital map 25 is displayed.
  • a data processing device 30A eg a PC
  • screen monitoring
  • FIG. 5 shows, in a flow chart, exemplary method steps for clarifying a production supported by an indoor location system.
  • a plurality of mobile transceiver units 15 provided for determining their positions in three-dimensional space for transmitting and receiving electromagnetic signals are provided.
  • the mobile transceiver units 15 are each spatially assigned an object from a group of objects in the context of process sequences.
  • the objects can perform independent or driven movements in three-dimensional space in one or more dimensions.
  • the association causes the position of a mobile transceiver 15 to represent location information for the associated object.
  • an analysis unit 11 is provided, which is formed from transit times of the electromagnetic signals between the mobile transceiver units 15 to determine the position of one of the mobile transceiver units 15 in a position determination process.
  • one of the mobile transceiver units 15 is determined as a mobile transceiver unit 15 'to be located. That is, the position of the mobile transceiver 15 'to be located is determined in a position determining operation that can be used to track a movement of a target object.
  • the target object here is the object that has been assigned to the mobile transceiver 15 'to be located from the group of objects.
  • a plurality of the mobile transceiver units 15 are identified as temporarily stationary, in particular temporarily stationary, mobile transceivers 15. These are located during the positioning process locally stationary at positions that the analysis unit 11 are known.
  • step 55 the location information of the target object is determined by carrying out a position determination of the mobile transceiver unit 15 'to be located, namely with the analysis unit 11 using the propagation times of the electromagnetic signals between the transient positionally-aware, in particular temporarily stationary, mobile transceiver stations.
  • step 57 the particular location information of the target object is incorporated into the production control.
  • a mobile transceiver unites two functions in one device: Firstly, the position of each mobile transceiver unit can be determined with the aid of the other mobile transceiver units. On the other hand, each mobile transceiver unit itself can serve as an anchor point for the positioning of other mobile transceiver unit.
  • a mobile transceiver unit is used in a mobile location (eg, mounted on a means of transport) in order to locate it. Subsequently, it is regularly re-measured, in particular during or after connection of movement, and thus in the coordinate system of the positioning system. differenti-.
  • An exemplary coordinate system 33 is interpreted in Fig. 4 with respect to the location plan 25 at. As a result, it can again be used as an "anchor point" (temporarily position-aware, in particular temporarily stationary, mobile transceiver unit) for the measurement of further mobile transceiver units.
  • the locating range in which good illumination is provided by mobile transceiver units can be defined dynamically.
  • the location range can thus be adapted to the specific requirements in a current production environment.
  • this type of concatenation of signals it is also possible to illuminate areas that are difficult to access or shadowed, thus ensuring comprehensive coverage of the production facility.
  • the local sensor technology of the mobile transceiver units in combination with relative measurements between mobile transceiver units allows a robust conclusion on which mobile transceiver units are currently stationary and which are currently in motion.
  • Stationary devices are used for referencing (positioning) to the co-ordinate system of the production site, while moving devices in this coordinate system are each newly referenced, d. h., be determined in their position in the production facility.
  • the location disclosed herein includes a continuous measurement of positions to calibrate the location function.
  • Mobile transceiver units referenced at the origin coordinate system of the production site are sufficient as a basis to open a referenced coordinate system in a new workspace and in turn to build dynamic positioning systems therein.
  • This new work space can also be a means of transport such as a truck or a railroad car.
  • a further MES 3 ' which comprises a separate location system 5'.
  • a further analysis unit 1 G which interacts with its own mo bile transceiver units 15.
  • Subgroups 35 of mobile transceiver units of the location system 5 can be transferred to the location system 5 '. Accordingly, assigned objects, their position information and further information are transferred to the further MES 3 '.
  • the mobile transceiver units can be integrated into the further production control.
  • five consignments are each provided with a mobile transceiver unit and loaded onto a truck.
  • the mobile transceiver units enlarge the location area around the new local coordinate system referenced to the truck. This clearly defines the relative positions of the goods in the truck. Due to the redundancy of the five mobile transceiver units, movements of individual goods in the cargo hold can be detected during congestion.
  • a local coordinate system in the truck is set up during the movement by the mobile transceiver units and z. B. tracked by means of GPS tracking relative to the initial hall system. On arrival, all goods in the truck are still clearly related to each other and even referenced to the initial hall system.
  • the mobile transceiver units can be handed over together with the goods to a processing plant continuing production.
  • the mobile transceiver units are transferred to the further location system 5 'and the MES 3'.
  • the mobile transceiver units dynamically complement the existing or or area of the further location system 5 '.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Factory Administration (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur durch eine Innenraum-Ortung unterstützten Fertigungssteuerung von Prozessabläufen bei der industriellen Bearbeitung von Werkstücken offenbart. Dabei werden mehrere mobile Sende-Empfangseinheiten (15) bereitgestellt, die für die Bestimmung ihrer Positionen im dreidimensionalen Raum zum Aussenden und Empfangen von elektromagnetischen Signalen ausgebildet sind. Ferner wird einer Analyseeinheit (11) bereitgestellt, die dazu ausgebildet ist, aus Laufzeiten der elektromagnetischen Signale zwischen den mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) die Position einer der mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) in einem Positionsbestimmungsvorgang zu bestimmen. Im Verfahren wird eine der mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) als zu ortende mobile Sende-Empfangseinheit (15') identifiziert, deren Position in einem Positionsbestimmungsvorgang zur Nachverfolgung einer Bewegung eines Zielobjekts zu bestimmen ist. Ferner werden mehrere der mobile Sende-Empfangseinheiten (15) als vorübergehend positionsbekannte mobile Sende-Empfangseinheiten (15) identifiziert, die sich während des Positionsbestimmungsvorgangs vorübergehend örtlich positionsbekannt an Positionen befinden, die der Analyseeinheit (11) bekannt sind. Nun bestimmt man Ortsinformation des Zielobjekts und bindet die bestimmte Ortsinformation des Zielobjekts in die Fertigungssteuerung ein.

Description

INNENRAUM-ORTUNGSSYSTEM FÜR DIE INDUSTRIEFFE FERTIGUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur durch eine Innenraum- Ortung unterstütz ten Fertigungssteuerung von Prozessabläufen bei der industriellen Bearbeitung von Werkstü cken, insbesondere in der Metall- und/oder Blechverarbeitung. Ferner betrifft die Erfindung ein Innenraum-Ortungssystem und ein Fertigungssteuerungssystem mit einem derartigen In- nenraum-Ortungssystem zur Steuerung von Fertigungsprozessen in einer Produktionsstätte, insbesondere einer metall- und/oder blechverarbeitenden Industriefertigungsanlage.
Beispielhaft für die metallverarbeitende Industrie werden in der industriellen Metall-und/oder Blechverarbeitung oft viele Teile unterschiedlicher Größe verschiedenen Verarbeitungsschrit ten zugeführt. So werden beispielsweise Werkstücke, z. B. aus einem vorgeformten Grundma terial erzeugtes Faserschnittgut oder gestanzte Blechteile, an einem Arbeitsplatz mit einer Werkzeugmaschine absortiert und weiteren Verarbeitungsschritten zugeführt. Geschnittene oder gestanzte Werkstücke werden dabei nach dem Bearbeitungs Vorgang häufig in einem Verbund dem jeweiligen nachgelagerten Produktionsschritt zur Verfügung gestellt. Dabei können mobile Sende-Empfangseinheiten den Werkstücken zugeordnet werden, um sie wäh rend der verschiedenen Verarbeitungsschritte räumlich verfolgen zu können.
Eine Integration einer Innenraum-Ortung, die innerhalb einer Fertigungshalle genutzt werden kann, kann die Überwachung und Steuerung der Verarbeitungsschritte erleichtern. Beispiels weise sind aus den (noch unveröffentlichten) deutschen Patentanmeldungen DE 10 2016 120 132.4 („Werkstücksammelstelleneinheit und Verfahren zur Unterstützung der Bearbeitung von Werkstücken“) und DE 10 2016 120 131.6 („Absortierunterstützungsverfahren und Flachbettwerkzeugmaschine“) mit Anmeldetag 21. Oktober 2016 Verfahren zum Unterstützen des Absortiervorgangs von mit einer Flachbettwerkzeugmaschine erzeugten Werkstücken, allgemein Verfahren zur Unterstützung der Bearbeitung von Werkstücken, bekannt. Ferner ist aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 107 357.4 („Absortierunterstützungsverfah ren und Flachbettwerkzeugmaschine“) mit Anmeldetag 5. April 2017 ein Unterstützungsver fahren beim Absortieren von z. B. Schnittgut einer Flachbettwerkzeugmaschine bekannt. Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 120 381.8 (“Assistiertes Zuordnen eines Werk stücks zu einer Mobileinheit eines Innenraum-Ortungssystems”) mit Anmeldetag 5. Septem ber 2017 ist ferner ein digitales und physisches Zuordnen von Mobileinheiten, Aufträgen und Werkstücken bekannt. Weitere Aspekte zur Verwendung einer Innenraum-Ortung sind in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 120 378.8 (“Innenraum-Ortung-basierte Steuerung von Fertigungsprozessen in der metallverarbeitenden Industrie”) mit Anmeldetag 5. Septem ber 2017 beschrieben. Die genannten deutschen Patentanmeldungen werden hierin vollum fänglich aufgenommen.
Ein Beispiel einer Innenraum-Ortung ist aus der US 2016/0100289 Al bekannt, in der ein Lokalisierungs- und Verfolgungssystem zum Bestimmen von Positionen mobiler drahtloser Vorrichtungen beispielsweise mithilfe der“Ultra Wide Band” (UWB)-Technologie beschrie ben wird. Dabei werden beispielsweise durch Berechnen von Ankunftszeitunterschieden die Positionen der mobilen Vorrichtungen gewonnen. Auf der UWB-Technologie basierende Be wegungssensoren, die u. a. mit Beschleunigungssensoren erweitert sein können, werden ge mäß der US 2015/0356332 Al beispielsweise für die Leistungsanalyse im Sport offenbart.
Einem Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Systeme vorzu schlagen, die insbesondere im Umfeld der Metall- und/oder Blechverarbeitung eine flexible Innenraum-Ortung bereitstellen. So ist es eine weitere Aufgabe, einen Bereich, in dem ein Innenraum-Ortungssystem Positionen bestimmen kann, flexible formbar auszugestalten, um Fertigungsprozessen folgen zu können.
Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, durch ein Innenraum-Ortungssystem nach Anspruch 9 und ein Fertigungssteuerungssystem nach An spruch 13. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einem Aspekt wird ein Verfahren zur durch eine Innenraum-Ortung unterstützten Ferti gungssteuerung von Prozessabläufen bei der industriellen Bearbeitung von Werkstücken, ins besondere an einer Werkzeugmaschine, insbesondere gemäß einem Bearbeitungsplan, be schrieben. Das Verfahren dient, insbesondere in der Metall- und/oder Blechverarbeitung, zur Fertigung von Endprodukten, und umfasst die Schritte:
- Bereitstellen mehrerer mobiler Sende-Empfangseinheiten, die für die Bestimmung ihrer Positionen im dreidimensionalen Raum zum Aussenden und Empfangen, und insbeson dere auch zum Verarbeiten und Generieren, von elektromagnetischen Signalen ausgebildet sind und denen im Rahmen von Prozessabläufen jeweils ein Objekt aus einer Gruppe von Ob jekten, die eigenständig oder angetrieben Bewegungen im dreidimensionalen Raum in einer oder in mehreren Dimensionen ausführen können, räumlich derart zuordbar ist, dass die Posi- tion einer mobilen Sende-Empfangseinheit Ortsinformation für das zugeordnete Objekt dar stellt.
- Bereitstellen einer Analyseeinheit, die dazu ausgebildet ist, aus Laufzeiten der elekt romagnetischen Signale zwischen den mobilen Sende-Empfangseinheiten die Position einer der mobilen Sende-Empfangseinheiten in einem Positionsbestimmungsvorgang zu bestimmen.
- Identifizieren einer der mobilen Sende-Empfangseinheiten als zu ortende mobile Sende-Empfangseinheit, deren Position in einem Positionsbestimmungsvorgang zur Nachver folgung einer Bewegung eines Zielobjekts, das der zu ortende mobile Sende-Empfangseinheit aus der Gruppe von Objekten zugeordnet ist, zu bestimmen ist.
- Identifizieren mindestens einer mobilen Sende-Empfangseinheit als vorübergehend positionsbekannte, insbesondere vorübergehend stationäre, mobile Sende-Empfangseinheit, die sich während des Positionsbestimmungsvorgangs vorübergehend örtlich an einer Position befindet, die der Analyseeinheit bekannt ist. (Die Position kann insbesondere vorübergehend stationär sein.)
- Bestimmen von Ortsinformation des Zielobjekts durch Durchführen einer Positions bestimmung der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit mit der Analyseeinheit unter Verwendung der Laufzeiten der elektromagnetischen Signale der mindestestens einen positi onsbekannten, insbesondere vorübergehend stationären, mobilen Sende-Empfangseinheit und der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit.
- Einbinden der bestimmten Ortsinformation des Zielobjekts in die Fertigungssteue rung.
In den eingangs genannten Offenbarungen werden unter anderem zur Positionsbestimmung der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit die Laufzeiten zwischen stationären, also fest installierten Sende-Empfangseinheit(en), deren Ort der Analyseeinheit bekannt ist, und der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheiten ermittelt. Die Erfinder haben erkannt, dass die Ortsbestimmung eines Zielobjekts verbessert werden kann, wenn die Laufzeiten zwischen einer der mobilen Sende-Empfangseinheiten, die hierin als sogenannte„vorübergehend positi onsbekannte mobile Sende-Empfangseinheiten“ bezeichnet wird, und der zu ortenden Sende- Empfangseinheit in die Positionsbestimmung der zu ortenden mobilen Sende- Empfangseinheit eingebunden wird. Vorteilhafterweise können dabei mehrere mobile Sende- Empfangseinheiten als sogenannte„vorübergehend positionsbekannte mobile Sende- Empfangseinheiten“ mit in die Positionsbestimmung eingebunden werden. Auf diese Weise kann ein sehr dichtes Netz von die Positionsbestimmung unterstützenden Sende- Empfangseinheiten aufgebaut werden. Dies kann die Positionsbestimmung einzelner Zielob- jekte verbessern. Dies ist insbesondere in Fertigungsstätten der metallverarbeitende Industrie der Fall, in der - verursacht durch die hohe Anzahl von elektromagnetisch schlecht- oder un- durchdringbaren sowie stark reflektierenden Gegenständen - eine Ortung mittels Faufzeiter- mittlung von elektromagnetischer Strahlung gegebenenfalls unvorhersehbar beeinflusst wird. Die Anzahl der stationären Sende-Empfangseinheiten zur Positionsbestimmung kann überdies reduziert werden (oder diese können auch ganz wegfallen), ohne dass in einigen Ausführungs- formen die Positionsbestimmung verschlechtert werden würde.
Die hier offenbarte Fertigungssteuerung und das hier offenbarte Fertigungssteuerungssystem weist ein Innenraum-Ortungssystem und ein MES (Manufacturing Execution System) auf.
Das MES kann dazu ausgelegt sein, dass Bearbeitungspläne der zu produzierenden Werkstü- cke in ihm angelegt und mit ihm abgearbeitet werden können. Dabei kann das MES ferner dazu ausgelegt sein, den Status der Werkstücke darzustellen. Das bedeutet, dass das MES da zu aus ge legt sein kann, sowohl die Reihenfolge der Bearbeitungsschritte als auch die bereits durchgeführten Bearbeitungsschritte auszugeben. Vorteilhafterweise kann das MES zusätzlich dazu ausgelegt sein, einzelne Bearbeitungspläne den Werkzeugmaschinen zuzuordnen. Vor teilhafterweise kann das MES ferner dazu ausgelegt sein, dass jederzeit manuell oder automa tisiert in die Bearbeitungsschritte eines Bearbeitungsplans eingegriffen werden kann. Das hat den Vorteil, dass während des Fertigungsablaufs von mehreren unterschiedlichen Bearbei tungsplänen sehr flexibel auf unterschiedliche, insbesondere unerwartet auftretende Ereignisse reagiert werden kann. Diese Ereignisse können z. B. sein: Veränderung der Priorität von Be arbeitungsplänen oder Produktionsaufträgen, ein neuer hoch priorisierter Produktionsauftrag, Stornierung eines Produktionsauftrags, fehlendes Material, z. B. bei Falsch-Lieferung, Ausfall einer Maschine, fehlendes Fachpersonal, Unfälle, Feststellen von fehlerhafter Qualität eines Fertigungsschritts etc.
Mit Generieren von elektromagnetischen Signalen ist hier die Umwandlung von elektrischer Leistung, z. B. von einer Gleichstromleistungsversorgung, insbesondere Batterie oder Akku, in elektromagnetische Signale im Radio frequenzbereich oder höheren Frequenzen gemeint, die zum Aussenden an weitere mobile Sende-Empfangseinheiten (allgemein zum Kommuni zieren) geeignet sind. Mit Verarbeiten von elektromagnetischen Signalen ist hier das analoge und/oder digitale Um setzen der elektromagnetischen Signale in Information gemeint, die gespeichert und/oder wei- ter verarbeitet werden kann und zu weiteren Aktionen der mobilen Sende-Empfangseinheiten führen kann.
Die mobilen Sende-Empfangseinheiten und die stationären Sende-Empfangseinheiten weisen demnach elektronische Schaltkreise und eine elektrische Energieversorgung auf und können ausgelegt sein, Daten, die mit den elektromagnetischen Signalen übertragen werden, zu verar beiten.
Die hier offenbarte Fertigungssteuerung und das hier offenbarte Fertigungssteuerungssystem können dazu für die metallverarbeitende Industrie ausgelegt sein. In der metallverarbeitenden Industrie können Werkzeugmaschinen, insbesondere Flachbett- Werkzeugmaschinen, dafür ausgelegt sein, dass sie Werkstücke als Ausgangselemente für nachfolgende Bearbeitungsvor gänge (hierein auch als Bearbeitungsschritt bezeichnet) erstellen. Die Werkstücke können z. B. von einer Stanz- oder Laserschneidmaschine gemäß einem Bearbeitungsplan in ver schiedenen Formen und Stückzahlen aus einem, insbesondere in einer Tafelform vorliegen den, Flachmaterial, beispielsweise einem Blech oder einem Metallgegenstand, z. B. Rohr, Blech oder Stahlplatte, erzeugt werden. Der Bearbeitungsplan kann in einem die Bearbei tungsvorgänge bzw. -schritte überwachenden und steuernden Fertigungssteuerungssystem oder einer Fertigungssteuerung einer Produktionsstätte, insbesondere digital, hinterlegt sein. Der Bearbeitungsplan kann, beispielsweise bei einer Stanz- oder Laserschneidmaschine, An weisungen zur Ansteuerung enthalten, wo, z. B. mit einem Stanzwerkzeug oder Laserschneid strahl, das Material durchtrennt werden soll. Der Bearbeitungsplan kann ferner weite Informa tionen für folgende Bearbeitungsschritte, wie z. B. Umformen, Zusammenfügen, Schweißen, Oberflächenhandlung, etc. aufweisen. Für die durchgeführte und nachfolgende industrielle Bearbeitung der Werkstücke können im Fertigungssteuerungssystem oder in der Fertigungs steuerung alle auszuführenden Bearbeitungspläne, insbesondere digital, abgelegt sein. In ei nem digitalen Bearbeitungsplan kann die entsprechende Information entsprechend der Auf tragsinformation zur industriellen Bearbeitung von Werkstückverbunden hinterlegt sein. Die Hierin erwähnten Endprodukte haben alle Bearbeitungsschritte gemäß zugeordnetem Bearbei tungsplan durchlaufen. Die hierin erwähnte Analyseeinheit kann insbesondere ein elektronischer Schaltkreis sein, der Signale verarbeitet, und zwar je einzeln für sich, untereinander kombinierend oder beides. Die Analyseeinheit kann insbesondere gemäß vorgegebener oder einstellbarer analoger oder digi- taler Schwellen Analysen durchführen. Die Analyseeinheit kann insbesondere einen Speicher, eine arithmetisch- logische Berechnungsvorrichtung, und Ein- und Ausgangsanschlüsse und/oder Geräte aufweisen.
Die hierin als„vorübergehend positionsbekannte mobile Sende-Empfangseinheit“ beschriebe ne Sende-Empfangseinheit ist eine Sende-Empfangseinheit aus der Gruppe der mobilen Sen- de-Empfangseinheiten, deren Position während des Positionsbestimmungsvorgangs der Ana lyseeinheit bekannt ist. Insbesondere kann die vorübergehend positionsbekannte mobile Sen de-Empfangseinheit dazu während des Positionsbestimmungsvorgangs stationär sein, das heißt, sie bewegt sich (im Wesentlichen) nicht im dreidimensionalen Raum. Häufig sind ins besondere in der metallverarbeitenden Industrie viele der mobilen Sende-Empfangseinheit für einen gewissen Zeitraum von Sekunden oder Minuten oder auch Stunden ortsfest, das heißt, stationär. Die Analyseeinheit kann dazu ausgebildet sein, eine oder mehrere solcher mobilen Sende-Empfangseinheiten zu erkennen und diese gezielt zur Positionsbestimmung von zu ortenden Sende-Empfangseinheiten zu verwenden.
Die„vorübergehend positionsbekannte mobile Sende-Empfangseinheit“ muss aber nicht zwingend während des Positionsbestimmungsvorgangs stationär sein. Die Laufzeitbestim mung kann innerhalb weniger Millisekunden erfolgen, so dass insbesondere langsame Positi onsänderungen sich nicht störend auswirken. Mit der Laufzeitbestimmung zwischen einer vorübergehend positionsbekannten mobilen Sende-Empfangseinheit und der zu ortenden mo bilen Sende-Empfangseinheit kann der der Abstand zwischen den beiden Sende- Empfangseinheit bestimmt werden. Damit lässt sich die Positionsbestimmung der
zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit auch dann ermitteln, wenn sich die vorüberge hend positionsbekannte mobile Sende-Empfangseinheit im dreidimensionalen Raum bewegt, beispielsweise sehr langsam und berechenbar bewegt. Zumindest kann sich die Positionsbe stimmung durch einen derartigen Einsatz und Einbezug der Signale in die Analyse weiter ver bessern. Es können zur Verbesserung der Positionsbestimmung mehrere redundante Positionsbestim mungen vorgenommen werden und miteinander abgeglichen werden, auch wenn nur wenige stationäre Sende-Empfangseinheiten vorgesehen sind.
In einem weiteren Aspekt ist ein Innenraum-Ortungssystem zur Unterstützung der Fertigungs- Steuerung von Prozessabläufen bei der industriellen Fertigung von Werkstücken, insbesondere in der Metall- und/oder Blechverarbeitung, eingerichtet. Das Innenraum-Ortungssystem um fasst mehrere mobile Sende-Empfangseinheiten, die für die Bestimmung ihrer Positionen im dreidimensionalen Raum zum Aussenden und Empfangen, und insbesondere auch zum Verar beiten und Generieren, von elektromagnetischen Signalen ausgebildet sind und denen im Rahmen von Prozessabläufen jeweils ein Objekt aus einer Gruppe von Objekten, die eigen ständig oder angetrieben Bewegungen im dreidimensionalen Raum in einer oder in mehreren Dimensionen ausführen können, räumlich derart zugeordnet ist, dass die Position einer mobi len Sende-Empfangseinheit Ortsinformation für das zugeordnete Objekt darstellt. Das Innen raum-Ortungssystem umfasst ferner einer Analyseeinheit, die dazu ausgebildet ist, aus Lauf zeiten der elektromagnetischen Signale zwischen als vorübergehend positionsbekannte, insbe sondere vorübergehend stationäre, mobile Sende-Empfangseinheiten identifizierten mobilen Sende-Empfangseinheiten die Position einer als zu ortende mobile Sende-Empfangseinheit identifizierten Sende-Empfangseinheit in einem Positionsbestimmungsvorgang zu bestimmen, um eine Nachverfolgung einer Bewegung eines Zielobjekts, das der zu ortenden mobilen Sen de-Empfangseinheit aus der Gruppe von Objekten zugeordnet ist, durchzuführen.
In einem weiteren Aspekt umfasst ein Fertigungssteuerungssystem zur Steuerung von Ferti gungsprozessen in einer Produktionsstätte, insbesondere einer metall- und/oder blechverarbei tenden Industriefertigungsanlage, ein derartiges Innenraum-Ortungssystem. Das Innenraum- Ortungssystem ist als Teil des Fertigungssteuerungssystems zum Bereitstellen von Daten zur Position von mindestens einer mobilen Sende-Empfangseinheit in der Produktionsstätte aus gebildet. Das Fertigungssteuerungssystem ist dazu ausgebildet, die gewonnene Position der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit, die mindestens einem Objekt zugeordnet ist, in die Fertigungssteuerung einzubeziehen. Das Fertigungssteuerungssystem kann ferner zur Durch führung der hierin offenbarten Verfahren eingerichtet sein.
Ferner kann das Innenraum-Ortungssystem mindestens eine räumlich fest installierte Sende- Empfangseinheit umfassen, die zur Positionsbestimmung der zu ortenden mobilen Sende- Empfangseinheit beitragen kann. Entsprechend kann ein Ortungsbereich, in dem die Analy seeinheit Positionsbestimmungsvorgänge durchführen kann, von den mobilen Sende- Empfangseinheiten in Abhängigkeit von den Positionen der vorübergehend positionsbekann ten, insbesondere vorübergehend stationären, mobilen Sende-Empfangseinheiten und der mindestens einen räumlich fest installierten Sende-Empfangseinheit aufgespannt werden.
Mindestens eine der mobilen Sende-Empfangseinheiten kann eine Anzeigeeinheit aufweisen, die zum Anzeigen von Information eines Objekts, das einer der mobilen Sende- Empfangseinheiten zugeordnet ist, und/oder zum Anzeigen der Position einer der mobilen Sende-Empfangseinheiten, insbesondere der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit, in einem Lageplan der Produktionsstätte ausgebildet ist.
Die mobilen Sende-Empfangseinheiten können Positionssignalmodule als Teil eines Ortungs systems ausgebildet sind, das im Bereich von 1 bis 200 GHz Sende- und Empfangsfrequenz arbeitet. Das Ortungssystem kann insbesondere auf“Ultra Wide Band (UWB)”-Technologie basieren. Mindestens eines der Positionssignalmodule kann dazu ausgebildet sein, Energie aus einer Energiequelle der zugehörigen Sende-Empfangseinheit für den Betrieb zu empfangen und/oder Zeitverzögerungen zwischen empfangenen und gesendeten Signalen einzustellen.
Ein Positionssignalmodul umfasst z. B. eine Signalempfangseinheit, eine Signalsendeeinheit und ein Antennensystem zum Empfangen und Abstrahlen von Signalen. Ferner kann das Posi tionssignalmodul eine Signalverarbeitungseinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, empfan gene Signale zu verarbeiten und die Abstrahlung von Signalen zu veranlassen. Ferner kann es die Energiequelle der zugehörigen Sende-Empfangseinheit umfassen.
In einigen Ausführungsformen kann mindestens eine der mobilen Sende-Empfangseinheiten ein Sensorsystem umfassen. Das Sensorsystemkann dazu eingerichtet sein, ein Zustandssignal zu erzeugen, wenn ein Zustand der mobilen Sende-Empfangseinheiten erfasst wird, bei dem die mobile Sende-Empfangseinheit zu einer Positionsbestimmung beitragen kann.
Für einen Positionsbestimmungsvorgang können die Positionen der insbesondere nicht bewegten, vorübergehend positionsbekannten, insbesondere vorübergehend stationären, mobi len Sende-Empfangseinheiten in einem Produktionsstätten-Koordinatensystem referenziert werden, wodurch die Position der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit im Produkti- onsstätten-Koordinatensystem bestimmt wird. In einigen Ausführungsformen kann ein Ortungsbereich, in dem die Analyseeinheit Positions- bestimmungsvorgänge für die zu ortende mobile Sende-Empfangseinheit durchführen kann, in Abhängigkeit von den Positionen der vorübergehend positionsbekannte, insbesondere vo- rübergehend stationären, mobilen Sende-Empfangseinheiten aufgespannt werden. Dabei kann mindestens eine räumlich fest installierte Sende-Empfangseinheit zur Positionsbestimmung der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit beitragen. Ein Ortungsbereich, in dem die Analyseeinheit Positionsbestimmungsvorgänge für die zu ortende mobile Sende- Empfangseinheit durchführen kann, kann in Abhängigkeit von den Positionen der vorüberge- hend positionsbekannte, insbesondere vorübergehend stationären, mobilen Sende- Empfangseinheiten und der mindestens einen räumlich fest installierten Sende- Empfangseinheit aufgespannt werden. Die Positionen der mobilen Sende-Empfangseinheiten können von der Analyseeinheit vermessen werden. Dies geschieht insbesondere nach Ab- schluss von Bewegungen der mobilen Sende-Empfangseinheiten. Zugehörige Positionsdaten sätze von vorübergehend positionsbekannte, insbesondere vorübergehend stationären, mobilen Sende-Empfangseinheiten werden in der Analyseeinheit abgelegt, wodurch der Ortungsbe- reich dynamisch in seinen Ausmaßen, und insbesondere auch eine Messgenauigkeit der Innen- raum-Ortung, in Abhängigkeit von den Positionen der vorübergehend positionsbekannte, ins- besondere vorübergehend stationären, mobilen Sende-Empfangseinheiten variiert.
Ein Beginn und ein Ende einer Bewegung der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit kann mit den vorübergehend positionsbekannte, insbesondere vorübergehend stationären, mo bilen Sende-Empfangseinheiten und/oder mit einem Sensorsystem erfasst werden, das in der jeweiligen zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit vorgesehen ist.
In Weiterbildungen kann ein Untergruppen-Ortungsbereich von einer Untergruppe von mobi- len Sende-Empfangseinheiten aufgespannt werden. Der Untergruppen-Ortungsbereich kann durch Übertragen von Positionsinformation der Untergruppe der mobilen Sende- Empfangseinheiten an eine weitere Analyseeinheit eines weiteren Ortungssystems übergeben werden. Sie können dort mit mobilen Sende-Empfangseinheiten der weiteren Analyseeinheit einen Ortungsbereich der weiteren Analyseeinheit vergrößem/aufspannen.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt des Einbindens der bestimmten Ortsinfor mation des Zielobjekts in die Fertigungssteuerung ein räumlich festes Zuordnen der mobilen Sende-Empfangseinheiten zu je einem Objekt einer Gruppe von Objekten. Die mobile Sende- Empfangseinheit kann insbesondere am Objekt befestigt werden oder sie kann in einem räum lichen Umgebungsbereich des Objekts abgelegt werden. Die Gruppe von Objekten umfasst z. B. ein Werkstück, ein Transportmittel für Werkstücke, eine, insbesondere mobile, Werkzeug- maschine, ein, insbesondere mobiles, Werkzeug oder einen an der Fertigung beteiligten Wer ker. Die Position einer mobilen Sende-Empfangseinheit kann so spezifische Ortsinformation für das zugeordnete Objekt im Ortungsbereich, insbesondere in einem Produktionsstätten- Koordinatensystem, darstehen.
Die hierin vorgeschlagene Vorgehensweise überkommt die strikte Trennung zwischen positi onsbekannte, insbesondere vorübergehend stationären (ortsfesten), Einheiten und zu lokalisie renden ortsveränderlichen Einheiten. Dies wird durch ein initiales Einmessen der Positionen von mobilen Sende-Empfangseinheiten in ein Koordinatensystems einer Produktionsstätte, z. B. einer Fertigungshalle möglich, nach dem sie als vorübergehend positionsbekannte, insbe sondere vorübergehend stationäre mobile Sende-Empfangseinheiten für die Ortung zur Verfü gung stehen.
Durch die Universalität der mobilen Sende-Empfangseinheiten entfällt ferner die aufwändige initiale Installation von stationären (ortsfesten) Einheiten und es werden prinzipiell weniger Gerätearten (nur noch eine Art, und zwar die mobile Sende-Empfangseinheit) benötigt. Zu dem kann eine vollständige Abdeckung der Produktionsstätte über die Menge der sich im Um laufbefindenden mobilen Sende-Empfangseinheiten realisiert werden.
Es ergibt sich ein robusteres Innenraum-Ortungssystem durch die große Redundanz der vielen mobilen Sende-Empfangseinheiten. Überdies ist eine einfache Ausdehnung des Ortungsberei ches möglich, da über die mobilen Sende-Empfangseinheiten eine Fortsetzung der Signalkette erfolgen kann, beispielsweise in einen Bürobereich (z. B. in den Steuerungsbereich 30 in Fig. 4) oder in eine benachbarte Halle.
Weitere Vorteile von hierin offenbarten Aspekten betreffen die erleichterte, energiesparende Einbindung einer auf mobilen Sende-Empfangseinheiten basierenden Innenraum-Ortung in Fertigungsprozesse. Derartige Innenraum- Ortungssysteme erlauben die detaillierte Abbildung von Materialflüssen in der Fertigung innerhalb einer Fertigungshalle in die digitale Prozessverarbeitung. Die Or tungssysteme vereinfachen dabei die Lokalisierung der an der Fertigung teilnehmenden Ob jekte/Personen im Produktionsumfeld. So können zeitaufwändige Suchvorgänge von Werk stücken, Werkzeugen oder Personen durch das Innenraum-Ortungssystem verringert werden.
Die hierin offenbarten Konzepte basieren auf der Verwendung eines 2D-/3D-Innenraum (in- door)-Ortungssystems als Ausgangsbasis für die ortsabhängige Informationsverarbeitung. Das Innenraum-Ortungssystem übermittelt an das Fertigungssteuerungssystem, das ein MES (Ma nufacturing Execution System) umfasst kontinuierlich Positionsdaten von mobilen zu orten den Einheiten, wenn diese in einem Ortungsmodus betrieben werden.
Hierin werden Konzepte offenbart, die es erlauben, zumindest teilweise Aspekte aus dem Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ergeben sich weitere Merkmale und deren Zweckmäßigkeiten aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figu ren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine beispielhafte schematische Darstellung eines Fertigungssteuerungssystems mit einem Innenraum-Ortungssystem,
Fig. 2 eine Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit,
Fig. 3 eine Darstellung einer weiteren beispielhaften zu ortenden mobilen Sende- Empfangseinheit auf einem Transportwagen für Werkstücke,
Fig. 4 einen beispielhaften digitalen Fageplan einer Fertigungshalle und
Fig. 5 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des energieoptimierten Betriebs von mobilen Sende-Empfangseinheiten.
Innenraum-Ortungssysteme können auf verschiedenen Technologien aufbauen. Diese umfas sen unter anderem: Ultra Wide Band (UWB)-Ortungssysteme, Bluetooth Fow Energy (BFE)- Ortungssysteme und WFAN-basierte Ortungssysteme. Die Technologien unterscheiden sich unter anderem in ihrer Genauigkeit und Schnelligkeit bei der Positionsbestimmung sowie im Aufwand der Installation oder Integration in eine Fertigungsstätte. Einige Technologien be stimmen auf Basis von Feldstärkenmessung und Triangulation die Position von mobilen Sen de-Empfangseinheiten im Raum. Andere Technologien nutzen Faufzeitverfahren zur Positi- onsbestimmung von mobilen Einheiten. Die Verfahren können sich hinsichtlich Genauigkeit, Robustheit und Stromverbrauch unterscheiden.
Befindet sich die zu ortende mobile Sende-Empfangseinheit jedoch im Umfeld eines bei- spielsweise manuellen Arbeitsplatzes und wird sie dort zum Nachverfolgen der Bewegung beispielsweise eines Werkers eingesetzt, wird eine hohe Abtastrate der Position benötigt, um eine ausreichende Datendichte zu realisieren. Verlässt die zu ortende mobile Sende- Empfangseinheit die Fertigungsstätten und wird zum Beispiel auf ein Transportmittel, wie ein Lastkraftwagen oder ein Zug, verladen, so verliert die zu ortende mobile Sende- Empfangseinheit den Kontakt zum UWB-Ortungssystem und aktiviert das GPS- Ortungssystem bis zum nächsten Kontakt mit einem UWB-Ortungssystem, das z. B. mit ei- nem BLE-System hergestellt wurde.
Eine im Transportmittel vorgesehene Sende-Empfangseinheit eines BLE- oder UWB-Systems kann die bloße Anwesenheit der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit registrieren und die Zuordnung zum Transportmittel herstellen. Damit kann während des Transports die Or tung durch das GPS-Ortungssystem des Tramsportmittels durchgeführt werden.
In Zusammenhang mit den Figuren wird nachfolgend die hierin vorgeschlagene Unterstützung der Fertigungssteuerung von Prozessabläufen bei der industriellen Fertigung von Werkstücken mit hinsichtlich des Energieverbrauchs angesteuerten mobilen Sende-Empfangseinheiten bei spielhaft erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Fertigungssteuerungssystem 1, das ein MES (Manufacturing Exe- cution System) 3 und ein Innenraum-Ortungssystem 5 (hierin kurz Ortungssystem) umfasst.
Allgemein dient das MES 3 der Steuerung von Prozessabläufen/Fertigungsschritten bei der industriellen Fertigung von Werkstücken mit Werkzeugmaschinen 7. Das MES 3 ist z. B. mit einer oder mehreren in einer Fertigungshalle positionierten Werkzeugmaschinen 7 über kabel lose oder kabelgebundene Kommunikationsverbindungen 9 verbunden. Dazu empfängt das MES 3 Informationen über die Prozessabläufe/Fertigungsschritte sowie Statusinformationen der Werkzeugmaschinen 7. Das MES 3 kann in einer Datenverarbeitungsvorrichtung imple mentiert sein. Bei dieser kann es sich um eine einzelne elektronische Datenverarbeitungsvor richtung (Server) oder um einen Verbund von mehreren Datenverarbeitungsvorrichtungen (Serververbund/Cloud) handeln. Die Datenverarbeitungsvorrichtung oder der Verbund kann örtlich in der Fertigungsstätte vorgesehen werden oder außerhalb dezentral aufgebaut werden.
Das Ortungssystem 5 ist dazu ausgebildet, eine Innenraum-Positionsbestimmung mithilfe von mobilen Sende-Empfangseinheiten (auch als Mobileinheiten des Ortungssystems bezeichnet) durchzuführen, wobei eine der mobilen Sende-Empfangseinheiten in seiner Position bestimmt werden soll. Beispielsweise ist in Fig. 1 eine zu ortende mobile Sende-Empfangseinheit 15' gezeigt. Das Ortungssystem 5 verwendet hierzu mehrere mobile (d.h., örtlich bewegliche, aber vorübergehend positionsbekannte, insbesondere vorübergehend stationäre) Sende- Empfangseinheiten 15 und optional zusätzlich stationäre (d.h., räumlich fest installierte) Sen de-Empfangseinheiten 13. Das Ortungssystem 5 wirkt mit dem MES 3 hinsichtlich der Ferti gungssteuerung zusammen. Die zu ortende mobile Sende-Empfangseinheit 15' wird über die Sende-Empfangseinheiten 13, 15 z. B. mittels Laufzeitanalyse geortet. Die mobilen Sende- Empfangseinheiten 15, deren Positionen bekannt sind und die sich vorübergehend nicht be wegen, werden als quasi stationäre Sende-Empfangseinheiten eingesetzt. Vorübergehend be trifft in diesem Zusammenhang einen Zeitraum, der benötigt wird, ein Positionsbestimmungs vorgang durchzuführen. Dieser Zeitraum kann hier zusätzlich zur reinen Messzeit die Zeit umfassen, die für die Kommunikation und Einbindung von Information über die vorüberge hend positionsbekannte, insbesondere vorübergehend stationäre, Sende-Empfangseinheit be nötigt wird. Dies ebtrifft z. B. die Übertragung/Gewinnung der Positionsinformation zur vo rübergehend positionsbekannte, insbesondere vorübergehend stationären, mobilen Sende- Empfangseinheit, d. h., wo diese sich befindet, sowie von evtl zeitlichen Aspekten, wie seit wann ist sie stationär und wie lange wird sie evtl stationär bleiben.
Im Unterschied zu den mobilen Sende-Empfangseinheiten 15, deren Positionen sich in Ab hängigkeit des Betriebs der Fertigungsstätte immer wieder ändern, sind stationäre Sende- Empfangseinheiten 13 üblicherweise an der Hallendecke, an Hallenwänden, Werkzeugma schinen 7, Lagerstrukturen etc. ortsfest in der Fertigungsstätte installiert. Die Positionen dieser stationären Sende-Empfangseinheiten 13 sind zum Beispiel in einem digitalen Lageplan der Fertigungshalle hinterlegt (siehe auch Fig. 4).
Mithilfe der eingangs angesprochenen UWB-Technologie kann die Positionsbestimmung mit einer Genauigkeit von z. B. unter 30 cm auch in einer von GPS-Satellitensignalen nicht er reichbaren Fertigungshalle erfolgen. Für eine lokal erhöhte Genauigkeit kann in einzelnen Bereichen eine erhöhte Dichte von Sende-Empfangseinheiten 13 für eine genauere Ortung vorliegen.
Für die Positionsbestimmung weist das Innenraum-Ortungssystem 5 ferner eine Analyseein heit 11 auf. Die Analyseeinheit 11 ist z. B. dazu ausgebildet, Laufzeiten von elektromagneti schen Signalen zwischen den Sende-Empfangseinheiten 13, 15 und der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit 15' zu bestimmen. Aus den Laufzeiten leitet die Analyseeinheit 11 die Position der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit 15' in der Fertigungshalle ab und stellt die Daten zur Position der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit 15' (Positionsda ten) dem MES 3 zur Verfügung. Beispielsweise kann die Analyseeinheit 11 als ein Teil des MES 3 ausgebildet sein, in dem die gemessenen Positionen mit im MES 3 ebenfalls vorlie genden Datensätzen abgeglichen werden. Das Innenraum-Ortungssystem zeichnet sich dabei dadurch aus, dass die Positionsbestimmung der mobilen Sende-Empfangseinheiten allein durch die Analyseeinheit, also ohne manuelle Interaktion, erfolgen kann.
Die mobilen Sende-Empfangseinheiten 15 (und optional die stationären Sende- Empfangseinheiten 13) können beispielsweise dazu eingerichtet sein, an die zu ortenden mo bilen Sende-Empfangseinheiten UWB-Radiosignale zu senden und von diesen UWB- Radiosignale zu empfangen. Werden die Distanzen von einer zu ortenden mobilen Sende- Empfangseinheit zu mehreren Sende-Empfangseinheiten 15 ermittelt, deren Ort jeweils zum Zeitpunkt der Messung bekannt ist, kann der räumliche Ort der zu ortenden mobilen Sende- Empfangseinheit in Bezug zu den Sende-Empfangseinheiten 15 z. B. durch Triangulation be stimmt werden. Die Distanz zwischen einer zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit 15' und einer vorübergehend positionsbekannten, insbesondere vorübergehend stationären, Sende- Empfangseinheit 15, kann durch die Zeit bestimmt werden, die das Signal zum Überwinden der Distanz zwischen den beiden Einheiten benötigt.
Für eine Laufzeitbestimmung können die Sende-Empfangseinheiten 13, 15 über hochgenaue Uhren verfügen, die die Zeit auf wenige oder sogar nur Bruchteile von ns genau bestimmen können. Auch wenn die Uhren in den Sende-Empfangseinheiten 13, 15 hochgenau sind, so sind die Uhren noch nicht zwingend synchronisiert. Es können unterschiedliche Verfahren der Synchronisation von Uhren oder der Elimination von Fehlem folgend aus dem asynchronen Uhrenverlauf eingesetzt werden. So kann beispielsweise eine der Sende-Empfangseinheiten 13, 15, z. B. als Master-Positionsbestimmungseinheit, ein Signal zu einer ersten Zeit Tl und ein zweites Signal zu einer zweiten Zeit T2 versenden. Den mobilen Sende- Empfangseinheiten 15 kann der Zeitunterschied T2-T1 bekannt sein oder zusammen mit den Signalen übermittelt werden, so dass sie sich mit der Zeit der anderen Sende- Empfangseinheiten 13, 15 synchronisieren können. Alternativ kann die Master- Positionsbestimmungseinheit zwei Signale in einem vorbekannten zeitlichen Abstand Ta sen den. In diesem Fall kann die Sende-Empfangseinheit 13, 15 (oder die Analyseeinheit 11) an hand ihrer eigenen Zeitmessung mit ihrer eigenen Uhr vom Empfang des ersten Signals bis zum Empfang des zweiten Signals die Synchronisationsabweichung ermitteln und aus der Distanzmessung herausrechnen. Der zeitliche Abstand zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal sollte gering sein, sodass sich die zu ortende mobile Sende-Empfangseinheit 15' in dieser Zeit nicht örtlich wesentlich bewegt hat. Der zeitliche Abstand kann von der mo bilen Sende-Empfangseinheit so gewählt werden, dass er ein vorgegebenes Vielfaches oder ein vorgegebener Bruchteil der Zeit ist, die die mobile Sende-Empfangseinheit benötigt vom Empfang eines Signals, auf das es antworten soll, bis zur Ausgabe des ersten Signals.
Ortsfest installierte Sende-Empfangseinheiten 13 können ferner über kabellose oder kabelge bundene Kommunikationsverbindungen mit der Analyseeinheit 11 verbunden sein. Mobile Sende-Empfangseinheiten können beispielsweise (nur) über stationäre Sende- Empfangseinheiten 13 kommunizieren. Alternativ oder zusätzlich können sie eigenständig über weitere Kommunikationsverbindungen 9 (zum Beispiel eine WL AN- Verbindung oder eine BLE- Verbindung) mit der Analyseeinheit 1 l/dem MES 3 kommunizieren.
Die Analyseeinheit 11 kann beispielsweise als eine zentrale Master- Positionsbestimmungseinheit (auch als“Server” bezeichnet) dienen. Diese definiert bei spielsweise einen Kommunikationsrahmen für die UWB-Kommunikation. Der Kommunikati onsrahmen beinhaltet u. a. die Sendezeit des Rahmens/der UWB-Radiosignale. In einer bei spielhaften Umsetzung der Innenraum-Ortung übermittelt eine der Sende-Empfangseinheiten 13, 15 als Master-Positionsbestimmungseinheit für eine Positionserfassung einer zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit 15' den Kommunikationsrahmen an die Sende- Empfangseinheiten 13, 15. Dieser Kommunikationsrahmen wird für den Signalaustausch des Positionsbestimmungsvorgangs zwischen den z. B. nur mobilen Sende-Empfangseinheiten 15 genutzt. Die Position der stationären Sende-Empfangseinheiten 13 bezüglich der Master- Positionsbestimmungseinheit ist den Sende-Empfangseinheiten beispielsweise durch eine Ab frage einer zentralen Datenbank bekannt, sodass den Sende-Empfangseinheiten sowie der Analyseeinheit 11 der Zeitversatz zwischen Senden und Empfangen des UWB-Radiosignals über die Signallaufzeit bekannt ist.
Nach einem vorbestimmten Zeitintervall, z. B. 100 ms, übermittelt die Master- Positionsbestimmungseinheit einen zweiten Kommunikationsrahmen, der von den Sende- Empfangseinheiten empfangen wird. Durch Erfassung der Zeit vom Beginn des Empfangs des ersten Rahmens bis zum Beginn des Empfangs des zweiten Rahmens ist den Sende- Empfangseinheiten bekannt, was die Master-Positionsbestimmungseinheit z. B. genau unter 100 ms versteht. Die Sende-Empfangseinheiten können so die Frequenz ihrer Zeitbestim mungseinheiten mit der Master-Positionsbestimmungseinheit synchronisieren.
Nach unterschiedlichen, vorher konfigurierten Zeitintervallen (gemessen ab dem Empfang des zweiten Frames) senden mobile Sende-Empfangseinheiten 15 einen Antwortframe. Beispiels weise sendet ein“Tag 1” nach 10 ms, ein“Tag 2” nach 20 ms, ein“Tag 3” nach 30 ms, etc. Diese Funkübertragung wird von den Sende-Empfangseinheiten empfangen und der exakte Empfangszeitpunkt in Bezug auf den Sendebeginn des zweiten Frames der Master- Positionsbestimmungseinheit an die Analyseeinheit 11 übermittelt. Die Analyseeinheit 11 ermittelt dann z. B. über Trilaterations verfahren die Positionsdaten der Positionen der zu or tenden mobilen Sende-Empfangseinheiten 15' und gibt diese an das MES 3 weiter.
Über die beispielhaft zuvor beschriebene Analyse von Laufzeiten und Trilateration kann das Innenraum-Ortungssystem 5 die Position einer oder mehrere zu ortenden mobilen Sende- Empfangseinheiten 15' über die Sende-Empfangseinheiten 13, 15 unter Verwendung der UWB-Technologie erfassen. Die UWB-Technologie nutzt Frequenzbereiche von z.B. 3 GHz bis 5 GHz, wobei die UWB-Technologie einen relativ großen Frequenzbereich zur Ausbil dung von zeitlich scharf begrenzten Signalverläufen (Kommunikationsrahmen) nutzt. Um nämlich ein Objekt, das Radiowellen aussendet, möglichst exakt lokalisieren zu können, benö tigt man ein Signal mit sehr steilen Flanken. D. h., das Signal stellt eher einen rechteckformi- gen Signalverlauf über die Zeit dar als einen sinusförmigen Verlauf. Dazu benötigt man ein Signal, bei dem mehrere sinusförmige Signale mit unterschiedlichen Frequenzen überlagert sind. Denn aus mehreren Sinussignalen mit unterschiedlichen Frequenzen kann ein Signal geformt werden, das eine steile Flanke besitzt und einem im Wesentlichen rechteckförmigen Verlauf über die Zeit angenähert werden kann. Das bedeutet, dass mehrere Frequenzen aus einem breitbandigen Frequenzspektrum zur Verfügung stehen müssen, um ein Signal zu for- men. Entsprechend eignet sich für die exakte Lokalisierung insbesondere die UWB- Technologie, die über ein breitbandiges Frequenzspektrum verfügt. Die Technologie und die verwendbaren Frequenzbänder der UWB-Technik sind beispielsweise in dem Standard„IEEE 802.15 -2015“ beschrieben.
Die Figuren 2 und 3 zeigen beispielhafte mobile Sende-Empfangseinheiten 15A, 15B, die zum einen geortet werden können und zum anderen als vorübergehend positionsbekannte, insbe- sondere vorübergehend stationäre, mobile Sende-Empfangseinheiten 15A, 15B in einem Posi- tionsbestimmungsvorgang eingesetzt werden können. Die mobilen Sende-Empfangseinheiten 15A,15B können als unabhängige Einheiten im Prozessablauf bei der Fertigung eingesetzt werden. Allgemein können mobile Sende-Empfangseinheiten von Personen in der Fertigung getragen oder an Hilfsmitteln wie Transportwagen, Maschinen und Werkzeugen angebracht werden, um Vorgänge zu unterstützen und/oder zu erfassen. Z. B. können sie einem oder meh reren Werkstücken 23 räumlich zugeordnet, auf einem Ablagebereich 24 eines Transportwa gens 21 abgelegt (siehe Fig. 3) und dann von einem Bediener zusammen mit den zugeordne ten Werkstücken 23 von Bearbeitungsschritt zu Bearbeitungsschritt/von Werkzeugmaschine 7 zu Werkzeugmaschine 7 mitgeführt werden.
Zur Interaktion eines Bedieners mit den mobilen Sende-Empfangseinheiten 15A, 15B weisen diese z. B. eine elektronisch ansteuerbare Anzeige 17, beispielsweise ein E-Ink-Display (auch als elektronische Papier- Anzeige bezeichnet) auf. Dieses dient zur Ausgabe von z. B. Informa tionen zum Auftrag, lesbar für Mensch und/oder Maschine, codiert und/oder in Schriftform und/oder als Figur. Beispielsweise empfängt die mobile Sende-Empfangseinheit 15B Informa tionen über die Anzahl der abgelegten Werkstücke 23, noch fehlende Werkstücke, einen nach folgenden Bearbeitungsschritt, einen zugrundeliegenden Auftrag (Kunde), Soll-Material etc. und gibt diese auf einer Anzeige 17 aus. Die Anzeige 17 kann ferner als Signalabgabevorrich tung für eine Rückmeldung an den Benutzer genutzt werden. Weitere Beispiele von Signalab gabevorrichtungen sind LEDs und Lautsprecher.
Üblicherweise wird die Elektronik der mobilen Sende-Empfangseinheiten 15A, 15B mit einer Batterie oder einem Akku betrieben.
Während der Fertigung stellen die mobilen Sende-Empfangseinheiten 15A, 15B zu ortende oder zur Ortung beitragende mobile Sende-Empfangseinheiten dar, wenn ihre Position erfasst und verarbeitet werden soll oder sich vorübergehend nicht ändert. Ferner können sie, wenn sie vorübergehend nicht bewegt werden, als quasi stationäre Sende-Empfangseinheiten zu einem Positionsbestimmungsprozess beitragen.
Eine mobile Sende-Empfangseinheit kann in ihrer allgemeinen Form eine Signalausgabevor richtung 18 aufweisen. Dies kann eine lichtemittierende Vorrichtung, z.B. eine LED, eine schallemittierende Vorrichtung, z.B. ein Signalgeber, Piezosummer, Lautsprecher, Ultra schallsender, ein Sender für elektrische, magnetische oder elektromagnetische Signale etc. sein.
Eine mobile Sende-Empfangseinheit kann ferner in ihrer allgemeinen Form eine Vorrichtung zum Durchführen taktiler Bewegungen aufweisen, wie z.B. vibrieren, klopfen, zucken.
Eine mobile Sende-Empfangseinheit kann ferner in ihrer allgemeinen Form eine Vorrichtung zum Erkennen von Bewegungen aufweisen, wie z.B. Schütteln, Stoßen, Klopfen, Gestener kennung, z. B. einen Beschleunigungssensor, MEMS oder Gyrometer.
Des Weiteren kann in mobilen Sende-Empfangseinheiten eine Signaleingabevorrichtung 19 zur Eingabe von Parametern integriert werden. Ein Benutzer kann zur Signaleingabe bei spielsweise eine Taste der mobilen Sende-Empfangseinheit 15 drücken oder einen Code mit einer Kamera 20 der mobilen Sende-Empfangseinheit aufnehmen. Die Signaleingabevorrich tung 19 kann allgemein ein Sensor, insbesondere Lichtsensor, IR-Sensor, Temperatursensor, Drucksensor, insbesondere auch Taster oder Schalter, Geräuschsensor, z.B. Mikrophon oder Ultraschallsensor, oder Sensor für andere elektrische, magnetische oder elektromagnetische Signale etc. sein.
Wie in den eingangs aufgeführten Patentanmeldungen der Anmelderin beispielhaft beschrie ben ist, kann die Bereitstellung von mobilen Sende-Empfangseinheiten in der Fertigung viel fältig genutzt werden.
Z. B. verdeutlicht Fig. 1 ferner schematisch, dass im Fertigungssteuerungssystem 1 Bearbei tungspläne 37 digital abgelegt sind, in denen jeweils Auftragsinformation zur industriellen Bearbeitung von Bearbeitungsplan-spezifischen Werkstücken hinterlegt ist. Ein Bearbeitungs plan 37 umfasst allgemein Auftragsinformation, die beispielsweise in Form von Geometrieda- tensätzen 37A der dem Auftrag zugrundeliegenden Werkstücke und/oder einem den Auftrag identifizierenden Codierungsdatensatz 37B vorliegt. Ferner kann der Bearbeitungsplan 37 einen oder mehrere Bearbeitungs- und Werkstückparameter der Werkstücke sowie einen digi talen Bearbeitungszeitplan 37C des Auftrags umfassen. Diese Daten können auch einzeln, in Kombination oder alle auf der Anzeige 17 der mobilen Sende-Empfangseinheit angezeigt werden. Zusätzlich können weitere Informationen 37', 37", 37'" (siehe Fig. 2) - z. B. über Sta tus, Material, Auftrag, Kunden, Anzahl der Teile, Fertigungsprozessschritte, insbesondere den aktuellen Fertigungsprozessschritt und/oder den nächsten Fertigungsprozessschritt, Fehler meldung etc. angezeigt werden.
Überdies sind in Fig. 1 Positionsdatensätze 39 angedeutet, die mit einem Innenraum- Ortungssystem für die mobilen Sende-Empfangseinheiten 15 erfasst wurden.
In Fig. 1 wird ferner schematisch verdeutlicht, wie das Innenraum-Ortungssystem 5 mit mobi len Sende-Empfangseinheiten 15 betrieben werden kann. Wie z. B. in Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert wurde, kann einer mobilen Sende-Empfangseinheit 15 im Rahmen von Pro zessabläufen jeweils ein Objekt (wie ein Transportwagen oder eine Untergruppe von Objekten wie Werkstücke eines Auftrags) räumlich zugeordnet werden, sodass die Position der mobilen Sende-Empfangseinheit 15 Ortsinformation für das zugeordnete Objekt darstellt. Eine mobile Sende-Empfangseinheit 15 erlaubt es so, das zugeordnete Objekt (die Untergruppe von Objek ten) nachzuverfolgen, wenn dieses sich eigenständig oder angetrieben im dreidimensionalen Raum (in einer oder in mehreren Dimensionen) bewegt.
Die Objekte können allgemein aus einer Gruppe von beweglichen Objekten stammen, wie sie im Rahmen der industriellen Fertigung von Werkstücken in Produktionsstätten vorliegen. Die Gruppe von Objekten umfasst somit beispielsweise Werkstücke, Transportmittel für Werkstü cke, mobile Werkzeugmaschinen, ein mobiles Werkzeug und an der Fertigung beteiligte Wer ker.
Positionssignalmodule der mobilen Sende-Empfangseinheiten 15 dienen der Innenraum- Ortung. Ein Positionssignalmodul wird in einem Ortungsmodus zum Empfangen, Verarbeiten, Generieren und Aussenden von elektromagnetischen Signalen 63 betrieben, falls die zugehö rige mobile Sende-Empfangseinheit 15 zur Bestimmung der Position mindestens einer der mobilen Sende-Empfangseinheiten 15 im dreidimensionalen Raum in Rahmen der Innenraum- Ortung beitragen soll. Die mobile Sende-Empfangseinheit, deren Position zu bestimmen ist, wird hierin auch als die zu ortende mobile Sende-Empfangseinheit bezeichnet.
Die Analyseeinheit 11 des Ortungssystems ist dazu ausgebildet ist, in einem Positionsbestim mungsvorgang die Position einer zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit 15' aus Lauf zeiten der elektromagnetischen Signale 63 zwischen der zu ortenden mobilen Sende- Empfangseinheit und anderen Sende-Empfangseinheiten zu bestimmen. Dabei können die anderen Sende-Empfangseinheiten eine oder mehrere mobile Sende-Empfangseinheiten 15 umfassen, die sich zumindest vorübergehend für den Positionsbestimmungsvorgang nicht im Raum bewegen. Ferner können die anderen Sende-Empfangseinheiten stationäre Sende- Empfangseinheiten 13 umfassen, die fest in der Fertigungshalle installiert sind. Der Positions- bestimmungsvorgang dient beispielsweise dazu ein Zielobjekt aus der Gruppe von Objekten, dem die zu ortende mobile Sende-Empfangseinheit zugeordnet ist, in seiner Bewegung in der Fertigungshalle zu folgen.
In einigen Ausführungsformen ist ein Positionssignalmodul 61 als Teil eines auf“Ultra Wide Band (UWB)”-Technologie basierenden Ortungssystems ausgebildet.
Das Positionssignalmodul 61 ist mit einer Energiequelle 67A der zugehörigen Sende- Empfangseinheit 15 verbunden, von der es Energie für den Betrieb des (insbesondere UWB-) Ortungsmodus erhält. Insbesondere kann das Positionssignalmodul 61 selbst die Energiequel- le, beispielsweise einen aufladbaren Akku, umfassen.
Ferner kann ein Positionssignalmodul 61 eine Signalempfangseinheit 62A, eine Signalsende- einheit 62B und ein Antennensystem 62C zum Empfangen und Abstrahlen von (insbesondere UWB-) Signalen aufweisen.
Ferner kann ein Positionssignalmodul 61 eine Signalverarbeitungseinheit 67B aufweisen, die dazu eingerichtet ist, empfangene (insbesondere UWB-) Signale zu verarbeiten und die Ab- strahlung von (insbesondere UWB-) Signalen zu veranlassen sowie Zeitverzögerungen zwi- schen empfangenen und gesendeten (insbesondere UWB-) Signalen 63 einzustellen.
Wie ferner in Fig. 1 beispielhaft angedeutet ist, kann eine der mobilen Sende- Empfangseinheiten 15 ein Sensormodul 73 aufweisen. Das Sensormodul 73 ist dazu einge- richtet, ein Zustandssignal zu erzeugen, wenn ein Zustand der mobilen Sende- Empfangseinheiten 15 erfasst wird, bei dem die mobile Sende-Empfangseinheit 15 zu einer Positionsbestimmung beitragen kann.
Beispielsweise kann das Sensormodul 73 ein Zustandssignal 75 an das Positionssignalmodul 61 abgeben, damit dieses dann aktiv der Analyseeinheit 11 meldet, dass es zur Positionsbe- stimmung als quasi-stationäre Einheit eingesetzt werden kann. Das Sensormodul 73 kann ei- nen oder mehrere Sensoren, wie ein Beschleunigungssensor, ein Lagesensor, ein Magnetsen sor aufweisen. Das Sensormodul 73 kann beispielsweise zum Erfassen eines räumlich statio- nären Ruhezustands der mobilen Sende-Empfangseinheit 15 ausgebildet sein, wobei es wäh rend des Erfassens des räumlich stationären Ruhezustands kontinuierlich das Zustandssignal 75 ausgibt.
Fig. 4 zeigt eine Aufsicht eines digitalen Lageplans 25 einer beispielhaften Fertigungshalle mit mehreren Arbeitsstationen und Werkzeugmaschinen 7. Man erkennt, wie eine große An zahl von über die gesamte Fertigungshalle verteilte mobile Sende-Empfangseinheiten 15 (op tional in Zusammenspiel mit fest installierten Sende-Empfangseinheiten 13) einen Ortungsbe reich 34 über die gesamte Fertigungshalle spannt (inklusive z. B. Büroräume).
Beispiele für Werkzeugmaschinen 7 in der Metall-und Metallverarbeitung sind Schneid-, ins besondere Laserschneidmaschinen, Stanz-, Schleif-, Biegemaschinen etc. Man erkennt in Fig. 4 mehrere stationär montierte Sende-Empfangseinheiten 13 und mehrere momentane Positio nen von mobilen Sende-Empfangseinheiten 15.
Beispielhaft ist im Lageplan 25 ein zu einem sehr geringen Grad vernetzter Arbeitsplatz 26A gezeigt, wie beispielsweise ein Handarbeitsplatz mit einfachen Maschinen, z. B. zum Bohren, Sägen, Fräsen, Biegen, der keine Vernetzung oder nur eine Vernetzung über ein Überwa chungssystem aufweist. Ferner erkennt man in Fig. 4 einen Lagerbereich 26B, in dem Werk stücke, Transportmittel und diesen zugeordnete mobile Sende-Empfangseinheiten 15 für einen Zeitraum zwischengelagert werden können.
Ferner erkennt man im Lageplan 25 (virtuelle - digital eingerichtete) Zonen 27 und (virtuelle - digital eingerichtete) Schranken 29. Die Zonen 27 und Schranken 29 wurden von einem Bediener hinsichtlich der Benutzung der Werkzeugmaschinen 7 und zugehöriger Arbeitsab- läufe definiert. Die Schranken 29 erstrecken sich räumlich (beispielsweise linear) in der Ferti gungshalle und definieren Grenzen, deren Übertreten durch eine mobile Sende- Empfangseinheit spezifische Aktionen auslösen kann. Den Zonen 27 und Schranken 29 kön nen allgemein Werkstück- spezifische bzw. Gegenstand/Bediener- spezifische Eigenschaften zugeordnet werden.
Mit dem Innenraum-Ortungssystem können die Positionen der mobilen Sende- Empfangseinheiten 15 erfasst und im Lageplan 25 angezeigt werden, vorausgesetzt die dem Lageplan 25 zugrundeliegende Fertigungshalle wird vom Ortungsbereich des Innenraum- Ortungssystems umfasst.
In einem im Lageplan 25 eingezeichneten Steuerungsbereich 30 ist die Lage einer Fertigungs steuerungseinrichtung des Fertigungssteuerungssystems 1 angedeutet. Im Steuerungsbereich 30 kann sich die Analyseeinheit 11 befinden sowie Komponenten/Steuerungsprotokolle des Energiebedarferkennungsmoduls. Im Steuerungsbereich 30, als ein Beispiel für Büroräume, kann sich auch eine Datenverarbeitungsvorrichtung 30A (z. B. ein PC) mit einem Bildschirm (Monitor) befinden, auf dem z. B. der in Fig. 4 dargestellte digitale Lageplan 25 angezeigt wird.
FIG. 5 zeigt in einem Flussdiagramm beispielhaft Verfahrensschritte zur Verdeutlichung einer mit einem Innenraum-Ortungssystem unterstützten Fertigung.
Für das Verfahren wird entsprechend eine wie zuvor beschriebene Innenraum-Ortung bereit gestellt. Zum Beispiel werden im Schritt 51A mehrere mobile Sende-Empfangseinheiten 15 bereitgestellt, die für die Bestimmung ihrer Positionen im dreidimensionalen Raum zum Aus senden und Empfangen von elektromagnetischen Signalen ausgebildet sind. Den mobilen Sende-Empfangseinheiten 15 wird im Rahmen von Prozessabläufen jeweils ein Objekt aus einer Gruppe von Objekten räumlich derart zugeordnet. Dabei können die Objekte eigenstän dig oder angetrieben Bewegungen im dreidimensionalen Raum in einer oder in mehreren Di mensionen ausführen. Die Zuordnung bewirkt, dass die Position einer mobilen Sende- Empfangseinheit 15 Ortsinformation für das zugeordnete Objekt darstellt.
In einem Schritt 51B wird einer Analyseeinheit 11 bereitgestellt, die dazu ausgebildet ist, aus Laufzeiten der elektromagnetischen Signale zwischen den mobilen Sende-Empfangseinheiten 15 die Position einer der mobilen Sende-Empfangseinheiten 15 in einem Positionsbestim mungsvorgang zu bestimmen.
In einem Schritt 53 A wird eine der mobilen Sende-Empfangseinheiten 15 als zu ortende mobi- le Sende-Empfangseinheit 15' bestimmt. D. h., die Position der zu ortenden mobilen Sende- Empfangseinheit 15' wird in einem Positionsbestimmungsvorgang bestimmt, der so zur Nach verfolgung einer Bewegung eines Zielobjekts genutzt werden kann. Das Zielobjekt ist hier das Objekt, das der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit 15’ aus der Gruppe von Objekten zugeordnet wurde.
In einem Schritt 53B werden mehrere der mobilen Sende-Empfangseinheiten 15 als vorüber gehend positionsbekannte, insbesondere vorübergehend stationäre, mobile Sende- Empfangseinheiten 15 identifiziert. Diese befinden sich während des Positionsbestimmungs vorgangs örtlich stationär an Positionen, die der Analyseeinheit 11 bekannt sind.
Im Schritt 55 wird die Ortsinformation des Zielobjekts bestimmt, indem eine Positionsbe stimmung der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit 15' durchgeführt wird und zwar mit der Analyseeinheit 11 unter Verwendung der Laufzeiten der elektromagnetischen Signale zwischen den vorübergehend positionsbekannten, insbesondere vorübergehend stationären, mobilen Sende-Empfangseinheiten 15 und der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit 15’.
Im Schritt 57 wird die bestimmte Ortsinformation des Zielobjekts in die Fertigungssteuerung eingebunden.
In den hierin beschriebenen Ortungsverfahren vereint eine mobile Sende-Empfangseinheit zwei Funktionen in einem Gerät: Zum einen kann die Position jeder mobilen Sende- Empfangseinheit mit Hilfe der anderen mobilen Sende-Empfangseinheiten bestimmt werden. Zum anderen kann jede mobile Sende-Empfangseinheit selbst als Ankerpunkt für die Positi onsbestimmung anderer mobiler Sende-Empfangseinheit dienen. Dadurch ergeben sich zwei Anwendungsszenarien für eine mobile Sende-Empfangseinheit: Eine mobile Sende- Empfangseinheit wird ortsveränderlich eingesetzt (z. B. auf einem Transportmittel befestigt), um dieses zu orten. Nachfolgend wird es regelmäßig, insbesondere bei bzw. nach Anschluss von Bewegung, neu eingemessen und somit im Koordinatensystem des Ortungssystems refe- renziert. Ein beispielhaftes Koordinatensystem 33 ist in Fig. 4 in Bezug zum Lageplan 25 an gedeutet. Dadurch kann sie wieder als“Ankerpunkt” (vorübergehend positionsbekannte, ins- besondere vorübergehend stationäre, mobile Sende-Empfangseinheit) zur Messung von weite- ren mobilen Sende-Empfangseinheiten eingesetzt werden.
Durch diese dynamische Veränderung von Ankerpunkten lässt sich der Ortungsbereich, in dem eine gute Ausleuchtung durch mobile Sende-Empfangseinheiten gegeben ist, dynamisch definieren. Der Ortungsbereich kann so den spezifischen Anforderungen in einer momentanen Produktionsumgebung angepasst werden. Insbesondere können mit dieser Art der Verkettung von Signalen auch schwer zugängliche oder abgeschattete Bereiche ausgeleuchtet werden und damit eine umfassende Abdeckung der Produktionsstätte sichergestellt werden.
Die lokale Sensorik der mobilen Sende-Empfangseinheiten in Kombination mit relativen Messungen zwischen mobilen Sende-Empfangseinheiten erlaubt eine robuste Schlussfolge- rung, welche mobilen Sende-Empfangseinheiten gerade ortsfest sind und welche gerade in Bewegung sind. Ortsfeste Geräte dienen zur Referenzierung (Positionsbestimmung) zum Ko- ordinatensystem der Produktionsstätte, während bewegliche Geräte in diesem Koordinatensys- tem jeweils neu referenziert werden, d. h., in ihrer Position in der Produktionsstätte bestimmt werden. In diesem Sinne umfasst die hierin offenbarte Ortung eine kontinuierliche Messung von Positionen zur Kalibrierung der Ortungsfunktion.
Dies erlaubt eine einfache Ausdehnung des Ortungsbereichs. Am Ursprungskoordinatensys- tem der Produktionsstätte referenzierte mobile Sende-Empfangseinheiten reichen als Grundla ge um ein referenziertes Koordinatensystem in einem neuen Arbeitsraum aufzuspannen und in diesem wiederum dynamische Ortungssysteme aufzubauen.
Dieser neue Arbeitsraum kann unter anderem auch ein Transportmittel wie ein Lastkraftwagen oder ein Eisenbahnwaggon sein. Über die anschließende Verkettung mit z. B. GPS- Messungen lässt sich die Messkette durch ganze Lieferketten hindurch auffechterhalten. Ent sprechend können auch Ortungsbereiche von einem Ortungssystem zu einem anderen Or tungssystem übergehen. Dies wird in Fig. 1 mit einem weiteren MES 3' angedeutet, das ein eigenes Ortungssystem 5' umfasst. Dieses wird durch eine weitere Analyseeinheit 1 G verdeutlicht, die mit eigenen mo bilen Sende-Empfangseinheiten 15 zusammenwirkt.
Untergruppen 35 von mobilen Sende-Empfangseinheiten des Ortungssystems 5 können an das Ortungssystem 5' übergeben werden. Entsprechend werden zugeordnete Objekte, deren Posi- tionsinformation und weitere Informationen an das weitere MES 3’ übergeben. Die mobilen Sende-Empfangseinheiten können in die weitere Fertigungssteuerung eingebunden werden.
Beispielsweise werden fünf Warensendungen jeweils mit einer mobilen Sende- Empfangseinheit versehen und auf einen LKW verladen. Durch Kontakt mit einem lokalen Ortungssystem des LKW vergrößern die mobilen Sende-Empfangseinheiten den Ortungsbe- reich um das neue lokale und zum LKW referenzierte Koordinatensystem. Damit sind die relativen Lagen der Waren im LKW eindeutig definiert. Durch die Redundanz der fünf mobi- len Sende-Empfangseinheiten können Bewegungen einzelner Waren im Laderaum bei Ein räumen detektiert werden.
Überführt der LKW nun die Ware zu einer weiteren Produktionsstätte, wird während der Be- wegung durch die mobilen Sende-Empfangseinheiten ein lokales Koordinatensystem im LKW aufgebaut und z. B. mit Hilfe von GPS-Tracking relativ zum initialen Hallensystem verfolgt. Bei Ankunft sind alle Waren im LKW noch immer eindeutig zueinander und sogar zum initia len Hallensystem referenziert.
Nun können die mobilen Sende-Empfangseinheiten zusammen mit den Waren an eine die Bearbeitung fortführende Produktionsstätte übergeben werden. Dabei werden die mobilen Sende-Empfangseinheiten in das weitere Ortungssystem 5' und das MES 3' übergeben. Dort ergänzen die mobilen Sende-Empfangseinheiten dynamisch den bereits existierenden Or tungsbereich des weiteren Ortungssystem 5'.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenba rung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder jede mögliche Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschrän- kens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Be- reichsangabe.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur durch eine Innenraum-Ortung unterstützten Fertigungssteuerung von Prozessabläufen bei der industriellen Bearbeitung von Werkstücken (23), insbesondere in der Metall- und/oder Blechverarbeitung, zur Fertigung von Endprodukten, mit den Schritten:
Bereitstellen (Schritt 51A) mehrerer mobiler Sende-Empfangseinheiten (15), die für die Bestimmung ihrer Positionen im dreidimensionalen Raum zum Aussenden und Empfan gen von elektromagnetischen Signalen ausgebildet sind und denen im Rahmen von Prozessab läufen jeweils ein Objekt aus einer Gruppe von Objekten, die eigenständig oder angetrieben Bewegungen im dreidimensionalen Raum in einer oder in mehreren Dimensionen ausführen können, räumlich derart zuordbar ist, dass die Position einer mobilen Sende-Empfangseinheit (15) Ortsinformation für das zugeordnete Objekt darstellt,
Bereitstellen (Schritt 51 B) einer Analyseeinheit (11), die dazu ausgebildet ist, aus Laufzeiten der elektromagnetischen Signale, die von den mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) empfangen und versandt werden, die Position einer der mobilen Sende- Empfangseinheiten (15) in einem Positionsbestimmungsvorgang zu bestimmen,
Identifizieren (Schritt 53A) einer der mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) als zu ortende mobile Sende-Empfangseinheit (15'), deren Position in einem Positionsbestimmungs vorgang zur Nachverfolgung einer Bewegung eines Zielobjekts, das der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit (15’) aus der Gruppe von Objekten zugeordnet ist, zu bestimmen ist, Identifizieren (Schritt 53B) mindestens einer der mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) als vorübergehend positionsbekannte mobile Sende-Empfangseinheit (15), die sich wäh rend des Positionsbestimmungsvorgangs örtlich an Positionen befinden, die der Analyseein heit (11) bekannt sind,
Bestimmen (Schritt 55) von Ortsinformation des Zielobjekts durch Durchführen einer Positionsbestimmung der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit (15') mit der Analy seeinheit (11) unter Verwendung der Laufzeiten der elektromagnetischen Signale zwischen der mindestens einen vorübergehend positionsbekannten mobilen Sende-Empfangseinheit (15) und der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit (15’) und
Einbinden (Schritt 57) der bestimmten Ortsinformation des Zielobjekts in die Ferti gungssteuerung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Ortungsbereich, in dem die Analyseeinheit (11) Positionsbestimmungsvor gänge für die zu ortende mobile Sende-Empfangseinheit (15') durchführen kann, in Abhän gigkeit von den Positionen der vorübergehend positionsbekannten mobilen Sende- Empfangseinheiten (15) aufgespannt wird, und/oder
wobei mindestens eine räumlich fest installierte Sende-Empfangseinheit (13) zur Posi tionsbestimmung der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit (15') beiträgt, und ein Or tungsbereich, in dem die Analyseeinheit (11) Positionsbestimmungsvorgänge für die zu orten de mobile Sende-Empfangseinheit (15') durchführen kann, in Abhängigkeit von den Positio nen der vorübergehend positionsbekannten mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) und der mindestens einen räumlich fest installierten Sende-Empfangseinheit (13) aufgespannt wird.
3. V erfahren nach Anspruch 2 ,
wobei die Positionen der mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) von der Analyseein heit (11), insbesondere nach Abschluss von Bewegungen der mobilen Sende- Empfangseinheiten (15) erneut, vermessen und zugehörige Positionsdatensätze von vorüber gehend positionsbekannten mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) in der Analyseeinheit (11) abgelegt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
wobei ein Untergruppen-Ortungsbereich von einer Untergruppe (35) der mobilen Sen de-Empfangseinheiten (15) aufgespannt wird.
5. V erfahren nach Anspruch 4 ,
wobei der Untergruppen-Ortungsbereich durch Übertragen von Positionsinformation der Untergruppe (35) der mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) an eine weitere Analyseein heit (1 G) eines weiteren Ortungssystems (3’) übergeben wird, um mit mobilen Sende- Empfangseinheiten (15) der weiteren Analyseeinheit (1 G) einen Ortungsbereich der weiteren Analyseeinheit (1 G) aufzuspannen.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein Beginn und ein Ende einer Bewegung der zu ortenden mobilen Sende- Empfangseinheit (15') mit den vorübergehend positionsbekannten mobilen Sende- Empfangseinheiten (15) und/oder mit einem in der jeweiligen zu ortenden mobilen Sende- Empfangseinheit (15’) vorgesehenen Sensorsystem (73) erfasst wird, wobei das Sensorsystem (73) optional einen Beschleunigungssensor, einen Lagesensor oder einen Barometer- Sensor umfasst.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei für einen Positionsbestimmungsvorgang die Positionen der vorübergehend posi- tionsbekannten mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) in einem Produktionsstätten- Koordinatensystem (33) referenziert werden, sodass die Position der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit (15') im Produktionsstätten-Koordinatensystem (33) bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Einbinden (Schritt 57) der bestimmten Ortsinformation des Zielobjekts in die Fertigungssteuerung bei der Fertigung von Endprodukten umfasst:
ein räumlich festes Zuordnen der mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) zu einem Objekt einer Gruppe von Objekten, und insbesondere ein Befestigen am Objekt oder ein Ab- legen in einem räumlichen Umgebungsbereich des Objekts, und/oder
wobei die Gruppe von Objekten umfasst:
- ein Werkstück (23),
- ein Transportmitel (21) für Werkstücke (23),
- eine, insbesondere mobile, Werkzeugmaschine,
- ein, insbesondere mobiles, Werkzeug und
- einen an der Fertigung beteiligten Werker (31),
sodass die Position einer mobilen Sende-Empfangseinheit (15) spezifische Ortsinfor mation für das zugeordnete Objekt im Ortungsbereich, insbesondere in einem Produktionsstät- ten-Koordinatensystem, darstellt.
9. Innenraum-Ortungssystem (5) zur Unterstützung der Fertigungssteuerung von Pro zessabläufen bei der industriellen Fertigung von Werkstücken (23), insbesondere in der Me tall- und/oder Blechverarbeitung, mit
mehreren mobilen Sende-Empfangseinheiten (15), die für die Bestimmung ihrer Posi tionen im dreidimensionalen Raum zum Aussenden und Empfangen von elektromagnetischen Signalen ausgebildet sind und denen im Rahmen von Prozessabläufen jeweils ein Objekt aus einer Gruppe von Objekten, die eigenständig oder angetrieben Bewegungen im dreidimensio nalen Raum in einer oder in mehreren Dimensionen ausführen können, räumlich derart zuge- ordnet werden kann, dass die Position einer mobilen Sende-Empfangseinheit (15) Ortsinfor mation für das zugeordnete Objekt darstellt, und
einer Analyseeinheit (11), die dazu ausgebildet ist, aus Laufzeiten der elektromagneti schen Signale der mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) die Position einer als zu ortende mobile Sende-Empfangseinheit (15') identifizierten mobilen Sende-Empfangseinheit in einem Positionsbestimmungsvorgang zu bestimmen, um eine Nachverfolgung einer Bewegung eines Zielobjekts, das der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit (15’) aus der Gruppe von Objekten zugeordnet ist, durchzuführen.
10. Innenraum-Ortungssystem (5) nach Anspruch 9, ferner mit
mindestens einer räumlich fest installierten Sende-Empfangseinheit (13), die zur Posi tionsbestimmung der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit (15') beitragen kann, so- dass ein Ortungsbereich, in dem die Analyseeinheit (11) Positionsbestimmungsvorgänge durchführen kann, von den mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) in Abhängigkeit von den Positionen der vorübergehend positionsbekannten mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) und der mindestens einen räumlich fest installierten Sende-Empfangseinheiten (13) aufgespannt wird.
11. Innenraum-Ortungssystem (5) nach Anspruch 9 oder 10,
wobei mindestens eine der mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) eine Anzeigeein heit aufweist, die zum Anzeigen von Information eines Objekts, das einer der mobilen Sende- Empfangseinheiten (15) zugeordnet ist, und/oder zum Anzeigen der Position einer der mobi len Sende-Empfangseinheiten (15), insbesondere der zu ortenden mobilen Sende- Empfangseinheit, in einem Lageplan (25) der Produktionsstätte ausgebildet ist.
12. Innenraum-Ortungssystem (5) nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
wobei die mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) Positionssignalmodule (61) als Teil eines im Bereich von 1 bis 200 GHz Sende- und Empfangsfrequenz arbeitenden, insbesondere auf“Ultra Wide Band (UWB)”-Technologie basierenden, Ortungssystems ausgebildet sind und
mindestens eines der Positionssignalmodule (61) dazu ausgebildet ist:
- Energie aus einer Energiequelle (67A) der zugehörigen Sende-Empfangseinheit (15) für den Betrieb zu empfangen und/oder
- Zeitverzögerungen zwischen empfangenen und gesendeten Signalen einzustellen, und das eine der Positionssignalmodule (61) umfasst:
- eine Signalempfangseinheit (62A), eine Signalsendeeinheit (62B) und ein Antennen system (62C) zum Empfangen und Abstrahlen von Signalen,
- eine Signalverarbeitungseinheit (67B), die dazu eingerichtet ist, empfangene Signale zu verarbeiten und die Abstrahlung von Signalen zu veranlassen, und/oder
- die Energiequelle (67A) der zugehörigen Sende-Empfangseinheit (15, 15A, 15B); und/oder
wobei mindestens eine der mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) ein Sensorsystem (73) umfasst, wobei das Sensorsystem (73) dazu eingerichtet ist, ein Zustandssignal zu erzeu- gen, wenn ein Zustand der mobilen Sende-Empfangseinheiten (15) erfasst wird, bei dem die mobile Sende-Empfangseinheit (15) zu einer Positionsbestimmung beitragen kann, und wobei das Sensorsystem (73) optional einen Beschleunigungssensor, einen Lagesensor und/oder ei- nen Barometer-Sensor umfasst.
13. Fertigungssteuerungssystem (1) zur Steuerung von Fertigungsprozessen in einer Pro duktionsstätte, insbesondere einer metall- und/oder blechverarbeitenden Industriefertigungsan lage, mit
einem Innenraum-Ortungssystem (5) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Innenraum-Ortungssystem (5) als Teil des Fertigungssteuerungssystems (1) zum Bereitstellen von Daten zur Position von mindestens einer mobilen Sende-Empfangseinheit in der Produk tionsstätte ausgebildet ist, und
das Fertigungssteuerungssystem (1) dazu ausgebildet ist, die gewonnene Position der zu ortenden mobilen Sende-Empfangseinheit (15), die mindestens einem Objekt zugeordnet ist, in die Fertigungssteuerung einzubeziehen.
14. F ertigungssteuerungssy stem ( 1 ) nach Anspruch 13 ,
wobei das Fertigungssteuerungssystem (1) ferner dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
PCT/EP2019/059873 2018-04-26 2019-04-17 Innenraum-ortungssystem für die industrielle fertigung WO2019206753A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19718675.2A EP3785215A1 (de) 2018-04-26 2019-04-17 Innenraum-ortungssystem für die industrielle fertigung
CN201980028399.5A CN112020728A (zh) 2018-04-26 2019-04-17 用于工业制造的室内定位系统
US17/078,186 US11356811B2 (en) 2018-04-26 2020-10-23 Indoor location systems for industrial production

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018110145.7A DE102018110145A1 (de) 2018-04-26 2018-04-26 Innenraum-ortungssytem für die industrielle fertigung
DE102018110145.7 2018-04-26

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/078,186 Continuation US11356811B2 (en) 2018-04-26 2020-10-23 Indoor location systems for industrial production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019206753A1 true WO2019206753A1 (de) 2019-10-31

Family

ID=66240130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/059873 WO2019206753A1 (de) 2018-04-26 2019-04-17 Innenraum-ortungssystem für die industrielle fertigung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11356811B2 (de)
EP (1) EP3785215A1 (de)
CN (1) CN112020728A (de)
DE (1) DE102018110145A1 (de)
WO (1) WO2019206753A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022122370A1 (de) * 2020-12-07 2022-06-16 Sarissa Gmbh Fertigungsassistenzvorrichtung mit wenigstens einer ortungseinheit

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017120381A1 (de) 2017-09-05 2019-03-07 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Assistiertes zuordnen eines werkstücks zu einer mobileinheit eines innenraum-ortungssystems
DE102017120382B3 (de) 2017-09-05 2018-10-18 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Bild-gestütztes zuordnen eines bearbeitungsplans zu einem mobileinheitsdatensatz einer mobileinheit eines innenraum-ortungssystems
DE102019112781B4 (de) 2019-05-15 2022-12-15 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zum Koppeln von Koordinatensystemen und computergestütztes System
DE102022121570A1 (de) * 2022-08-25 2024-03-07 Trumpf Tracking Technologies Gmbh Adaptersystem mit Ortungsfunktion
DE102022128971A1 (de) 2022-11-02 2024-05-02 Trumpf Tracking Technologies Gmbh Verfahren und System zur Berechnung und Zuordnung von Nutzungskoordinaten zu ortsfesten Funktransceivern eines Lokalisierungssystems

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2138920A2 (de) * 2008-06-25 2009-12-30 The Boeing Company System und Verfahren zur Überwachung von abgeschlossenen Herstellungsoperationen
WO2011033504A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-24 Aeroscout Ltd Method to reduce database load in real time location systems
US20130233922A1 (en) * 2012-03-06 2013-09-12 A-1 Packaging Solutions Inc. Radio frequency identification system for tracking and managing materials in a manufacturing process
US20150356332A1 (en) 2014-06-05 2015-12-10 Zih Corp Systems, apparatus and methods for variable rate ultra-wideband communications
US20160100289A1 (en) 2014-10-02 2016-04-07 Aeroscout Ltd. Location System
DE102017107357A1 (de) 2016-10-21 2018-04-26 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Absortierunterstützungsverfahren, Absortiersystem und Flachbettwerkzeugmaschine
DE102016120132A1 (de) 2016-10-21 2018-04-26 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Werkstücksammelstelleneinheit und Verfahren zur Unterstützung der Bearbeitung von Werkstücken
DE102016120131A1 (de) 2016-10-21 2018-04-26 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Absortierunterstützungsverfahren und Flachbettwerkzeugmaschine
DE102017120378A1 (de) 2017-09-05 2019-03-07 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Innenraum-ortung-basierte steuerung von fertigungsprozessen in der metallverarbeitenden industrie
DE102017120381A1 (de) 2017-09-05 2019-03-07 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Assistiertes zuordnen eines werkstücks zu einer mobileinheit eines innenraum-ortungssystems

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4306209A1 (de) 1993-02-27 1994-09-01 Kiefer Anni Strichcode und Vorrichtung zum Lesen des Strichcodes
JP2002108431A (ja) 2000-09-28 2002-04-10 Murata Mach Ltd 板材製品生産総合管理システム
JP3479885B2 (ja) * 2000-11-07 2003-12-15 日本電気株式会社 移動端末を用いた測位方法及び測位機能を有する移動端末
WO2003058981A1 (fr) * 2001-12-13 2003-07-17 Linkair Communications,Inc. Procede permettant d'ameliorer la precision du positionnement dans une station mobile de systeme avec acces multiple a cryptage par etalement du spectre
US7380213B2 (en) 2001-12-28 2008-05-27 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. User interface for reporting event-based production information in product manufacturing
JP3651598B2 (ja) * 2002-01-07 2005-05-25 日本電気株式会社 移動端末装置及び位置情報システム
US7084809B2 (en) * 2002-07-15 2006-08-01 Qualcomm, Incorporated Apparatus and method of position determination using shared information
DE10248142B3 (de) 2002-10-16 2004-07-01 Kuhnke Gmbh Verfahren zur Herstellung einer magnetisch abtastbaren Codierung in einem metallischen Bauelement, sowie metallisches Bauelement mit einer magnetisch abtastbaren Codierung
JP2005190120A (ja) 2003-12-25 2005-07-14 Nippon Steel Corp 作業指示・作業実績管理方法および作業指示・作業実績管理システム
US7242311B2 (en) 2004-10-29 2007-07-10 Caterpillar Inc. Method and system for providing work machine multi-functional user interface
US7233830B1 (en) 2005-05-31 2007-06-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Application and service management for industrial control devices
JP2007095006A (ja) 2005-09-30 2007-04-12 Sekisui Chem Co Ltd 作業実績収集システムおよびその方法
US8599768B2 (en) 2009-08-24 2013-12-03 Intel Corporation Distributing group size indications to mobile stations
DE102010041548B4 (de) * 2010-09-28 2015-08-27 Siemens Aktiengesellschaft Ortungssystem und Verfahren zur Bestimmung der Positionen von Gegenständen
JP5879725B2 (ja) 2011-04-11 2016-03-08 村田機械株式会社 板金工程作業支援システム
WO2012167301A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 Navisens Pty Ltd Positioning, tracking and trajectory estimation of a mobile object
KR101255950B1 (ko) * 2011-06-13 2013-05-02 연세대학교 산학협력단 위치기반 건설 현장 관리 방법 및 시스템
DE102011054360B4 (de) 2011-10-10 2016-12-29 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Werkzeugmaschine und Verfahren zur Herstellung von Werkstücken
US9232357B2 (en) 2012-11-15 2016-01-05 Gpb Holdings Ii, Lp 3D location based on wireless time of flight calculation
US9466198B2 (en) 2013-02-22 2016-10-11 Milwaukee Electric Tool Corporation Wireless tracking of power tools and related devices
GB2513956B (en) 2013-03-15 2021-01-06 Fisher Rosemount Systems Inc Context sensitive mobile control in a process plant
CN103324901B (zh) * 2013-05-17 2016-05-11 广州康盈网络科技有限公司 一种用于仓储系统的定位装置及定位方法
CN103596265B (zh) * 2013-11-19 2017-03-01 无锡赛睿科技有限公司 一种基于声音测距和移动向量的多用户室内定位方法
EP2916189B1 (de) 2014-03-06 2019-05-08 Hexagon Technology Center GmbH Qualitätsgesicherte Herstellung
JP6364839B2 (ja) * 2014-03-14 2018-08-01 オムロン株式会社 作業工程管理システムおよびそれに用いられるタグ型個別制御器
US9763056B2 (en) 2014-06-30 2017-09-12 Polar Electro Oy Bluetooth beacon transmission
US10422870B2 (en) 2015-06-15 2019-09-24 Humatics Corporation High precision time of flight measurement system for industrial automation
US20160363663A1 (en) 2015-06-15 2016-12-15 Humatics Corporation High precision time of flight measurement system for industrial automation
US10281898B2 (en) 2015-07-16 2019-05-07 The Boeing Company Method and system for controlling automated operations on a workpiece
US20170039517A1 (en) 2015-08-07 2017-02-09 The Weir Group Plc Presentation of real-time locations of parts in a manufacturing or service facility
WO2017040690A1 (en) 2015-09-02 2017-03-09 Estimote, Inc. System and methods for object tracking with wireless beacons
AU2017233539B2 (en) * 2016-03-14 2021-05-13 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Estimating locations of mobile devices in a wireless tracking system
US10571899B2 (en) 2016-08-18 2020-02-25 i Smart Technologies Corporation Operating state acquisition apparatus, production management system, and production management method for manufacturing line
US10328898B2 (en) 2016-10-12 2019-06-25 Denso International America, Inc. Passive entry / passive start systems and methods for vehicles
DE102016220015A1 (de) 2016-10-13 2018-04-19 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Handarbeitsplatzeinheit, Abseits-Datenverarbeitungsvorrichtung, Handarbeitsplatzbetreibungssystem, Handarbeitsplatzbetriebsverfahren und Handarbeitsplatzbereitstellungsverfahren
DE102017120383A1 (de) 2017-09-05 2019-03-07 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Innenraum-personenortung-basierte fertigungssteuerung in der metallverarbeitenden industrie
DE202016106352U1 (de) 2016-11-14 2016-12-08 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Datenübertragungssystem zur drahtlosen Übertragung von Daten von einer Werkzeugmaschine an ein kameraloses, mobiles Kommunikationsgerät
US10678216B2 (en) 2017-02-28 2020-06-09 Sap Se Manufacturing process data collection and analytics
US10725459B2 (en) 2017-08-08 2020-07-28 General Electric Company Identifying and distributing optimal machine parameters within a fleet of additive manufacturing machines
DE102017120382B3 (de) 2017-09-05 2018-10-18 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Bild-gestütztes zuordnen eines bearbeitungsplans zu einem mobileinheitsdatensatz einer mobileinheit eines innenraum-ortungssystems
WO2019048260A1 (de) 2017-09-05 2019-03-14 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Innenraum-ortungssystem mit energieverbrauchsgesteuerten mobilen sende-empfangseinheiten

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2138920A2 (de) * 2008-06-25 2009-12-30 The Boeing Company System und Verfahren zur Überwachung von abgeschlossenen Herstellungsoperationen
WO2011033504A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-24 Aeroscout Ltd Method to reduce database load in real time location systems
US20130233922A1 (en) * 2012-03-06 2013-09-12 A-1 Packaging Solutions Inc. Radio frequency identification system for tracking and managing materials in a manufacturing process
US20150356332A1 (en) 2014-06-05 2015-12-10 Zih Corp Systems, apparatus and methods for variable rate ultra-wideband communications
US20160100289A1 (en) 2014-10-02 2016-04-07 Aeroscout Ltd. Location System
DE102017107357A1 (de) 2016-10-21 2018-04-26 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Absortierunterstützungsverfahren, Absortiersystem und Flachbettwerkzeugmaschine
DE102016120132A1 (de) 2016-10-21 2018-04-26 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Werkstücksammelstelleneinheit und Verfahren zur Unterstützung der Bearbeitung von Werkstücken
DE102016120131A1 (de) 2016-10-21 2018-04-26 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Absortierunterstützungsverfahren und Flachbettwerkzeugmaschine
DE102017120378A1 (de) 2017-09-05 2019-03-07 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Innenraum-ortung-basierte steuerung von fertigungsprozessen in der metallverarbeitenden industrie
DE102017120381A1 (de) 2017-09-05 2019-03-07 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Assistiertes zuordnen eines werkstücks zu einer mobileinheit eines innenraum-ortungssystems

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEE: "IEEE Standard for Local and metropolitan area networks- Part 15.4: Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs) IEEE Computer Society S L ponsored by the AN/MAN Standards Committee", 5 September 2011 (2011-09-05), pages 4 - 2006, XP055595860, Retrieved from the Internet <URL:https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=6012487&ref=aHR0cHM6Ly9pZWVleHBsb3JlLmllZWUub3JnL2RvY3VtZW50LzYwMTI0ODc=> [retrieved on 20190612] *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022122370A1 (de) * 2020-12-07 2022-06-16 Sarissa Gmbh Fertigungsassistenzvorrichtung mit wenigstens einer ortungseinheit

Also Published As

Publication number Publication date
US11356811B2 (en) 2022-06-07
EP3785215A1 (de) 2021-03-03
US20210044935A1 (en) 2021-02-11
DE102018110145A1 (de) 2019-10-31
CN112020728A (zh) 2020-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3785215A1 (de) Innenraum-ortungssystem für die industrielle fertigung
EP3529012B1 (de) Verfahren zur durchführung einer sequenz von bearbeitungsschritten zur bearbeitung von werkstücken und flachbettwerkzeugmaschine
WO2019048260A1 (de) Innenraum-ortungssystem mit energieverbrauchsgesteuerten mobilen sende-empfangseinheiten
EP3529675B1 (de) Innenraum-personenortung-basierte fertigungssteuerung in der metallverarbeitenden industrie
DE102017120382B3 (de) Bild-gestütztes zuordnen eines bearbeitungsplans zu einem mobileinheitsdatensatz einer mobileinheit eines innenraum-ortungssystems
WO2019048153A1 (de) Assistiertes zuordnen eines werkstücks zu einer mobileinheit eines innenraum-ortungssystems
DE102017120378A1 (de) Innenraum-ortung-basierte steuerung von fertigungsprozessen in der metallverarbeitenden industrie
WO2018073421A2 (de) Innenraum-ortung-basierte steuerung von fertigungsprozessen in der metallverarbeitenden industrie
EP3682303A1 (de) Verfahren zur fertigungssteuerung von fertigungsprozessen in der metallverarbeitenden industrie mittels bildaufnahmevorrichtungen
DE102017107357A1 (de) Absortierunterstützungsverfahren, Absortiersystem und Flachbettwerkzeugmaschine
WO2019048149A1 (de) Produktionsanlage und produktionssteuerungsverfahren zur steuerung einer produktionsanlage
DE102009043060A1 (de) System von mobilen Robotern mit einer Basisstation
DE102017120383A1 (de) Innenraum-personenortung-basierte fertigungssteuerung in der metallverarbeitenden industrie
DE102006044937B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Entfernung und/oder der Raumposition eines Zielobjekts
EP2917796A1 (de) Vorrichtung zur verbesserung von fertigungsprozessen
WO2019206752A1 (de) Zuordnen einer mobilen ortungseinheit eines innenraum-ortungssystems zu einem bearbeitungsplan
EP3785090A1 (de) Industrielle fertigungsstätte und verfahren zur automatisierten verbuchung von manuellen tätigkeiten
DE102018110150A1 (de) Innenraum-ortungssystem mit energieverbrauchsgesteuerten mobilen sende-empfangseinheiten
EP1682922B1 (de) Ortungsanordnung, insbesondere losboxen-lokalisierungssystem, kennzeicheneinheit und verfahren zur ortsbestimmung
DE102020133786A1 (de) Sicherheitssystem und ein Verfahren mit einem Sicherheitssystem
WO2020025386A1 (de) Werkstückträger, insbesondere mit einer 5g-funkschnittstelle
WO2009039896A1 (de) System und verfahren zur geschwindigkeits- und/oder entfernungsmessung bei robotergestützten produktions- und fertigungsprozessen
DE10164448A1 (de) Verfahren, Vorrichtung und System zur Erzeugung eines positionsindikativen Datensatzes

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19718675

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2019718675

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019718675

Country of ref document: EP

Effective date: 20201126