WO2019229136A1 - Herstellungsverfahren für eine antriebseinrichtung und prüfeinrichtung - Google Patents

Herstellungsverfahren für eine antriebseinrichtung und prüfeinrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2019229136A1
WO2019229136A1 PCT/EP2019/063988 EP2019063988W WO2019229136A1 WO 2019229136 A1 WO2019229136 A1 WO 2019229136A1 EP 2019063988 W EP2019063988 W EP 2019063988W WO 2019229136 A1 WO2019229136 A1 WO 2019229136A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drive device
dimensional
assembly
manufacturing
reference model
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2019/063988
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marc Hehle
Steffen Frank
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Friedrichshafen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Friedrichshafen GmbH filed Critical MTU Friedrichshafen GmbH
Publication of WO2019229136A1 publication Critical patent/WO2019229136A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G06T7/001—Industrial image inspection using an image reference approach
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2200/00—Indexing scheme for image data processing or generation, in general
    • G06T2200/04—Indexing scheme for image data processing or generation, in general involving 3D image data
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2200/00—Indexing scheme for image data processing or generation, in general
    • G06T2200/24—Indexing scheme for image data processing or generation, in general involving graphical user interfaces [GUIs]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10004—Still image; Photographic image
    • G06T2207/10012—Stereo images
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30164—Workpiece; Machine component

Definitions

  • the invention relates to a manufacturing method for a drive device and a test device.
  • Manufacturing methods for complex technical systems and in particular a drive device, preferably an internal combustion engine or a hybrid engine, are well known.
  • Characteristic of such production methods of complex systems is that a relatively high number of components must be assembled correctly, in particular in a certain order. This increases the susceptibility to assembly errors that may affect the later functioning of the system up to the failure of the drive device.
  • One approach to reducing this vulnerability is to provide one or more test steps in which to check the mounting state of the system.
  • a three-dimensional virtual reference model of the component is provided on an evaluation unit, and a three-dimensional image of the component is provided as a real image on the evaluation unit, wherein wherein for checking a mounting state, the three-dimensional virtual reference model and the three-dimensional recording be matched.
  • a three-dimensional virtual reference model is compared with a three-dimensional image as a real image of the component in order to determine missing or incorrectly mounted components on a component.
  • the three-dimensional image is recorded by means of a camera, which can be moved by means of a six-axis robot, wherein the six-axis robot can be moved on rails.
  • the invention begins, whose object is to provide an improved manufacturing method with mounting a drive device, which eliminates at least one of the above-mentioned disadvantages.
  • a drive device which eliminates at least one of the above-mentioned disadvantages.
  • Corrective action may be possible with regard to a test result.
  • the invention thus relates to a manufacturing method for a drive device, comprising the steps of: mounting the drive device in an assembly process, testing a
  • a three-dimensional virtual reference model the drive device is provided on an evaluation unit
  • the three-dimensional virtual reference model is provided from a data system that holds product-specific, especially lifecycle phases, data for the drive device
  • a three-dimensional image of the drive device is provided as a real image on the evaluation unit
  • the three-dimensional recording is made with a mounted on a portal recording system
  • the portal and the drive means are movable relative to each other, to check a mounting state
  • the three-dimensional virtual reference model and the three-dimensional recording are adjusted and in case of deviation, a number of differential characteristics is determined and for mounting, a correction indication of a difference feature of the number is displayed interactively in an interaction device.
  • An essential realization of the invention is based on the fact that an at least partially automated checking of the mounting state can increase the reliability of the test result compared to a manual test. Furthermore, the invention has recognized that the testing can be carried out advantageously by detecting a three-dimensional image of the drive device to be tested by means of a recording system, in particular at least one stereoscopic imaging device, and by means of certain features the mounting state of the drive device by comparison with a three-dimensional virtual reference model is checked.
  • the inspection of the assembly state can advantageously be faster and more reliable, in particular compared to a manual check of the mounting state.
  • the checking of the mounting state can be done as an intermediate step - even several times - in the assembly process, and / or at the end of the assembly process.
  • a three-dimensional image can be created by means of a relatively simple kinematics.
  • This is advantageous in drive devices which have a high weight and large dimensions.
  • drive devices for driving container ships may have a weight of several hundred to several thousand tons.
  • the method advantageously makes it possible that any deviations that are detected in the examination of the assembly state, immediately after the measurement, in particular without noticeable to an assembly worker delay, the assembly worker can be displayed.
  • a direct correction of any assembly errors can be made without significant time delay. This can increase the productivity of production. Failures include, for example, the absence of a component, the presence of a wrong component, or the incorrect assembly of a component.
  • the invention leads to the solution of the problem also to a test device for use in the manufacturing method according to the invention, comprising: a portal, a receiving system, designed to create a three-dimensional recording of the drive means, an evaluation designed to compare a virtual reference model of the drive device with the three-dimensional recording and for determining a number of differential features in the event of a deviation between the virtual reference model and the three-dimensional recording, and an interaction device, in particular augmented reality glasses, designed to interactively display a correction reference to the difference feature.
  • the advantages of the manufacturing method are advantageously used.
  • portal is meant in this context, in particular an arcuate arrangement. This need not necessarily touch the ground with both gantries, as long as it extends approximately arcuately or misshaped around the drive device to be tested in order to capture the largest possible circumference of the surface.
  • a relatively simple kinematics can be achieved, in particular in which the drive device to be tested merely has to be pushed into or through the test device.
  • a preferred kinematics can be achieved in that the testing device is designed to be movable and can thus be moved over or along the drive device for the purpose of checking the state of assembly. It can be used a relatively simple kinematics. The fact that not all the areas of the drive device to be checked can be achieved directly with the cameras by the relatively simple kinematics can be at least partially compensated by a high-resolution recording system.
  • the accuracy required for the examination of the mounting state can be achieved.
  • suitable optics and image sensors are used in the recording system.
  • a three-dimensional virtual reference model can be generated automatically from design data, in particular CAD files.
  • design data By using such design data, the testing device and the manufacturing process can be adapted relatively flexibly to individual product variants.
  • design data are generally already present in the engineering department in manufacturing companies or even become - in the sense of a digital workflow - lifecycle phases across data systems, in particular in an enterprise resource planning (ERP) system and / or product lifecycle management (PLM) system.
  • ERP enterprise resource planning
  • PLM product lifecycle management
  • the matching of the three-dimensional virtual reference model and the three-dimensional recording for checking a mounting state can take place via suitable calculation methods, in particular via model-based calculation methods such as spring-mass models.
  • suitable calculation methods in particular via model-based calculation methods such as spring-mass models.
  • deviations between a recorded measurement data record in the form of the three-dimensional recording and the three-dimensional virtual reference model can be determined and quantified.
  • the matching may further include extracting features that characterize the mounting state of the drive device when generating the measurement data set based on the three-dimensional recording.
  • Such feature extraction can be done with known methods, in particular methods of model-based segmentation, for example on the basis of spring-mass models.
  • deviations can be detected. If a feature in the measurement data set does not correspond to the corresponding feature in the reference model, or if a feature in the three-dimensional virtual reference model is not included in a measurement data set of a three-dimensional image, such a deviation becomes Difference feature shown.
  • a difference feature is thus a difference, that is to say a deviation between a desired feature of the three-dimensional virtual reference model and an actual feature of the three-dimensional recording.
  • the display of the correction reference to the difference feature includes, in particular, that based on the determined difference feature, a correction notice is generated and displayed on an interaction device.
  • a corresponding correction notice can be selected, for example, from a set of correction notes, which is stored in a database.
  • the correction note can be displayed in text form.
  • the correction reference may comprise pictures or videos.
  • the receiving system has at least one or more, ie a number, stereoscopic imaging devices.
  • a stereoscopic imaging device can be designed, in particular, as a stereoscopic camera or as a stereoscopic camera pair, that is to say an arrangement of two matched cameras for the purpose of stereoscopic image acquisition.
  • the recording system has a number of triangulation sensors.
  • a triangulation sensor can have a point, line or area measuring range.
  • a total measuring range can in particular be composed by the measuring ranges of several triangulation sensors.
  • a real image detail of the drive device is displayed interactively in an interaction device as a correction indication.
  • This may include that - especially if the interaction device is designed as augmented reality glasses - the correction reference is displayed directly in the field of view of the assembly worker.
  • Such an insertion can be context-sensitive, that is to say that the augmented reality spectacles capture the field of vision of the assembly worker and the indication at the corresponding location of the drive device (ie at the location in the image of the drive device that is visible in the field of vision of the spectacles). positioned where there is a need for correction. This allows the assembly worker to be notified of a need for correction in an intuitive way.
  • Farther There may be a possibility for the assembly worker to deposit comments, for example to indicate difficulties or deviations from the reference model or to make suggestions for improvement.
  • Such notes can be stored in the assembly log and used both for product documentation and for statistics on product and / or process optimization.
  • the mounting of the drive means takes place in an assembly process at a mounting station and a relative movement between the tester and the drive means is generated at the mounting location.
  • This may include that the drive device for checking the mounting state does not have to be moved to a measuring laboratory or the like testing laboratory, but can be advantageously tested at the assembly site.
  • the manufacturing method may further include the step of: generating a relative movement between the inspection device and the drive device.
  • a three-dimensional recording of the drive device covering as complete as possible that is, covering all areas of the drive device to be tested, can be detected.
  • any alignment errors that arise, for example, through the handling of the drive device and / or the test device can be compensated by the evaluation unit during the processing of the measurement data, in particular when generating the measurement data set.
  • Such a compensation can be done for example by the detection of reference surfaces on the drive device whose position is known.
  • the recording of the three-dimensional image takes place via a number of stereoscopic imaging devices, in particular via three stereoscopic imaging devices.
  • three stereoscopic imaging devices in particular stereoscopic camera pairs, the essential areas of the surface to be controlled can be detected.
  • the number of three stereoscopic imaging devices thus represents a compromise of apparatus complexity and performance of the test device.
  • a stereoscopic imaging device may be arranged on a gantry bridge, and in each case a further stereoscopic imaging device on a portal column. In this way, a relatively large proportion of the surface circumference of the drive device can be detected.
  • a stereoscopic imaging device of the number is formed, a location and / or a mounting dimension of a component and / or a connection to the drive device, in particular comprising an attachment of the periphery of an engine such as a turbocharger and a heat exchanger and / or comprehensively grasp a screw, clamp and / or plug connection and / or to analyze the measurement data record.
  • an engine such as a turbocharger and a heat exchanger and / or comprehensively grasp a screw, clamp and / or plug connection and / or to analyze the measurement data record.
  • the stereoscopic imaging device has a measurement accuracy that allows a precise determination of a position and / or a mounting dimension of a component and / or a connection.
  • a high axial resolution of the device is required for this purpose.
  • a high lateral resolution of the device is required for this purpose.
  • a mounting dimension of a connection can be for example the Einfgrad, that is, the screwing of a screw. To determine the screwing position of a screw - depending on the size of the screw - a resolution of a few millimeters, down to the range of 0.1 mm is required.
  • the manufacturing method may further include the step of: performing a correction mounting step for correcting the differential feature instructed by the correction notice, in particular immediately after checking the mounting state.
  • a correction mounting step for correcting the differential feature instructed by the correction notice, in particular immediately after checking the mounting state.
  • the assembler receives feedback immediately upon checking the mounting condition for any deviations from the target condition. In this way, deviations - in the figurative sense of a control loop - can be corrected directly.
  • the checking of the mounting state can be advantageously integrated into the manufacturing process, thus reducing waiting times and delays caused by an external test.
  • a measurement data record is generated on the basis of the three-dimensional recording.
  • the measurement data set further relevant data for measurement can be stored. These relevant data include, for example, features as a result of feature extraction, difference characteristics as a result of comparing three-dimensional recording with a three-dimensional virtual reference model, or metadata such as the date and time of the test and the name of the person who performed the test.
  • the manufacturing method may further comprise the step of: storing the three-dimensional image (AD) and / or the measurement data set and / or an assembly protocol in an enterprise resource planning system, product lifecycle management system, or in the same data system containing product-specific data.
  • results of the manufacturing process in particular the measurement data set, and / or the assembly protocol can be stored and made available for different purposes in the company.
  • product data documentation information can be retrieved from both the customer and service employees who later perform services on a drive device that pertain to the individual drive device.
  • the stored data can be used to generate statistics that feed into the optimization of product development and production and / or assembly processes.
  • the test device is formed stationary in the method, wherein the relative movement is generated by moving the drive means by means of a moving device, preferably through the test device, in particular at a mounting location for the drive device.
  • a moving device preferably through the test device, in particular at a mounting location for the drive device.
  • the movement device may be part of a higher-level material flow system of a production line. In this way, the manufacturing process, in particular the checking of the assembly state, can be integrated efficiently into an existing production or assembly process.
  • the movement device can be designed as a component carrier on which the drive device can be moved and which has suitable rollers or wheels.
  • Generating the relative movement via a driven and / or automated movement device further has the advantage that the assembly worker is physically relieved, since the drive device, which has a relatively high weight, does not have to be moved manually by the assembly worker.
  • the component carrier can be driven by a drive, thus enabling the handling.
  • test device is designed to be movable in the method and the relative movement by moving the test device on the - in particular stationary - Drive device is generated.
  • This may include that the testing device is guided on a moving device via the drive device, while the recording system creates the three-dimensional recording.
  • Such a development is particularly useful in drive devices with high weight and / or large dimensions, where moving the drive means for generating the relative movement would be associated with relatively high effort.
  • a development of the testing device further comprises a movement device, which is designed to generate a relative movement between the testing device and the drive device.
  • FIG. 4 shows the comparison of measurement data record and reference model and generation of a
  • the testing device 100 has a portal 102 which extends in the form of a gate over a movement device 700 such that the movement device 700 and / or the measurement objects 1000 moved on the movement device 700, in particular a drive device 1001, pass through the portal 102 through a passage plane ED.
  • three stereoscopic imaging devices 10, 20, 30 are disposed about the periphery of the portal 102.
  • a first portal column 102.1 a first stereoscopic imaging device 10 is arranged.
  • a second stereoscopic imaging device 20 is arranged.
  • a third stereoscopic imaging device 30 is arranged.
  • the movement device 700 may be designed as a conveyor belt 701 or the like conveying means, so that a relative movement RB is generated, wherein the relative movement RB may have a defined orientation relative to the testing device 100, which is perpendicular to the passage plane ED.
  • the moving device 700 may be formed as an individual component carrier 702 holding a drive device 1001 or a limited number of measurement objects 1000, wherein this component carrier 702 including the drive device 1001 or including the at least one measurement object 1000 may be moved by the test device 100.
  • the component carrier 702 is moved, for example, by an assembly worker through the test device 100, there may be deviations of the orientation of the actual relative movement RB, so that the relative movement RB is no longer along a movement axis AB perpendicular to the passage plane ED.
  • the deviation of the alignment for example by detecting one or more known reference surfaces on the measurement object, during Processing the recorded measurement data taken into account in an evaluation 800 and optionally compensated.
  • it is also possible to generate the relative movement RB by the portal 102 is designed to be movable. In this way, the portal 102 can thus be moved via a stationary drive device 1001.
  • the evaluation unit 800 is designed to process the data acquired via the stereoscopic imaging devices 10, 20, 30 into a three-dimensional image AD comprising a set of three-dimensional coordinates.
  • This three-dimensional image AD represents a metrologically detected, three-dimensional model of the drive device 1001 detected by the test device 100. Even if the drive device 1001 is not completely detected - in particular the lower side is not detected in the example shown, and also internal areas of the drive device 1001 without Visual contact with at least one stereoscopic imaging device 10, 20, 30 is excluded from the detection - so, however, the essential areas of the drive device 1001 are detected to allow a statement about the manufacturing and / or assembly state of the drive device 1001.
  • the detection of the surfaces of the drive device 1001 takes place in the example shown according to the principle of a stereoscopic camera.
  • a three-dimensional recording of this surface area can be generated by arranging the cameras of a stereoscopic imaging device 10, 20, 30 relative to one another in a simultaneous photographic recording of a surface area of the drive device 1001.
  • assistive technologies such as fringe projection or light transit time measurement can be used to improve and / or simplify the measurement process.
  • the testing device 100 may generally have one or more illumination means to enable a uniform illumination of the measurement object 1000 and thus to improve the quality of the measurement.
  • the first stereoscopic imaging device 10 arranged on the first portal column 102.1 has a first camera 11 and a second camera 12. Both cameras 11, 12 are aligned such that they detect a common first measuring range MB1 on the surface of the drive device 1001.
  • the second stereoscopic imaging device 20, which is arranged on the second portal column 102. 2 has a first camera 21 and a second camera 22. Both cameras 21, 22 are aligned so that they have a common second Measuring range MB2 on the surface of the drive device 1001 capture.
  • the arranged on the portal bridge 102.3 third stereoscopic imaging device 30 has a first camera 31 and a second camera 32. Both cameras 31, 32 are aligned such that they detect a common third measuring range MB3 on the surface of the drive device 1001.
  • the measuring ranges MB1, MB2, MB3 overlap in the respective boundary regions, so that the surface of the drive device 1001 to be measured can be detected as completely as possible. It is also possible in further developments, although not shown here, that the lower, here the moving device 700 facing side of the drive device 1001 is detected by another stereoscopic imaging device, in such a case, the movement device 700 must be designed such that the measuring areas of the affected side are not obscured by the movement device 700. This can be achieved, for example, by way of selective fastening means or suspensions fixing the drive device 1001.
  • the movement device 700 in such a way that the drive device 1001 can be rotated, in particular about a movement axis AB arranged perpendicular to the passage plane ED, and thus the surfaces to be measured can be aligned in such a way that they are at least stereoscopic Imaging device 10, 20, 30 can be detected.
  • the evaluation unit 800 which is signal-connected to the stereoscopic imaging devices 10, 20, 30 of the test device 100, the three-dimensional image AD detected by the stereoscopic imaging devices 10, 20, 30 can be compared with a three-dimensional virtual reference model ARD.
  • a difference feature MDIF (see FIG. 4) can be determined and a correction reference 310 generated.
  • the comparison between the three-dimensional image AD and the three-dimensional reference model ARD can reveal that a component, for example a subunit of the drive device 1001, does not exist.
  • the evaluation unit 800 can generate a correction reference 310 that can be directly perceived by the operator of the test device 100, an assembly worker or a worker.
  • the evaluation 800 For example, be connected to an interactive device 300.
  • the interaction device 300 may include augmented reality goggles 302 that the assembly worker wears at work. Correction hints 310 displayed on the augmented reality goggles 302 appear to the assembly worker immediately in his field of view. A deviation detected by the evaluation unit 800 can thus be displayed on the augmented reality goggles 302, in particular with a correction reference 310 corresponding to this deviation. The worker can then make a correction, for example, the Nachmontieren the missing subunit.
  • the interaction device 300 may have a screen 301 on which the three-dimensional image AD and / or the difference feature MDIF and / or the correction indicator 310 for the assembly worker can be displayed.
  • the evaluation unit 800 is furthermore connected via an interface 901 to a data system 900 containing product-specific data.
  • the product-specific data-containing data system 900 can be embodied, for example, as an Enterprise Resource Planning System 902 or as a Product Lifecycle Management System 903.
  • FIG. 2 shows an exemplary sequence of a production method according to the concept of the invention - for reference signs in the following description, which are not contained in FIG. 2, reference is made to FIG.
  • a first step S1 the production takes place, in particular a complete or partial assembly sequence AM of a product, namely the test object 1000 shown in FIG. 1.
  • This may in particular be the assembly of an engine or a drive device 1001 or of subcomponents.
  • the drive device 1001 may be, for example, an internal combustion engine or a hybrid engine.
  • Subcomponents can be formed by subordinate assemblies.
  • a three-dimensional recording AD in particular at least one measuring profile PM, is recorded in a first section I, and the three-dimensional image AD is evaluated in a second section II.
  • the drive device 1001 is first moved into the test device 100 and detected by at least one stereoscopic imaging device 10, 20, 30 in a second step S2.
  • the at least one stereoscopic imaging device 10, 20, 30 generates it three-dimensional surface data, which are transmitted to an evaluation unit 800, not shown here.
  • a relative movement RB between the drive device 1001 and the test device 100 can be generated, in particular simultaneously with recording the measured data record MD.
  • Such a step is useful in further developments of a test device 100, in which the total area of the overlapping measuring range MB1, MB2, MB3 is less than the surface of the drive device 1000 to be detected.
  • the recording of the measured data set MD can be performed in sections during the relative movement RB between the Drive device 1000 and the test device 100 done.
  • a measurement data record MD is first generated.
  • the three-dimensional surface data of the individual stereoscopic camera pairs 10, 20, 30 are combined in such a way that a three-dimensional image AD is generated from the individual measurement profiles PM1, PM2, PM3, which were respectively recorded in individual measurement areas MB1, MB2, MB3.
  • a plurality of measurement profiles PM which are arranged one behind another in sections, are further combined to form a three-dimensional recording AD.
  • alignment errors can be detected and compensated.
  • alignment errors may arise, for example, as a result of a deviating orientation of the drive device 1001 during the measurement, or due to deviations in the generation of the relative movement.
  • alignment errors can be detected and compensated, for example, by one or more reference surfaces of known size on the drive device 1001.
  • the product variant is determined, that is to say the assignment of the three-dimensional image AD to a specific product type.
  • This can be done automatically, for example, by features on the drive device 1001, which are characteristic of a specific product variant, but independent of the mounting state, are detected by an evaluation 800 (see Fig. 1) when evaluating the three-dimensional recording AD.
  • an evaluation 800 see Fig. 1
  • an assignment of the Three-dimensional recording AD to make a specific product variant On the basis of the result of the evaluation unit 800, an assignment of the Three-dimensional recording AD to make a specific product variant.
  • a determination of the product variant can take place by means of an identification means, for example a bar code or RFID label, arranged on drive device 1001.
  • a sixth step S6 the comparison of the three-dimensional recording AD with a three-dimensional virtual reference model ARD takes place.
  • the three-dimensional virtual reference model ARD corresponds in particular to the product variant that was determined in the previous step S5 and represents the target mounting state of the drive device 1001.
  • pattern recognition features M can be extracted from the three-dimensional recording AD, wherein each a feature corresponds to a particular component of the drive device 1001 or a position of a component.
  • the totality of the specific features M is referred to as assembly state ZM.
  • the features of the assembly state ZM can then be compared with corresponding features of the reference model.
  • a comparison of the three-dimensional recording AD with the reference model ARD can be carried out using methods of model-based segmentation, for example a Hough transformation, statistical methods and / or prototype-based models.
  • the result of the comparison in particular the difference characteristics MDIF (see FIG. 4), can be stored in a measurement data record MD.
  • the three-dimensional image AD and / or the determined product variant and / or further relevant data can be stored in the measurement data record.
  • a correction of the assembly state ZM takes place in a third section III.
  • an error correction 310 is displayed on an interaction device 300 in a seventh step S7.
  • This can in particular already contain a manual in the form of a work instruction 311.
  • a correction reference 310 a user, in particular an assembly worker, is made aware of a difference feature MDIF and thus the need for correction and receives a concrete work instruction for the correction.
  • a corrective assembly step in particular by the assembly worker, is carried out in accordance with the correction reference 310.
  • the program sequence at a first merge Z1 is subsequently returned to a point before the start of the first section I.
  • the steps S2-S6 are carried out analogously. If no deviation with the reference model ARD is determined during this passage in the sixth step S6, the program flow is routed at the first branch VI to a ninth step S9.
  • the measurement data record MD and optionally a mounting protocol MP are stored in a system 900 containing product data. This may be, for example, an enterprise resource planning system 901. Alternatively or additionally, this data may be stored in a Product Lifecycle Management System 902.
  • the assembly protocol MP can have a protocol of the comparison with the reference model ARD and / or a log of possible correction steps.
  • the assembly-specific data can be kept available for later verification, for example with regard to the customer, and can also be used for statistics, in particular for product or production optimization.
  • FIG. 3 shows by way of example a section-wise joining together of a plurality of measuring profiles PM1, PM2, PM3 to a three-dimensional recording AD during the second step S2.
  • the drive device 1001 is moved by means of a relative movement RB through the test device 100, not shown here, so that the measuring range MB, which is likewise not shown here but shown in FIG. 1 and composed of three individual measuring ranges MB1, MB2, MB3, is traversed.
  • two or more measuring profiles PM1, PM2, PM3, which are recorded successively in succession and in sections one behind the other can be combined to form a three-dimensional recording AD.
  • FIG. 4 shows by way of example the comparison of a three-dimensional recording AD with a reference model ARD and the subsequent display of a correction reference 310.
  • the evaluation unit 800 extracted the three-dimensional image AD of the significant features, that is, the features relevant to the assembly state ZM and to be tested.
  • the fourth feature M4 of the reference model ARD is not present in the three-dimensional image AD. This deviation is shown here as a first difference feature MDIF1.
  • the smallest possible dimension to be detected differential features MDIF depends in particular on the resolution of the stereoscopic imaging device used. The more accurate the resolution, the smaller the detectable difference characteristics. With a relatively low resolution, for example, the presence of relatively large components on a measurement object 1000 can be checked. In addition, with a relatively high resolution, it is possible to detect even relatively small components, and even detect the condition of individual components and / or fasteners, for example, whether a screw is completely screwed.
  • a correction reference 310 is shown, which is generated in the seventh step S7 on the basis of the deviation, in particular based on the first difference feature MDIF1, and displayed on a display 300.
  • the correction notice 310 may include a work instruction 311 having the steps to be performed for the correction; This work instruction 311 can be displayed, for example, in text form. Alternatively or additionally, the work instruction 311 may comprise images or videos. It is also possible, in particular if the display 300 is configured as augmented reality goggles 302, that the correction reference 310 alternatively or additionally has a context-based hint 312 which is superimposed on the assembly worker in his field of vision. This can be done by overlaying the field of view of the augmented reality goggles 302 with the context-based hint 312.
  • the context-based hint 312 may be formed in the form of an arrow 313, as shown here, which directs the attention of the assembly worker to the location of the drive device 1001 where an action is to be taken.
  • a real image detail 314 is generated by the superposition of the context-based hint 312 and the corresponding section of the field of view. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Antriebseinrichtung (1001), aufweisend die Schritte: - Montieren der Antriebseinrichtung (1001) in einem Montageablauf (AM), - Prüfen eines Montagezustands (ZM) in dem Montageablauf (AM), wobei - ein dreidimensionales virtuelles Referenzmodell (ARD) der Antriebseinrichtung (1001) auf einer Auswerteeinheit (800) bereitgestellt wird, wobei - das dreidimensionale virtuelle Referenzmodell (ARD) aus einem Datensystem (900) bereitgestellt wird, das für die Antriebseinrichtung (1001) produktspezifische, insbesondere Lebenszyklusphasen übergreifende, Daten vorhält, und - eine dreidimensionale Aufnahme (AD) der Antriebseinrichtung (1001) als reales Abbild auf der Auswerteeinheit (200) bereitgestellt wird, wobei - die dreidimensionale Aufnahme (AD) mit einer Anzahl stereoskopischer bildgebender Einrichtungen (10, 20, 30) eines an einem Portal (102) angebrachten Aufnahmesystems (200) erstellt wird, wobei das Portal (102) und die Antriebseinrichtung (1001) relativ zueinander beweglich sind, - wobei zum Prüfen eines Montagezustands (ZM) das dreidimensionale virtuelle Referenzmodell (ARD) und die dreidimensionale Aufnahme (AD) abgeglichen werden und im Falle einer Abweichung eine Anzahl von Differenzmerkmalen (MDIF) bestimmt wird, - und zum Montieren ein Korrekturhinweis (310) auf ein Differenzmerkmal (MDIF) der Anzahl interaktiv in einem Interaktionsgerät (300) angezeigt wird.

Description

Herstellungsverfahren für eine Antriebseinrichtung und Prüfeinrichtung
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Antriebseinrichtung und eine Prüfeinrichtung .
Herstellungsverfahren für komplexe technische Systeme und insbesondere eine Antriebseinrichtung, vorzugsweise eine Brennkraftmaschine oder einen Hybridmotor, sind allgemein bekannt. Charakteristisch für derartige Herstellungsverfahren von komplexen Systemen wie einer Antriebseinrichtung ist, dass eine relativ hohe Anzahl von Bauteilen insbesondere in einer bestimmten Reihenfolge korrekt zusammengefügt werden muss. Dies erhöht die Anfälligkeit für Montagefehler, die die spätere Funktionsweise des Systems bis hin zum Ausfall der Antriebseinrichtung beeinträchtigen können. Ein Ansatz, diese Anfälligkeit zu reduzieren, ist einen oder mehrere Prüfschritte vorzusehen, in denen der Montagezustand des Systems geprüft wird.
In der Regel ist ein Prüfen des Montagezustands jedoch mit relativ hohem personellen und/oder manuellem Aufwand verbunden. Einer der Gründe hierfür ist, dass eine Vielzahl von einzelnen Bauteilen in dem montierten oder teilmontierten System aufgesucht und auf deren Vorhandensein und Zustand kontrolliert werden muss. Diese Kontrolle erfolgt in der Regel optisch, also durch Sichtkontrolle, oder taktil, das heißt durch ein händisches Abtasten oder Fühlen der zu kontrollierenden Stelle. Dieser relativ hohe manuelle Anteil erhöht das Risiko, dass die Kontrolle nicht vollständig erfolgt, da einzelne Bauteile übersehen oder vergessen werden.
In einem Artikel von Sauer und Domheim„Modellbasierte, optische Prüfung der Vollständigkeit von montierten Bauteilen“ vom 1./2. Fraunhofer-IFF-Kolloquium „Forschung vernetzen - Innovationen beschleunigen“ Magdeburg, 2007 (http://wwwisg.cs.uni- magdeburg.de/~lars/publications/Sauer_FHG_2007.pdf) wird ein Ansatz zum automatisierten Prüfen eines Montagezustands einer Rumpfschale als Beispiel eines Bauteils aus dem Flugzeugbau vorgestellt. Insofern ist daraus ein Herstellungsverfahren für ein Bauteil bekannt, das die Schritte aufweist:
Montieren des Bauteils und Prüfen eines Montagezustands, wobei ein dreidimensionales virtuelles Referenzmodell des Bauteils auf einer Auswerteeinheit bereitgestellt wird, und eine dreidimensionale Aufnahme des Bauteils als reales Abbild auf der Auswerteeinheit bereitgestellt wird, wobei wobei zum Prüfen eines Montagezustands das dreidimensionale virtuelle Referenzmodell und die dreidimensionale Aufnahme abgeglichen werden. In diesem Ansatz wird im Hinblick auf ein simples Bauteil also ein dreidimensionales virtuelles Referenzmodell mit einer dreidimensionalen Aufnahme als reales Abbild des Bauteils verglichen, um fehlende oder fehlerhaft montierte Komponenten an einem Bauteil zu ermitteln. Das Aufnehmen der dreidimensionalen Aufnahme erfolgt mittels einer Kamera, die über einen Sechs- Achs-Roboter bewegbar ist, wobei der Sechs- Achs-Roboter auf Schienen verfahrbar ist. Wünschenswert ist es aber nun speziell in Bezug auf einen komplexen Aufbau und Ablauf zum Montieren einer Antriebseinrichtung ein Kontrollieren des Montagezustands zu verbessern, insbesondere dennoch hinsichtlich Kinematik zu vereinfachen.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein verbessertes Herstellungsverfahren unter Montieren einer Antriebseinrichtung anzugeben, das zumindest einen der oben erwähnten Nachteile beseitigt. Insbesondere sollte eine unmittelbare
Korrekturmaßnahme möglich sein im Hinblick auf ein Prüfergebnis.
Die Aufgabe, betreffend das Herstellungsverfahren, wird durch die Erfindung mit einem Herstellungsverfahren des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft damit ein Herstellungsverfahren für eine Antriebseinrichtung, aufweisend die Schritte: Montieren der Antriebseinrichtung in einem Montageablauf, Prüfen eines
Montagezustands in dem Montageablauf, wobei ein dreidimensionales virtuelles Referenzmodell der Antriebseinrichtung auf einer Auswerteeinheit bereitgestellt wird, wobei das dreidimensionale virtuelle Referenzmodell aus einem Datensystem bereitgestellt wird, das für die Antriebseinrichtung produktspezifische, insbesondere Lebenszyklusphasen übergreifende, Daten vorhält, und eine dreidimensionale Aufnahme der Antriebseinrichtung als reales Abbild auf der Auswerteeinheit bereit gestellt wird, wobei die dreidimensionale Aufnahme mit einem an einem Portal angebrachten Aufnahmesystem erstellt wird, wobei das Portal und die Antriebseinrichtung relativ zueinander beweglich sind, wobei zum Prüfen eines Montagezustands das dreidimensionale virtuelle Referenzmodell und die dreidimensionale Aufnahme abgeglichen werden und im Falle einer Abweichung eine Anzahl von Differenzmerkmalen bestimmt wird, und zum Montieren ein Korrekturhinweis auf ein Differenzmerkmal der Anzahl interaktiv in einem Interaktionsgerät angezeigt wird.
Eine wesentliche Erkenntnis der Erfindung beruht auf der Tatsache, dass ein - mindestens teilweise - automatisiertes Prüfen des Montagezustands die Zuverlässigkeit des Prüfergebnisses im Vergleich zu einem manuellen Prüfen erhöhen kann. Weiterhin hat die Erfindung erkannt, dass das Prüfen vorteilhaft durchgeführt werden kann, indem mittels eines Aufnahmesystems, insbesondere mindestens einer stereoskopischen bildgebenden Einrichtung, eine dreidimensionale Aufnahme der zu prüfenden Antriebseinrichtung, erfasst wird und anhand bestimmter Merkmale der Montagezustand der Antriebseinrichtung durch einen Vergleich mit einem dreidimensionalen virtuellen Referenzmodell geprüft wird.
Durch dieses automatisierte Erstellen der dreidimensionalen Aufnahme und Abgleichen mit dem dreidimensionalen virtuellen Referenzmodell kann das Prüfen des Montagezustands vorteilhaft schneller und zuverlässiger erfolgen, insbesondere im Vergleich zu einem manuellen Prüfen des Montagezustands .
Das Prüfen des Montagzustands kann als Zwischenschritt - auch mehrfach - im Montageablauf erfolgen, und/oder am Abschluss des Montageablaufs.
Durch die Verwendung eines an einem Portal befestigten Aufnahmesystems kann mittels einer relativ einfachen Kinematik eine dreidimensionale Aufnahme erstellt werden. Dies ist vorteilhaft bei Antriebseinrichtungen, die ein hohes Gewicht und große Abmessungen aufweisen. Beispielsweise können Antriebseinrichtungen zum Antrieb von Containerschiffen ein Gewicht von mehreren hundert bis hin zu mehreren tausend Tonnen aufweisen. Das Verfahren ermöglicht vorteilhaft, dass etwaige Abweichungen, die bei der Prüfung des Montagezustands festgestellt werden, unmittelbar nach der Messung, insbesondere ohne für einen Montagearbeiter spürbare Verzögerung, dem Montagearbeiter angezeigt werden können. Somit kann eine direkte Korrektur etwaiger Montagefehler ohne wesentliche zeitliche Verzögerung erfolgen. Hierdurch kann die Produktivität der Herstellung gesteigert werden. Zu Montagefehlem zählen beispielsweise das Fehlen eines Bauteils, das Vorhandenseins eines falschen Bauteils, oder die falsche Montage eines Bauteils.
Die Erfindung führt zur Lösung der Aufgabe auch auf eine Prüfeinrichtung zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren, aufweisend: ein Portal, ein Aufnahmesystem, ausgebildet zum Erstellen einer dreidimensionalen Aufnahme der Antriebseinrichtung, eine Auswerteeinheit ausgebildet zum Vergleichen eines virtuellen Referenzmodells der Antriebseinrichtung mit der dreidimensionalen Aufnahme und zum Bestimmen einer Anzahl von Differenzmerkmalen im Falle einer Abweichung zwischen dem virtuellen Referenzmodell und der dreidimensionalen Aufnahme, und ein Interaktionsgerät, insbesondere eine Augmented-Reality- Brille, ausgebildet zum interaktiven Anzeigen eines Korrekturhinweises auf das Differenzmerkmal. Bei der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung werden die Vorteile des Herstellungsverfahrens vorteilhaft genutzt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
Mit dem Begriff Portal ist in diesem Zusammenhang insbesondere eine bogenförmige Anordnung gemeint. Diese muss nicht notwendigerweise mit beiden Portalsäulen den Boden berühren, solange sie sich annähernd bogen- oder Unförmig um die zu prüfende Antriebseinrichtung erstreckt, um einen möglichst großen Umfang der Oberfläche zu erfassen.
Durch die Anordnung der Prüfeinrichtung an einem Portal kann eine relativ einfache Kinematik erreicht werden, insbesondere bei der die zu prüfende Antriebseinrichtung lediglich in die Prüfeinrichtung hinein oder durch diese hindurchgeschoben werden muss. Zusätzlich oder alternativ kann eine bevorzugte Kinematik dadurch erreicht werden, dass die Prüfeinrichtung bewegbar ausgebildet ist und somit zwecks Prüfung des Montagezustands über die oder entlang der Antriebseinrichtung bewegt werden kann. Es kann eine relativ einfache Kinematik verwendet werden. Dass durch die relativ einfache Kinematik unter Umständen nicht sämtliche zu prüfenden Bereiche der Antriebseinrichtung mit den Kameras direkt erreicht werden können, kann durch ein hochauflösendes Aufnahmesystem zumindest teilweise kompensiert werden. Insbesondere durch eine Auflösung des Aufnahmesystems auf der Oberfläche der Antriebseinrichtung von einigen Millimetern bis hin zu einem Zehntel Millimeter können die für die Prüfung des Montagezustands erforderliche Genauigkeit erreicht werden. Hierzu werden geeignete Optiken und Bildaufnehmer im Aufnahmesystem eingesetzt.
Ein dreidimensionales virtuelles Referenzmodell kann automatisiert aus Konstruktionsdaten, insbesondere CAD-Dateien generiert werden. Durch die Nutzung solcher Konstruktionsdaten kann die Prüfeinrichtung und das Herstellungsverfahren relativ flexibel auf individuelle Produktvarianten angepasst werden. Derartige Konstruktionsdaten sind in produzierenden Unternehmen in der Regel ohnehin in der Konstruktionsabteilung vorhanden oder werden sogar - im Sinne eines digitalen Workflows - Lebenszyklusphasen-übergreifend in Datensystemen, insbesondere in einem Enterprise Resource Planning (ERP)-System und/oder einem Product- Lifecycle-Management (PLM)-System vorgehalten.
Das Abgleichen des dreidimensionalen virtuellen Referenzmodells und der dreidimensionalen Aufnahme zum Prüfen eines Montagezustands kann über geeignete Berechnungsverfahren, insbesondere über modellbasierte Berechnungsverfahren wie Feder-Masse-Modelle, erfolgen. Hierbei können Abweichungen zwischen einem aufgenommenen Messdatensatz in Form der dreidimensionalen Aufnahme und dem dreidimensionalen virtuellen Referenzmodell bestimmt und quantifiziert werden. Das Abgleichen kann weiter beinhalten, dass beim Generieren des Messdatensatzes auf Basis der dreidimensionalen Aufnahme Merkmale extrahiert werden, die den Montagezustand der Antriebseinrichtung charakterisieren.
Eine solche Merkmalsextraktion kann mit bekannten Verfahren, insbesondere Verfahren der modellbasierten Segmentierung, beispielsweise auf Basis von Feder-Masse-Modellen, erfolgen. Indem diese Merkmale mit den Merkmalen eines Referenzmodells verglichen werden, können Abweichungen festgestellt werden. Wenn ein Merkmal im Messdatensatz nicht dem korrespondierenden Merkmal im Referenzmodell entspricht, oder ein Merkmal im dreidimensionalen virtuellen Referenzmodell nicht in einem Messdatensatz einer dreidimensionalen Aufnahme enthalten ist, so wird eine derartige Abweichung in Form eines Differenzmerkmals dargestellt. Ein Differenzmerkmal ist also eine Differenz, das heißt eine Abweichung zwischen einem Soll-Merkmal des dreidimensionalen virtuellen Referenzmodells und einem Ist-Merkmal der dreidimensionalen Aufnahme.
Das Anzeigen des Korrekturhinweises auf das Differenzmerkmal beinhaltet insbesondere, dass auf Basis des ermittelten Differenzmerkmals ein Korrekturhinweis generiert und auf einem Interaktionsgerät angezeigt wird. Ein entsprechender Korrekturhinweis kann beispielsweise aus einer Gesamtheit von Korrekturhinweisen ausgewählt werden, die in einer Datenbank hinterlegt ist. Der Korrekturhinweis kann in Textform angezeigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Korrekturhinweis Bilder oder Videos aufweisen.
Bei dem Herstellungsverfahren und in einer Weiterbildung der Prüfeinrichtung kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmesystem mindestens eine oder mehrere, also eine Anzahl, stereoskopischer bildgebender Einrichtungen aufweist. Eine stereoskopische bildgebende Einrichtung kann insbesondere als stereoskopische Kamera oder als ein stereoskopisches Kamerapaar, das heißt eine Anordnung aus zwei aufeinander abgestimmten Kameras zum Zwecke der stereoskopischen Bilderfassung, ausgebildet sein.
Bei dem Herstellungsverfahren kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmesystem eine Anzahl von Triangulationssensoren aufweist. Ein Triangulationssensor kann dabei einen punkt-, linien- oder flächenförmigen Messbereich aufweisen. Ein Gesamtmessbereich kann insbesondere durch die Messbereiche mehrerer Triangulationssensoren zusammengesetzt sein. Mittels eines Triangulationssensors kann vorteilhaft eine berührungslose Messung einer Oberfläche vorgenommen werden.
Bei dem Herstellungsverfahren kann vorgesehen sein, dass als Korrekturhinweis ein reelles Bilddetail der Antriebseinrichtung interaktiv in einem Interaktionsgerät angezeigt wird. Dies kann beinhalten, dass - insbesondere, wenn das Interaktionsgerät als Augmented-Reality-Brille ausgebildet ist - der Korrekturhinweis direkt in das Sichtfeld des Montagearbeiters eingeblendet wird. Eine solche Einblendung kann kontextsensitiv erfolgen, das heißt, dass die Augmented- Reality-Brille das Sichtfeld des Montagearbeiters erfasst und den Hinweis an der entsprechenden Stelle der Antriebseinrichtung (das heißt an der Stelle im Abbild der Antriebseinrichtung, das im Sichtfeld der Brille sichtbar ist) positioniert, an der Korrekturbedarf besteht. So kann der Montagearbeiter auf intuitive Weise auf einen Korrekturbedarf hingewiesen werden. Weiterhin kann eine Möglichkeit für den Montagearbeiter vorgesehen sein, Kommentare zu hinterlegen, beispielsweise um auf Schwierigkeiten oder Abweichungen vom Referenzmodell hinzuweisen oder Vorschläge zur Verbesserung zu machen. Derartige Hinweise können im Montageprotokoll hinterlegt werden und sowohl für die Produktdokumentation als auch für Statistiken zur Produkt- und/oder Prozessoptimierung genutzt werden.
Bei dem Herstellungsverfahren kann vorgesehen sein, dass das Montieren der Antriebseinrichtung in einem Montageablauf an einem Montageplatz erfolgt und eine Relativbewegung zwischen der Prüfeinrichtung und der Antriebseinrichtung an dem Montageplatz erzeugt wird. Dies kann beinhalten, dass die Antriebseinrichtung zum Prüfen des Montagezustands nicht in ein Messlabor oder dergleichen Prüflabor bewegt werden muss, sondern vorteilhaft am Montageplatz geprüft werden kann.
Das Herstellungsverfahren kann weiter den Schritt aufweisen: Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Prüfeinrichtung und der Antriebseinrichtung. Durch die Relativbewegung kann eine möglichst vollständige, das heißt sämtliche zu prüfende Bereiche der Antriebseinrichtung abdeckende, dreidimensionale Aufnahme der Antriebseinrichtung erfasst werden. Hierbei können etwaige Ausrichtungsfehler, die beispielsweise durch die Handhabung der Antriebseinrichtung und/oder der Prüfeinrichtung entstehen, durch die Auswerteeinheit bei der Verarbeitung der Messdaten, insbesondere beim Generieren des Messdatensatzes, kompensiert werden. Eine solche Kompensation kann beispielsweise durch das Erfassen von Referenzflächen auf der Antriebseinrichtung, deren Position bekannt ist, erfolgen.
Insbesondere ist vorgesehen, das Erfassen der dreidimensionalen Aufnahme über eine Anzahl von stereoskopischen bildgebenden Einrichtungen erfolgt, insbesondere über drei stereoskopische bildgebende Einrichtungen erfolgt. Durch drei stereoskopische bildgebende Einrichtungen, insbesondere stereoskopische Kamerapaare, können die wesentlichen zu kontrollierenden Bereiche der Oberfläche erfasst werden. Die Anzahl von drei stereoskopischen bildgebenden Einrichtungen stellt somit einen Kompromiss aus apparativem Aufwand und Leistung der Prüfeinrichtung dar. Insbesondere kann eine stereoskopische bildgebende Einrichtung an einer Portalbrücke, und jeweils eine weitere stereoskopische bildgebende Einrichtung an einer Portalsäule angeordnet sein. Auf diese Weise kann ein relativ großer Anteil des Oberflächenumfangs der Antriebseinrichtung erfasst werden. Bei dem Herstellungsverfahren kann vorgesehen sein, dass eine stereoskopische bildgebende Einrichtung der Anzahl ausgebildet ist, eine Lage und/oder ein Montagemaß eines Bauteils und/oder einer Verbindung an der Antriebseinrichtung, insbesondere umfassend ein Anbauteil der Peripherie eines Motors wie ein Turbolader und ein Wärmetauscher und/oder umfassend eine Schraub-, Klemm und/oder Steckverbindung zu erfassen und/oder am Messdatensatz zu analysieren.
Dies kann konkret beinhalten, dass die stereoskopische bildgebende Einrichtung über eine Messgenauigkeit verfügt, die eine genaue Bestimmung einer Lage und/oder eines Montagemaßes eines Bauteils und/oder einer Verbindung ermöglicht. Für das Bestimmen der Lage eines Bauteils parallel zur optischen Achse der stereoskopischen bildgebenden Einrichtung ist hierzu eine hohe axiale Auflösung der Einrichtung erforderlich. Für das Bestimmen der Position eines Bauteils senkrecht zur optischen Achse der stereoskopischen bildgebenden Einrichtung ist hierzu eine hohe laterale Auflösung der Einrichtung erforderlich. Ein Montagemaß einer Verbindung kann beispielsweise der Eindrehgrad, das heißt die Eindrehposition einer Schraube sein. Zum Bestimmen der Eindrehposition einer Schraube wird - je nach Größe der Schraube - eine Auflösung von einigen Millimetern, bis in den Bereich von 0,1 mm benötigt.
Das Herstellungsverfahren kann weiter den Schritt aufweisen: Durchführen eines Korrektur- Montageschritts zur Korrektur des Differenzmerkmals angewiesen durch den Korrekturhinweis, insbesondere unmittelbar nach dem Prüfen des Montagezustands. Dies beinhaltet, dass der Montagearbeiter unmittelbar nach dem Prüfen des Montagezustands ein Feedback über etwaige Abweichungen vom Sollzustand erhält. Auf diese Weise können Abweichungen - im übertragenen Sinne einer Regelschleife - direkt korrigiert werden. Insbesondere kann das Prüfen des Montagezustands vorteilhaft in das Herstellungsverfahren integriert werden, und so Wartezeiten und Verzögerungen, die durch eine externe Prüfung verursacht würden, verringert werden.
Bei dem Herstellungsverfahren kann vorgesehen sein, dass auf Basis der dreidimensionalen Aufnahme ein Messdatensatz generiert wird. In dem Messdatensatz können weitere relevante Daten zur Messung gespeichert werden. Zu diesen relevanten Daten zählen beispielsweise Merkmale als Ergebnis einer Merkmalsextraktion, Differenzmerkmale als Ergebnis eines Vergleichs der dreidimensionalen Aufnahme mit einem dreidimensionalen virtuellen Referenzmodell oder Metadaten wie das Datum und die Uhrzeit der Prüfung und der Name der Person, die die Prüfung durchgeführt hat. Das Herstellungsverfahren kann weiter den Schritt aufweisen: Speichern der dreidimensionalen Aufnahme (AD) und/oder des Messdatensatzes und/oder eines Montageprotokolls in einem Enterprise Resource Planning-System, Product-Lifecycle-Management-System, oder in dergleichen, produktspezifische Daten enthaltenden Datensystem. Dies kann beinhalten, dass Ergebnisse des Herstellungsverfahrens, insbesondere der Messdatensatz, und/oder das Montageprotokoll gespeichert und für verschiedene Zwecke im Unternehmen zugänglich gemacht werden können. Insbesondere betrifft dies das Vorhalten von Daten für eine möglichst lückenlose und lebenszyklusbegleitende - insbesondere Lebenszyklusphasen übergreifender - Produktdokumentation. Mittels einer solchen Produktdatendokumentation können sowohl vom Kunden als auch von Servicemitarbeitem, die später Dienstleistungen an einer Antriebseinrichtung durchführen, Informationen abgerufen werden, die die individuelle Antriebseinrichtung betreffen. Über eine solche produktindividuelle Nutzung der Daten hinaus können die gespeicherten Daten genutzt werden, um Statistiken zu generieren, die in die Optimierung der Produktentwicklung und der Herstellungs- und/oder Montageprozesse einfließen.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Prüfeinrichtung in dem Verfahren ortsfest ausgebildet ist, wobei die Relativbewegung durch ein Bewegen der Antriebseinrichtung mittels einer Bewegungsvorrichtung, vorzugsweise durch die Prüfeinrichtung hindurch erzeugt wird, insbesondere an einem Montageplatz für die Antriebseinrichtung. Dies kann beinhalten, dass die Antriebseinrichtung mittels einer Bewegungsvorrichtung durch die Prüfeinrichtung hindurchbewegt wird. Die Bewegungsvorrichtung kann Teil eines übergeordneten Materialflusssystems einer Produktionsstraße sein. Auf diese Weise kann das Herstellungsverfahren, insbesondere das Prüfen des Montagezustands, effizient in einen bestehenden Produktions- oder Montageprozess integriert werden. Weiterhin kann die Bewegungsvorrichtung als ein Bauteilträger ausgebildet sein, auf dem die Antriebseinrichtung bewegt werden kann und der über geeignete Rollen oder Räder verfügt. Ein Erzeugen der Relativbewegung über eine angetriebene und/oder automatisierte Bewegungsvorrichtung hat weiter den Vorteil, dass der Montagearbeiter körperlich entlastet wird, da die Antriebseinrichtung, die ein relativ hohes Gewicht aufweist, nicht von dem Montagearbeiter manuell bewegt werden muss. Bei größeren Abmessungen und Gewicht der Antriebseinrichtung können die Bauteilträger durch einen Antrieb angetrieben sein, um somit die Handhabung zu ermöglichen.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Prüfeinrichtung in dem Verfahren bewegbar ausgebildet ist und die Relativbewegung durch ein Bewegen der Prüfeinrichtung über die - insbesondere stehende - Antriebseinrichtung erzeugt wird. Dies kann beinhalten, dass die Prüfeinrichtung auf einer Bewegungsvorrichtung über die Antriebseinrichtung geführt wird, während das Aufnahmesystem die dreidimensionale Aufnahme erstellt. Eine solche Weiterbildung ist insbesondere bei Antriebseinrichtungen mit hohem Gewicht und/oder großen Abmessungen sinnvoll, wo ein Bewegen der Antriebseinrichtung zum Erzeugen der Relativbewegung mit relativ hohem Aufwand verbunden wäre.
Eine Weiterbildung der Prüfeinrichtung weist weiter eine Bewegungsvorrichtung auf, die ausgebildet ist zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Prüfeinrichtung und der Antriebseinrichtung.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in: Fig. 1 eine Prüfeinrichtung gemäß dem Konzept der Erfindung,
Fig. 2 schematisch den Ablauf eines Herstellungsverfahrens gemäß dem Konzept der
Erfindung,
Fig. 3 das abschnittsweise Zusammensetzen einer dreidimensionalen Aufnahme, Fig. 4 das Vergleichen von Messdatensatz und Referenzmodell sowie das Generieren eines
Korrekturhinweises.
Fig. 1 zeigt eine Prüfeinrichtung 100 gemäß dem Konzept der Erfindung an einem Montageplatz MP. Die Prüfeinrichtung 100 weist ein Portal 102 auf, welches sich torförmig über eine Bewegungsvorrichtung 700 erstreckt derart, dass die Bewegungsvorrichtung 700 und/oder auf der Bewegungsvorrichtung 700 bewegte Messobjekte 1000, insbesondere eine Antriebseinrichtung 1001, das Portal 102 durch eine Durchtrittsebene ED passieren. In bevorzugten Ausführungsformen sind, wie vorliegend gezeigt, über den Umfang des Portals 102 drei stereoskopische bildgebende Einrichtungen 10, 20, 30 angeordnet. An einer ersten Portalsäule 102.1 ist eine erste stereoskopische bildgebende Einrichtung 10 angeordnet. An einer zweiten Portalsäule 102.2 ist eine zweite stereoskopische bildgebende Einrichtung 20 angeordnet. An einer Portalbrücke 102.3 ist eine dritte stereoskopische bildgebende Einrichtung 30 angeordnet.
Die Bewegungsvorrichtung 700 kann als Fließband 701 oder dergleichen Fördermittel ausgebildet sein, sodass eine Relativbewegung RB erzeugt wird, wobei die Relativbewegung RB eine definierte Ausrichtung gegenüber der Prüfeinrichtung 100 aufweisen kann, die senkrecht zur Durchtrittsebene ED ist. Alternativ kann die Bewegungsvorrichtung 700 als ein individueller Bauteilträger 702 ausgebildet sein, der eine Antriebseinrichtung 1001 oder eine begrenzte Anzahl von Messobjekten 1000 hält, wobei dieser Bauteilträger 702 einschließlich der Antriebseinrichtung 1001 oder einschließlich des mindestens einen Messobjektes 1000 durch die Prüfeinrichtung 100 bewegt werden kann. In diesem Falle, nämlich wenn der Bauteilträger 702 beispielsweise von einem Montagearbeiter durch die Prüfeinrichtung 100 bewegt wird, kann es zu Abweichungen der Ausrichtung der tatsächlichen Relativbewegung RB kommen, so dass die Relativbewegung RB nicht mehr entlang einer Bewegungsachse AB senkrecht zur Durchtrittsebene ED ist. In diesem Fall kann die Abweichung der Ausrichtung, beispielsweise durch das Erfassen einer oder mehrerer bekannter Referenzflächen auf dem Messobjekt, beim Verarbeiten der aufgenommenen Messdaten in einer Auswerteeinheit 800 berücksichtigt und gegebenenfalls kompensiert werden. Alternativ ist es ebenfalls möglich, die Relativbewegung RB zu erzeugen, indem das Portal 102 bewegbar ausgebildet ist. Auf diese Weise kann somit das Portal 102 über eine stehende Antriebseinrichtung 1001 bewegt werden.
Die Auswerteeinheit 800 ist ausgebildet, die über die stereoskopischen bildgebenden Einrichtungen 10, 20, 30 erfassten Daten zu einer eine Menge von dreidimensionalen Koordinaten umfassende dreidimensionalen Aufnahme AD zu verarbeiten. Diese dreidimensionale Aufnahme AD repräsentiert ein messtechnisch erfasstes, dreidimensionales Modell der mittels der Prüfeinrichtung 100 erfassten Antriebseinrichtung 1001. Auch wenn die Antriebseinrichtung 1001 nicht vollständig erfasst wird - insbesondere die untere Seite wird in dem gezeigten Beispiel nicht erfasst, und auch innenliegende Bereiche der Antriebseinrichtung 1001 ohne Sichtkontakt zu mindestens einer stereoskopischen bildgebenden Einrichtung 10, 20, 30 sind von der Erfassung ausgeschlossen - so werden jedoch die wesentlichen Bereiche der Antriebseinrichtung 1001 erfasst, um eine Aussage über den Herstellungs- und/oder Montagezustand der Antriebseinrichtung 1001 zu ermöglichen.
Die Erfassung der Oberflächen der Antriebseinrichtung 1001 erfolgt in dem gezeigten Beispiel nach dem Prinzip einer stereoskopischen Kamera. Hierbei kann über die Anordnung der Kameras einer stereoskopischen bildgebenden Einrichtung 10, 20, 30 zueinander bei einer gleichzeitigen fotografischen Aufnahme eines Oberflächenbereiches der Antriebseinrichtung 1001 eine dreidimensionale Aufnahme dieses Oberflächenbereiches generiert werden. Alternativ oder zusätzlich können zur Verbesserung und/oder Vereinfachung des Messverfahrens Hilfstechnologien wie Streifenbildprojektion oder Lichtlaufzeit-Messung eingesetzt werden. Die Prüfeinrichtung 100 kann allgemein eine oder mehrere Beleuchtungsmittel aufweisen, um eine gleichmäßige Ausleuchtung des Messobjekts 1000 zu ermöglichen und somit die Qualität der Messung zu verbessern.
Die an der ersten Portalsäule 102.1 angeordnete erste stereoskopische bildgebende Einrichtung 10 weist eine erste Kamera 11 und eine zweite Kamera 12 auf. Beide Kameras 11, 12 sind derart ausgerichtet, dass sie einen gemeinsamen ersten Messbereich MB1 auf der Oberfläche der Antriebseinrichtung 1001 erfassen. Die an der zweiten Portalsäule 102.2 angeordnete zweite stereoskopische bildgebende Einrichtung 20 weist eine erste Kamera 21 und eine zweite Kamera 22 auf. Beide Kameras 21, 22 sind derart ausgerichtet, dass sie einen gemeinsamen zweiten Messbereich MB2 auf der Oberfläche der Antriebseinrichtung 1001 erfassen. Die an der Portalbrücke 102.3 angeordnete dritte stereoskopische bildgebende Einrichtung 30 weist eine erste Kamera 31 und eine zweite Kamera 32 auf. Beide Kameras 31, 32 sind derart ausgerichtet, dass sie einen gemeinsamen dritten Messbereich MB3 auf der Oberfläche der Antriebseinrichtung 1001 erfassen. Gleichwohl ist es in Weiterbildungen möglich, dass die jeweils beiden Kameras einer stereoskopischen bildgebenden Einrichtung in einem einzelnen Gehäuse untergebracht sind. Auch kann es in Weiterbildungen möglich sein, aus Bilddaten wie z. B. Videoaufnahmen, insbesondere von einer einzelnen Kamera, eine dreidimensionale Aufnahme AD zu erzeugen.
Die Messbereiche MB1, MB2, MB3 überlappen sich in den jeweiligen Grenzbereichen, so dass die zu messende Oberfläche der Antriebseinrichtung 1001 möglichst vollständig erfasst werden kann. Ebenso ist es in Weiterbildungen möglich, wenn auch hier nicht gezeigt, dass die untere, hier der Bewegungsvorrichtung 700 zugewandte Seite der Antriebseinrichtung 1001 mittels einer weiteren stereoskopischen bildgebenden Einrichtung erfasst wird, in einem solchen Fall muss die Bewegungsvorrichtung 700 derart ausgebildet sein, dass die zu messenden Bereiche der betroffenen Seite nicht durch die Bewegungsvorrichtung 700 verdeckt werden. Dies kann beispielsweise über punktuelle, die Antriebseinrichtung 1001 fixierende Befestigungsmittel oder Aufhängungen erreicht werden. Gleichwohl ist es ebenfalls möglich, die Bewegungsvorrichtung 700 derart zu gestalten, dass die Antriebseinrichtung 1001 - insbesondere um eine senkrecht zur Durchtrittsebene ED angeordnete Bewegungsachse AB - gedreht werden kann, und somit die zu messenden Oberflächen derart ausgerichtet werden können, dass sie von mindestens einer stereoskopischen bildgebenden Einrichtung 10, 20, 30 erfasst werden können.
Mittels der Auswerteeinheit 800, welche mit den stereoskopischen bildgebenden Einrichtungen 10, 20, 30 der Prüfeinrichtung 100 signalleitend verbunden ist, kann die von den stereoskopischen bildgebenden Einrichtungen 10, 20, 30 erfasste dreidimensionale Aufnahme AD mit einem dreidimensionalen virtuellen Referenzmodell ARD verglichen werden. Im Falle von Abweichungen kann ein Differenzmerkmal MDIF (siehe Fig. 4) bestimmt und ein Korrekturhinweis 310 generiert werden. Beispielsweise kann der Vergleich zwischen der dreidimensionalen Aufnahme AD und dem dreidimensionalen Referenzmodell ARD ergeben, dass ein Bauteil, beispielsweise eine Untereinheit der Antriebseinrichtung 1001, nicht vorhanden ist. Im Falle einer solchen Abweichung kann die Auswerteeinheit 800 einen Korrekturhinweis 310 generieren, der von dem Bediener der Prüfeinrichtung 100, einem Montagearbeiter oder einem Werker, unmittelbar wahrgenommen werden kann. Hierzu kann die Auswerteeinheit 800 beispielsweise mit einem Interaktionsgerät 300 verbunden sein. Das Interaktionsgerät 300 kann eine Augmented-Reality-Brille 302 aufweisen, welche der Montagearbeiter bei der Arbeit trägt. Korrekturhinweise 310, die auf der Augmented-Reality-Brille 302 dargestellt werden, erscheinen dem Montagearbeiter unmittelbar in seinem Sichtfeld. Eine durch die Auswerteeinheit 800 festgestellte Abweichung kann somit auf der Augmented-Reality-Brille 302, insbesondere mit einem zu dieser Abweichung korrespondierenden Korrekturhinweis 310, dargestellt werden. Der Werker kann daraufhin eine Korrektur, beispielsweise das Nachmontieren der fehlenden Untereinheit, vornehmen. Alternativ oder zusätzlich kann das Interaktionsgerät 300 einen Bildschirm 301 aufweisen, auf dem die dreidimensionale Aufnahme AD und/oder das Differenzmerkmal MDIF und/oder der Korrekturhinweis 310 für den Montagearbeiter angezeigt werden können.
Die Auswerteeinheit 800 ist weiterhin über eine Schnittstelle 901 mit einem produktspezifische Daten enthaltenden Datensystem 900 verbunden. Das produktspezifische Daten enthaltende Datensystem 900 kann beispielsweise als Enterprise Resource Planning-System 902 oder als Product-Lifecycle-Management-System 903 ausgebildet sein.
Fig. 2 zeigt einen beispielhaften Ablauf eines Herstellungsverfahrens gemäß dem Konzept der Erfindung - für Bezugszeichen in der folgenden Beschreibung, die nicht in Fig. 2 enthalten sind, wird auf Fig. 1 verwiesen.
In einem ersten Schritt Sl erfolgt die Herstellung, insbesondere ein vollständiger oder teilweiser Montageablauf AM eines Produkts, nämlich des in Fig. 1 dargestellten Messobjekts 1000. Hierbei kann es sich insbesondere um die Montage eines Motors oder einer Antriebseinrichtung 1001 oder von Subkomponenten handeln. Die Antriebseinrichtung 1001 kann beispielsweise eine Brennkraftmaschine oder ein Hybridmotor sein. Subkomponenten können durch untergeordnete Baugruppen gebildet sein. Im Anschluss an die Montage erfolgt in einem ersten Abschnitt I ein Aufnehmen einer dreidimensionalen Aufnahme AD, insbesondere mindestens eines Messprofils PM, und in einem zweiten Abschnitt II ein Auswerten der dreidimensionalen Aufnahme AD.
Hierzu wird zunächst die Antriebseinrichtung 1001 in die Prüfeinrichtung 100 bewegt und in einem zweiten Schritt S2 von mindestens einer stereoskopischen bildgebenden Einrichtung 10, 20, 30 erfasst. Die mindestens eine stereoskopische bildgebende Einrichtung 10, 20, 30 generiert dabei dreidimensionale Oberflächendaten, welche an eine hier nicht dargestellte Auswerteeinheit 800 übermittelt werden.
In einem dritten Schritt S3 kann insbesondere gleichzeitig zum Aufnehmen des Messdatensatzes MD eine Relativbewegung RB zwischen der Antriebseinrichtung 1001 und der Prüfeinrichtung 100 erzeugt werden. Ein derartiger Schritt ist sinnvoll bei Weiterbildungen einer Prüfeinrichtung 100, bei denen die Gesamtfläche der überlappenden Messbereich MB1, MB2, MB3 geringer ist als die zu erfassende Oberfläche der Antriebseinrichtung 1000. In diesem Falle kann die Aufnahme des Messdatensatzes MD abschnittsweise während der Relativbewegung RB zwischen der Antriebseinrichtung 1000 und der Prüfeinrichtung 100 erfolgen.
Im Anschluss an den ersten Abschnitt I erfolgt im zweiten Abschnitt II das Auswerten der Messdaten. In einem vierten Schritt S4 wird zunächst ein Messdatensatz MD generiert. Hierzu werden die dreidimensionalen Oberflächendaten der einzelnen stereoskopischen Kamerapaare 10, 20, 30 kombiniert derart, dass aus den einzelnen Messprofilen PM1, PM2, PM3, die jeweils in einzelnen Messbereichen MB1, MB2, MB3 aufgenommen wurden, eine dreidimensionale Aufnahme AD erzeugt wird. Für den oben dargestellten Fall, dass während des Aufnehmens eine Relativbewegung RB erzeugt wurde, werden weiterhin mehrere, abschnittsweise hintereinanderliegende Messprofile PM zu einer dreidimensionalen Aufnahme AD zusammengefügt.
Weiterhin können im vierten Schritt S4 gegebenenfalls Ausrichtungsfehler erkannt und kompensiert werden. Derartige Ausrichtungsfehler können beispielsweise durch eine abweichende Ausrichtung der Antriebseinrichtung 1001 während des Messens, oder durch Abweichungen bei der Erzeugung der Relativbewegung entstehen. Derartige Ausrichtungsfehler können beispielsweise durch eine oder mehrere Referenzflächen mit bekannter Fage auf der Antriebseinrichtung 1001 erkannt und kompensiert werden.
In einem fünften Schritt S5 erfolgt ein Ermitteln der Produktvariante, also die Zuordnung der dreidimensionalen Aufnahme AD zu einem bestimmten Produkttyp. Dies kann automatisch erfolgen, beispielsweise indem Merkmale auf der Antriebseinrichtung 1001, die charakteristisch für eine spezifische Produktvariante, jedoch unabhängig vom Montagezustand sind, von einer Auswerteeinheit 800 (siehe Fig. 1) beim Auswerten der dreidimensionalen Aufnahme AD erkannt werden. Auf Basis des Ergebnisses der Auswerteeinheit 800 kann somit eine Zuordnung der dreidimensionalen Aufnahme AD zu einer bestimmten Produktvariante erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Bestimmung der Produktvariante mittels eines auf Antriebseinrichtung 1001 angeordneten Identifikationsmittels, beispielsweise eines Barcodes oder RFID-Etiketts erfolgen.
In einem sechsten Schritt S6 erfolgt der Vergleich der dreidimensionalen Aufnahme AD mit einem dreidimensionalen virtuellen Referenzmodell ARD. Dabei korrespondiert das dreidimensionale virtuelle Referenzmodell ARD insbesondere zu der Produktvariante, die im vorherigen Schritt S5 ermittelt wurde und stellt den Soll-Montagezustand der Antriebseinrichtung 1001 dar. Dabei können beispielsweise mittels bekannter Verfahren der Mustererkennung Merkmale M aus der dreidimensionalen Aufnahme AD extrahiert werden, wobei jeweils ein Merkmal einem bestimmten Bauteil der Antriebseinrichtung 1001 oder einer Position eines Bauteils entspricht. Die Gesamtheit der bestimmten Merkmale M wird als Montagezustand ZM bezeichnet. Die Merkmale des Montagezustands ZM können dann mit korrespondierenden Merkmalen des Referenzmodells verglichen werden. Ein Vergleich der dreidimensionalen Aufnahme AD mit dem Referenzmodell ARD kann mit Methoden der modellbasierten Segmentierung, beispielsweise einer Hough-Transformation, statistischer Verfahren und/oder prototypenbasierter Modelle, erfolgen. Das Ergebnis des Vergleichs, insbesondere die Differenzmerkmale MDIF (siehe Fig. 4), können in einem Messdatensatz MD gespeichert werden. Ebenfalls kann die dreidimensionale Aufnahme AD und/oder die ermittelte Produktvariante und/oder weitere relevanten Daten im Messdatensatz gespeichert werden.
In einer anschließenden Verzweigung VI wird geprüft, ob im sechsten Schritt S6 eine oder mehrere Abweichungen der dreidimensionalen Aufnahme AD von dem Referenzmodell ARD festgestellt wurden. Ist dies der Fall, so erfolgt in einem dritten Abschnitt III ein Korrigieren des Montagezustands ZM. Hierzu wird in einem siebten Schritt S7 ein Korrekturhinweis 310 auf einem Interaktionsgerät 300 dargestellt. Dieser kann insbesondere bereits eine Anleitung in Form einer Arbeitsanweisung 311 enthalten. Mittels eines solchen Korrekturhinweises 310 wird ein Benutzer, insbesondere ein Montagearbeiter, auf ein Differenzmerkmal MDIF und somit den Korrekturbedarf hingewiesen und erhält eine konkrete Arbeitsanweisung zur Korrektur. In einem anschließenden achten Schritt S8 wird entsprechend des Korrekturhinweises 310 ein korrigierender Montageschritt, insbesondere durch den Montagearbeiter, durchgeführt.
Im Anschluss wird der Programmablauf an einer ersten Zusammenführung Zl wieder zurückgeführt an einen Punkt vor Beginn des ersten Abschnittes I. Die Schritte S2-S6 werden analog durchgeführt. Sollte bei diesem Durchgang im sechsten Schritt S6 keine Abweichung mit dem Referenzmodell ARD festgestellt werden, wird der Programmablauf an der ersten Verzweigung VI zu einem neunten Schritt S9 geleitet. In diesem Schritt S9 wird der Messdatensatz MD und optional ein Montageprotokoll MP in einem Produktdaten enthaltenden System 900 gespeichert. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Enterprise Resource Planning- System 901 handeln. Alternativ oder zusätzlich können diese Daten in einem Produkt Lifecycle Management- System 902 gespeichert werden. Das Montageprotokoll MP kann ein Protokoll des Abgleichs mit dem Referenzmodell ARD und/oder ein Protokoll etwaiger Korrekturschritte aufweisen.
Durch ein derartiges Speichern und Verwalten der Daten können die montagespezifischen Daten für einen späteren Nachweis, beispielsweise gegenüber dem Kunden, vorgehalten werden und darüber hinaus für Statistiken, insbesondere zur Produkt- oder Produktionsoptimierung, genutzt werden.
Fig. 3 zeigt beispielhaft ein abschnittsweises Zusammenfügen mehrerer Messprofile PM1, PM2, PM3 zu einer dreidimensionalen Aufnahme AD während des zweiten Schrittes S2. Hierbei wird die Antriebseinrichtung 1001 mittels einer Relativbewegung RB durch die hier nicht dargestellte Prüfeinrichtung 100 bewegt, so dass der - ebenfalls hier nicht, sondern in Fig. 1 dargestellte und sich aus drei einzelnen Messbereichen MB1, MB2, MB3 zusammensetzende - Messbereich MB durchfahren wird. Auf diese Weise können zwei oder mehrere, zeitlich nacheinander aufgenommene und abschnittsweise hintereinanderliegende, Messprofile PM1, PM2, PM3 zu einer dreidimensionalen Aufnahme AD zusammengefügt werden.
Fig. 4 zeigt beispielhaft das Vergleichen einer dreidimensionalen Aufnahme AD mit einem Referenzmodell ARD sowie das anschließende Anzeigen eines Korrekturhinweises 310.
Dargestellt ist ein produkt- oder produktvariantenspezifisches Referenzmodell ARD mit vier Merkmalen Ml, M2, M3, M4. Weiterhin ist eine dreidimensionale Aufnahme AD dargestellt, die über eine Prüfeinrichtung 100 (hier nicht dargestellt) aufgenommen wurde. Mittels bekannter Methoden der Merkmalsextraktion wurden von der Auswerteeinheit 800 aus der dreidimensionalen Aufnahme AD die signifikanten Merkmale, also die für den Montagezustand ZM relevanten und zu prüfenden Merkmale, extrahiert. Bei einem anschließenden Vergleich mit dem Referenzmodell ARD wird festgestellt, dass die ersten drei Merkmale Ml, M2, M3 der dreidimensionalen Aufnahme AD mit dem Referenzmodell ARD übereinstimmen. Jedoch ist das vierte Merkmal M4 des Referenzmodells ARD in der dreidimensionalen Aufnahme AD nicht vorhanden. Diese Abweichung ist vorliegend als erstes Differenzmerkmal MDIF1 dargestellt. Die kleinstmö gliche Abmessung zu erfassender Differenzmerkmale MDIF hängt dabei insbesondere von der Auflösung der verwendeten stereoskopischen bildgebenden Einrichtung ab. Je genauer die Auflösung, desto kleiner sind die erfassbaren Differenzmerkmale. Mit einer relativ geringen Auflösung kann beispielsweise das Vorhandensein relativ großer Komponenten an einem Messobjekt 1000 überprüft werden. Mit einer relativ hohen Auflösung ist es darüber hinaus möglich, auch relativ kleine Komponenten zu erfassen, und sogar den Zustand einzelner Komponenten und/oder Befestigungsmittel festzustellen, beispielsweise ob eine Schraube vollständig eingedreht ist.
Weiter ist ein Korrekturhinweis 310 dargestellt, der im siebten Schritt S7 auf Basis der Abweichung, insbesondere auf Basis des ersten Differenzmerkmals MDIF1, generiert und auf einer Anzeige 300 dargestellt wird. Der Korrekturhinweis 310 kann eine Arbeitsanweisung 311 mit den für die Korrektur durchzuführenden Schritten aufweisen; diese Arbeitsanweisung 311 kann beispielsweise in Textform angezeigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Arbeitsanweisung 311 Bilder oder Videos aufweisen. Auch ist es möglich, insbesondere wenn die Anzeige 300 als Augmented-Reality- Brille 302 ausgebildet ist, dass der Korrekturhinweis 310 alternativ oder zusätzlich einen kontextbasierten Hinweis 312 aufweist, der dem Montagearbeiter in sein Sichtfeld eingeblendet wird. Dies kann über ein Überlagern des Sichtfelds der Augmented- Reality-Brille 302 mit dem kontextbasierten Hinweis 312 erfolgen. Der kontextbasierte Hinweis 312 kann beispielsweise - wie hier dargestellt - in Form eines Pfeils 313 ausgebildet sein, der die Aufmerksamkeit des Montagearbeiters auf die Stelle der Antriebseinrichtung 1001 richtet, an der eine Handlung vorzunehmen ist. Hierbei wird durch die Überlagerung des kontextbasierten Hinweises 312 und des dazu korrespondierenden Ausschnitts des Sichtfelds ein reelles Bilddetail 314 erzeugt. BEZUGSZEICHENLISTE
10 Erste stereoskopische bildgebende Einrichtung
11 Erste Kamera der ersten stereoskopischen bildgebenden
Einrichtung
12 Zweite Kamera der ersten stereoskopischen bildgebenden
Einrichtung
20 Zweite stereoskopische bildgebende Einrichtung
21 Erste Kamera der zweiten stereoskopischen bildgebenden
Einrichtung
22 Zweite Kamera der zweiten stereoskopischen bildgebenden
Einrichtung
30 Dritte stereoskopische bildgebende Einrichtung
31 Erste Kamera der dritten stereoskopischen bildgebenden
Einrichtung
32 Zweite Kamera der dritten stereoskopischen bildgebenden
Einrichtung
100 Prüfeinrichtung
102 Portal
102.1 Erste Portalsäule
102.2 Zweite Portalsäule
102.3 Portalbrücke
200 Kamerasystem
300 Interaktionsgerät, Anzeigegerät
301 Bildschirm
302 Augmented-Reality-Brille
310 Korrekturhinweis
311 Arbeitsanweisung
312 Kontextbasierter Hinweis
313 Pfeil
314 Reelles Bilddetail
700 Bewegungsvorrichtung
701 Fließband 702 Bauteilträger
800 Auswerteeinheit
900 Produktspezifische Daten enthaltendes Datensystem
901 Schnittstelle
902 Enterprise Resource Planning-System
903 Product-Lifecycle-Management-System
1000 Messobjekt
1001 Antriebseinrichtung
AB Bewegungsachse
AD Dreidimensionale Aufnahme der Antriebseinrichtung AM Montageablauf
ARD Dreidimensionales virtuelles Referenzmodell ED Durchtrittsebene
M Merkmal
MB 1-3 Messbereich
MD Messdatensatz
MDIF Differenzmerkmal
MP Montageplatz
PM, PM1-3 Messprofil
RB Relativbewegung
S1-10 Schritte des Herstellungsverfahrens
ZM Montagezustand

Claims

ANSPRÜCHE
1. Herstellungsverfahren für eine Antriebseinrichtung (1001), aufweisend die Schritte:
Montieren der Antriebseinrichtung (1001) in einem Montageablauf (AM),
Prüfen eines Montagezustands (ZM) in dem Montageablauf (AM), wobei
- ein dreidimensionales virtuelles Referenzmodell (ARD) der Antriebseinrichtung (1001) auf einer Auswerteeinheit (800) bereitgestellt wird, wobei
das dreidimensionale virtuelle Referenzmodell (ARD) aus einem Datensystem (900) bereitgestellt wird, das für die Antriebseinrichtung (1001) produktspezifische, insbesondere Lebenszyklusphasen übergreifende, Daten vorhält, und
- eine dreidimensionale Aufnahme (AD) der Antriebseinrichtung (1001) als reales Abbild auf der Auswerteeinheit (800) bereitgestellt wird, wobei
die dreidimensionale Aufnahme (AD) mit einem an einem Portal (102) angebrachten Aufnahmesystem (200) erstellt wird, wobei das Portal (102) und die Antriebseinrichtung (1001) relativ zueinander beweglich sind,
- wobei zum Prüfen eines Montagezustands (ZM) das dreidimensionale virtuelle
Referenzmodell (ARD) und die dreidimensionale Aufnahme (AD) abgeglichen werden und im Falle einer Abweichung eine Anzahl von Differenzmerkmalen (MDIF) bestimmt wird,
und zum Montieren ein Korrekturhinweis (310) auf ein Differenzmerkmal (MDIF) der Anzahl interaktiv in einem Interaktionsgerät (300) angezeigt wird.
2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Aufnahmesystem (200) eine Anzahl stereoskopischer bildgebender Einrichtungen (10, 20, 30) aufweist.
3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Korrekturhinweis ein reelles Bilddetail (314) der Antriebseinrichtung (1001) interaktiv in einem Interaktionsgerät (300) angezeigt wird.
4. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Montieren der Antriebseinrichtung (1001) in einem Montageablauf (AM) an einem Montageplatz (MP) erfolgt und eine Relativbewegung (RB) zwischen der Prüfeinrichtung (100) und der Antriebseinrichtung (1001) an dem Montageplatz (MP) erzeugt wird.
5. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der dreidimensionalen Aufnahme (AD) über eine Anzahl von stereoskopischen bildgebenden Einrichtungen (10, 20, 30) erfolgt, insbesondere über drei stereoskopische bildgebende Einrichtungen (10, 20, 30) erfolgt.
6. Herstellungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der dreidimensionalen Aufnahme (AD) ein Messdatensatz (MD) generiert wird und/oder eine stereoskopische bildgebende Einrichtung (10, 20, 30) der Anzahl ausgebildet ist, eine Lage und/oder ein Montagemaß eines Bauteils und/oder einer Verbindung an der Antriebseinrichtung (1001), insbesondere umfassend ein Anbauteil der Peripherie eines Motors wie ein Turbolader und ein Wärmetauscher und/oder umfassend eine Schraub-, Klemm und/oder Steckverbindung zu erfassen und/oder am Messdatensatz (MD) zu analysieren.
7. Herstellungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter aufweisend den Schritt:
Durchführen eines Korrektur-Montageschritts zur Korrektur des Differenzmerkmals (MDIF) angewiesen durch den Korrekturhinweis (310), insbesondere unmittelbar nach dem Prüfen des Montagezustands (ZM).
8. Herstellungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter aufweisend den Schritt:
Speichern der dreidimensionalen Aufnahme (AD) und/oder des Messdatensatzes (MD) und/oder eines Montageprotokolls (MP) in einem Enterprise-Resource Planning-System (902), Product-Lifecycle-Management-System (903), oder in dergleichen, produktspezifische Daten enthaltenden Datensystem (900).
9. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinrichtung (100) ortsfest ausgebildet ist, wobei die Relativbewegung (BT) durch ein Bewegen der Antriebseinrichtung (1001) mittels einer Bewegungsvorrichtung (700), vorzugsweise durch die Prüfeinrichtung (100) hindurch erzeugt wird, insbesondere an einem Montageplatz (MP) für die Antriebseinrichtung.
10. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinrichtung (100) bewegbar ausgebildet ist und die Relativbewegung (BT) durch ein Bewegen der Prüfeinrichtung (100) über die - insbesondere stehende - Antriebseinrichtung (1001) erzeugt wird.
11. Prüfeinrichtung (100) zur Verwendung in einem Herstellungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend:
- ein Portal (102),
ein Aufnahmesystem (200), ausgebildet zum Erstellen einer dreidimensionalen Aufnahme (AD) der Antriebseinrichtung (1001),
eine Auswerteeinheit (800) ausgebildet zum Vergleichen eines virtuellen Referenzmodells (ARD) der Antriebseinrichtung (1001) mit der dreidimensionalen Aufnahme (AD) und zum Bestimmen einer Anzahl von Differenzmerkmalen (MDIF) im Falle einer Abweichung zwischen dem virtuellen Referenzmodell (ARD) und der dreidimensionalen Aufnahme (AD), und
ein Interaktionsgerät (300), insbesondere eine Augmented-Reality-Brille (302), ausgebildet zum interaktiven Anzeigen eines Korrekturhinweises (310) auf das Differenzmerkmal (MDIF).
12. Prüfeinrichtung (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das
Aufnahmesystem (200) mindestens eine stereoskopische bildgebende Einrichtung (10, 20, 30) aufweist.
13. Prüfeinrichtung (100) nach Anspruch 11 oder 12, weiter aufweisend eine
Bewegungsvorrichtung (700) ausgebildet zum Erzeugen einer Relativbewegung (BT) zwischen der Prüfeinrichtung (100) und der Antriebseinrichtung (1001).
PCT/EP2019/063988 2018-05-30 2019-05-29 Herstellungsverfahren für eine antriebseinrichtung und prüfeinrichtung Ceased WO2019229136A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018112910.6 2018-05-30
DE102018112910.6A DE102018112910B4 (de) 2018-05-30 2018-05-30 Herstellungsverfahren für eine Antriebseinrichtung und Prüfeinrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019229136A1 true WO2019229136A1 (de) 2019-12-05

Family

ID=66770449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/063988 Ceased WO2019229136A1 (de) 2018-05-30 2019-05-29 Herstellungsverfahren für eine antriebseinrichtung und prüfeinrichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018112910B4 (de)
WO (1) WO2019229136A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022130114A1 (de) * 2022-11-15 2024-05-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Qualitätsprüfsystem

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1633534A1 (de) * 2003-04-28 2006-03-15 Stephen James Crampton Koordinatenmessarm mit tragstruktur
EP3086286A1 (de) * 2015-04-21 2016-10-26 United Technologies Corporation Verfahren und system zur automatisierten inspektion unter verwendung einer multimodalen datenbank
US20170249729A1 (en) * 2011-05-09 2017-08-31 Level 3 Inspection, Llc Automated optical metrology computer aided inspection station and method of operation

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011015987A1 (de) * 2011-04-04 2012-10-04 EXTEND3D GmbH System und Verfahren zur visuellen Darstellung von Informationen auf realen Objekten

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1633534A1 (de) * 2003-04-28 2006-03-15 Stephen James Crampton Koordinatenmessarm mit tragstruktur
US20170249729A1 (en) * 2011-05-09 2017-08-31 Level 3 Inspection, Llc Automated optical metrology computer aided inspection station and method of operation
EP3086286A1 (de) * 2015-04-21 2016-10-26 United Technologies Corporation Verfahren und system zur automatisierten inspektion unter verwendung einer multimodalen datenbank

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018112910B4 (de) 2020-03-26
DE102018112910A1 (de) 2019-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018128158A1 (de) Vorrichtung zur inspektion des erscheinungsbilds
DE102020134680B4 (de) Verfahren und Anordnung zur Qualitätsprüfung eines Objekts
EP3912127A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur inspektion schwer erreichbarer komponenten
EP4288768B1 (de) Verfahren zum prüfen eines bauteils einer strömungsmaschine
EP3911944B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur boroskopinspektion
EP3729213A1 (de) Verhaltensmodell eines umgebungssensors
EP3904827B1 (de) Dynamische routenplanung einer drohnenbasierten überprüfung von streckeneinrichtungen einer strecke
DE102008036759A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Testen von Systemen mit visueller Ausgabe
WO2019229136A1 (de) Herstellungsverfahren für eine antriebseinrichtung und prüfeinrichtung
EP3494391B1 (de) Verfahren zur bedienung eines röntgen-systems
DE102013005120B4 (de) Verfahren zur Bestimmung einer Beschädigung eines Fahrzeugs
DE102019208448A1 (de) Verfahren zur Überprüfung eines Geräts oder einer Maschine
DE102018214307A1 (de) System und Verfahren zur Qualitätsprüfung bei der Herstellung von Einzelteilen
DE102016011554B4 (de) Verfahren zur Darstellung von Fehlern an Werkstücken
DE102012110623A1 (de) Messgerät zum Durchführen von Mess- und Prüfaufgaben in vorgebbaren Prozessen
EP3659113B1 (de) Erkennungssystem, arbeitsverfahren und trainingsverfahren zum erzeugen eines 3d-modells mit referenzdaten
DE102008011349A1 (de) Zerstörungsfreie Prüfung einer Schweißnaht
DE102021128624A1 (de) Systeme und verfahren zum prüfen eines bauteils oder einer baugruppe
WO2020083617A1 (de) Verfahren zur prüfung einer fügeverbindung
DE102023200017B3 (de) Verfahren zur Fehlererkennung in Montage- und Instandhaltungsprozessen
EP3602021A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von mindestens zwei durchstrahlungspositionen
WO2022053095A1 (de) Verfahren zum prüfen von bauteilen
WO2021058467A1 (de) Applikation zur ar-unterstützten, geführten befundung eines prüfobjekts mit entsprechender visualisierung in einem cad-system
EP4645012A1 (de) Erkennung einer anomalie im betrieb eines technischen systems
DE102024113040A1 (de) Kanaldaten-Prüfverfahren zur automatisierten Überprüfung von Daten ein Kanalrohr oder Kanalnetz betreffend

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: 19728624

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19728624

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1