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DE102015012732A1 - System und Verfahren zum Steuern, insbesondere zum Inbetriebnehmen, einer Produktionsanlage - Google Patents

System und Verfahren zum Steuern, insbesondere zum Inbetriebnehmen, einer Produktionsanlage Download PDF

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DE102015012732A1
DE102015012732A1 DE102015012732.2A DE102015012732A DE102015012732A1 DE 102015012732 A1 DE102015012732 A1 DE 102015012732A1 DE 102015012732 A DE102015012732 A DE 102015012732A DE 102015012732 A1 DE102015012732 A1 DE 102015012732A1
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Daimler AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (10) zum Steuern, insbesondere zum Inbetriebnehmen, einer Produktionsanlage (12), mit einer Kameravorrichtung (13) zum dreidimensionalen Aufzeichnen der Produktionsanlage (12), einer außerhalb der Produktionsanlage (12) angeordneten Anzeigeeinrichtung (14) zum Anzeigen einer abgeglichenen Darstellung eines digitalen Modells der Produktionsanlage (12) und der von der Kameravorrichtung (13) bereitstellbaren dreidimensionalen Aufzeichnung der Produktionslage (12), und mit einer Steuereinrichtung (20), mittels welcher in Abhängigkeit von einer erfassbaren Bedienhandlung von einer außerhalb der Produktionsanlage (12) angeordneten Person (18) zumindest ein Element der Produktionsanlage (12) steuerbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern, insbesondere zum Inbetriebnehmen, einer Produktionsanlage (12).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Steuern, insbesondere zum Inbetriebnehmen, einer Produktionsanlage.
  • Üblicherweise ist die Inbetriebnahme einer Produktionsanlage relativ aufwendig, wobei mit der Produktionsanlage vertraute Personen zur Inbetriebnahme vor Ort sein müssen, beispielsweise um Produktionsvorrichtungen, Roboter und dergleichen auszurichten, anzupassen und einzustellen.
  • Die DE 20 2015 101 603 U1 zeigt ein Verfahren zum Fernsteuern unterschiedlichster Elemente, um einen Nicht-Experten bei einer auszuführenden Tätigkeit aus der Ferne zu unterstützen. Dadurch wird dem Experten unter anderem ermöglicht, verschiedene Funktionen, wie beispielsweise eine Kamera, einen Laserpointer und dergleichen fernzusteuern.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchen eine Produktionsanlage aus der Ferne angesteuert, insbesondere in Betrieb, genommen werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein System und durch ein Verfahren zum Steuern einer Produktionsanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße System zum Steuern, insbesondere zum Inbetriebnehmen, einer Produktionsanlage umfasst eine Kameravorrichtung zum dreidimensionalen Aufzeichnen der Produktionsanlage. Des Weiteren umfasst das System eine außerhalb der Produktionsanlage angeordnete Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen einer abgeglichenen Darstellung eines digitalen Modells der Produktionsanlage und der von der Kameravorrichtung bereitstellbaren dreidimensionalen Aufzeichnung der Produktionsanlage. Ferner umfasst das erfindungsgemäße System eine Steuereinrichtung, mittels welcher in Abhängigkeit von einer erfassbaren Bedienhandlung von einer außerhalb der Produktionsanlage angeordneten Person zumindest ein Element der Produktionsanlage steuerbar ist.
  • Mittels der Kameravorrichtung ist es also möglich, ein Abbild der Produktionsanlage bereitzustellen. Um dieses Realbild der Kameravorrichtung mit einem digitalen Modell beziehungsweise Abbild der Produktionsanlage in Übereinstimmung zu bringen, muss das Modell der Produktionsanlage und die Aufzeichnung der Produktionsanlage in Übereinstimmung gebracht werden. Dazu kann das reale, mittels der Kameravorrichtung bereitgestellte Abbild der Produktionsanlage mit dem digitalen Modell der Produktionsanlage, beispielsweise in Form eines CAD Modells, verrechnet werden. Vorzugsweise wird dafür ein 3D-Sensor, beispielsweise ein System zur dreidimensionalen Raumüberwachung, verwendet, um die Produktionsanlage aufzuzeichnen und mit dem digitalen Modell der Produktionsanlage abzugleichen. Dadurch wird eine Art Semi-Realbild, das einer dreidimensionalen Rekonstruktion der Produktionsanlage entspricht, gewonnen. Da diese abgeglichene Darstellung des digitalen Modells der Produktionsanlage und der von der Kameravorrichtung bereitstellbaren dreidimensionalen Aufzeichnung also eine Art Semi-Rekonstruktion der Produktionsanlage ist, kann sich die Person, die die Produktionsanlage in Betrieb nehmen soll, an jede beliebige Stelle der Produktionsanlage projizieren lassen, ohne real anwesend zu sein.
  • Dabei können unterschiedlichste Bedienhandlungen der außerhalb von der Produktionsanlage angeordneten Person erfasst und zur Steuerung verschiedenster Elemente der Produktionsanlage verwendet werden. Mittels des erfindungsgemäßen Systems ist es also auf besonders einfache und zuverlässige Weise möglich, dass eine nicht vor Ort innerhalb der Produktionsanlage angeordnete Person diese steuern und insbesondere in Betrieb nehmen kann.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Anzeigeeinrichtung einen Raum zur Projektion der abgeglichenen Darstellung des digitalen Modells der Produktionsanlage und der von der Kameravorrichtung bereitstellbaren Aufzeichnung der Produktionsanlage umfasst. Bei diesem Raum zur Projektion der abgeglichenen Darstellung kann es sich um einen sogenannten CAVE handeln (Abkürzung für Cave Automatic Virtual Environment). Dies bezeichnet einen Raum zur Projektion einer dreidimensionalen Abbildung einer virtuellen Realität. Dadurch kann die Person, welche sich nicht in der Produktionsanlage befindet, die Rekonstruktion der Produktionsanlage auf besonders realistische Weise einsehen, was zur verbesserten Ansteuerung und insbesondere zur verbesserten Inbetriebnahme der Produktionsanlage beiträgt.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Anzeigeeinrichtung eine Virtual-Reality-Brille und/oder eine Augmented-Reality-Brille zum Anzeigen der abgeglichenen Darstellung des digitalen Modells der Produktionsanlage und der von der Kameravorrichtung bereitstellbaren Aufzeichnung der Produktionsanlage umfasst. Mittels einer Virtual-Reality-Brille oder mittels einer Augmented-Reality-Brille kann ebenfalls die Rekonstruktion der zu steuernden, insbesondere in Betrieb zu nehmenden, Produktionsanlage besonders realistisch dargestellt werden. Die Person kann somit aus der Ferne auf besonders einfache und zuverlässige Weise die Produktionsanlage steuern und auch in Betrieb nehmen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das System eine Bewegungserfassungseinrichtung zum Erfassen von Bewegungen der Person umfasst, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von den erfassten Bewegungen der Person das zumindest eine Element der Produktionsanlage zu steuern. Mittels der Bewegungserfassungseinrichtung ist es also möglich, Gesten und Bewegungen der Person in die Produktionsanlage zu übertragen, wobei die Bewegungserfassungseinrichtung dafür vorzugsweise zumindest einen Bewegungssensor aufweist. Die sich außerhalb der Produktionsanlage befindende Person kann also bewegungs- beziehungsweise gestenbasiert auf besonders einfache Weise auf Elemente der Produktionsanlage Einfluss nehmen, um die Produktionsanlage zu steuern beziehungsweise diese in Betrieb zu nehmen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von den erfassten Bewegungen der Person wenigstens einen Roboter der Produktionsanlage zu steuern. Dabei können erfasste Bewegungen der Person auf den Roboter übertragen werden, so dass die Person aus der Ferne den Roboter auf besonders einfache Weise steuern kann. Die erfassten Informationen hinsichtlich der Bewegungen und Gesten der Person können also auf die Produktionsanlage übertragen werden, selbst wenn diese sich sehr weit weg von der Person befinden sollte. Mittels der Anzeigeeinrichtung, sei es der CAVE, die Virtual-Reality-Brille und/oder die Augmented-Reality-Brille, können Koordinatensysteme von beispielsweise einem zu bearbeitenden Bauteil und beispielsweise von einem Roboter eingeblendet werden, so dass die Person die jeweiligen Koordinatensystem der jeweiligen Elemente übereinanderlegen und dadurch in der reellen Produktionsanlage das betreffende Bauteil mittels des Roboters aufnehmen, verarbeiten oder auf andere Weise manipulieren kann.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern, insbesondere zum Inbetriebnehmen, einer Produktionsanlage wird mittels einer Kameravorrichtung die Produktionsanlage aufgezeichnet und mittels einer außerhalb der Produktionsanlage angeordneten Anzeigeeinrichtung eine abgeglichene Darstellung eines digitalen Modells der Produktionsanlage und der von der Kameravorrichtung bereitgestellten Aufzeichnung der Produktionsanlage angezeigt sowie mittels einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einer erfassten Bedienhandlung einer außerhalb der Produktionsanlage angeordneten Person wenigstens ein Element der Produktionsanlage gesteuert. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems sind dabei als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, wobei das erfindungsgemäße System insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Zeichnung zeigt in:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Systems zum Steuern, insbesondere zum Inbetriebnehmen, einer Produktionsanlage sowie eine schematische Darstellung der Produktionsanlage; und in
  • 2 eine Perspektivansicht einer Person, welche außerhalb der Produktionsanlage angeordnet ist und mittels des Systems zum Fernsteuern der Produktionsanlage befähigt wird.
  • Ein insgesamt mit 10 bezeichnetes System zum Steuern, insbesondere zum Inbetriebnehmen, einer Produktionsanlage 12 ist in einer schematischen Darstellung in 1 gezeigt. Das System 10 umfasst eine Kameravorrichtung 13 zum dreidimensionalen Aufzeichnen der Produktionsanlage 12. Die Kameravorrichtung 13 kann dafür einen oder mehrere 3D-Sensoren aufweisen. Dadurch können Teile oder die gesamte Produktionsanlage 12 mittels der Kameravorrichtung 13 dreidimensional aufgezeichnet werden.
  • Das System 10 umfasst des Weiteren eine außerhalb der Produktionsanlage 12 angeordnete Anzeigeeinrichtung 14 zum Anzeigen einer abgeglichenen Darstellung eines digitalen Modells der Produktionsanlage 12 und der von der Kameravorrichtung 13 bereitstellbaren dreidimensionalen Aufzeichnung der Produktionsanlage 12. Dabei kann eine reale Aufzeichnung der Produktionsanlage 12 mit einem digitalen Modell der Produktionsanlage 12, beispielsweise in Form einer CAD-Konstruktion, abgeglichen und miteinander verrechnet werden. Dadurch kann eine Art Semi-Realbild, das einer dreidimensionalen Rekonstruktion der Produktionsanlage 12 entspricht, ermittelt und mittels der Anzeigeeinrichtung 14 angezeigt werden.
  • Ferner weist das System 10 eine Bewegungserfassungseinrichtung 16 auf, mittels welcher Gesten und Bewegungen einer außerhalb der Produktionsanlage 12 angeordneten Person 18 (wie in 2 schematisch dargestellt) erfasst werden können. Darüber hinaus umfasst das System 10 noch eine Steuereinrichtung 20, mittels welcher in Abhängigkeit von einer erfassbaren Bedienhandlung von der außerhalb der Produktionsanlage 12 angeordneten Person 18 zumindest ein Element der Produktionsanlage 12 steuerbar ist.
  • Die Person 18 kann sich also außerhalb der Produktionsanlage 12 befinden und dennoch steuernd auf die Produktionsanlage 12 mittels des Systems 10 einwirken, insbesondere um die Produktionsanlage 12 in Betrieb zu nehmen. Wie in 2 schematisch angedeutet, kann die Person 18 beispielsweise eine Virtual-Reality-Brille 22 aufgesetzt haben, welche Teil der Anzeigeeinrichtung 14 sein kann. Mittels der Virtual-Reality-Brille 22 kann die dreidimensionale Rekonstruktion der Produktionsanlage 12 aus unterschiedlichsten virtuellen Beobachtungspositionen und Blickrichtungen angezeigt werden. Die Person 18 kann sich also mit Hilfe des Systems 10 im Wesentlichen an jede Stelle der Produktionsanlage 12 virtuell projizieren lassen, ohne dabei real innerhalb der Produktionsanlage 12 anwesend zu müssen. Die Anzeigeeinrichtung 16 kann alternativ oder zusätzlich neben der Virtual-Reality-Brille 22 auch beispielsweise eine Augmented-Reality-Brille oder auch einen sogenannten CAVE (Abkürzung für Cave Automatic Virtual Environment) umfassen. Mittels des sogenannten CAVEs wird ein Raum zur Projektion der dreidimensionalen Rekonstruktion der Produktionsanlage 12 bereitgestellt. Die Person 18 kann sich also in dem besagten Raum aufhalten und eine virtuelle Darstellung der Produktionsanlage 12 einsehen. Dafür kann die Anzeigeeinrichtung 16 beispielsweise eine Mehrzahl von Projektoren aufweisen, mittels welchen auf ein oder mehrere Wände des Raumes eine virtuelle dreidimensionale Rekonstruktion der Produktionsanlage 12 projiziert wird.
  • Wie bereits erwähnt, können Bewegungen und Gesten der Person 18 mittels der Bewegungserfassungseinrichtung 16 erfasst werden. Die Steuereinrichtung 20 ist dabei dazu ausgelegt in Abhängigkeit von den mittels der Bewegungserfassungseinrichtung 16 erfassten Bewegungen und Gesten der Person 18 unterschiedlichste Elemente der Produktionsanlage 12 zu steuern. Beispielsweise können in der Produktionsanlage 12 ein Roboter 24 und ein zu bearbeitendes Bauteil 26 angeordnet sein. Obwohl sich die Person 18 außerhalb der Produktionsanlage 12 befindet, kann diese den Roboter 24 bewegungs- und gestenbasiert ansteuern. Bewegungen und Gesten der Person 18 werden also auf den Roboter 24 übertragen, so dass die Person 18 aus der Ferne das Bauteil 26 mittels des Roboters 24 aufheben, bearbeiten oder auf andere Weise manipulieren kann. Mittels der Virtual-Reality-Brille 22 oder auch beispielsweise mittels einer Augmented-Reality-Brille oder mittels des CAVEs kann die Person 18 die Auswirkungen der Fernsteuerung des Roboters 24 virtuell begutachten. Beispielsweise können mittels der Virtual-Reality-Brille 22 jeweilige Koordinatensysteme des Bauteils 26 oder des Roboters 24 eingeblendet werden, so dass die Person 18 die Koordinatensysteme des Bauteils 26 und des Roboters 24 übereinanderlegen kann, infolgedessen beispielsweise innerhalb der realen Produktionsanlage 12 das Bauteil 26 mittels des Roboters 24 aufgehoben oder bearbeitet wird.
  • Mittels des erläuterten Systems 10 ist es also auf einfache Weise möglich, dass eine Person 18, welche sich überhaupt nicht in der Produktionsanlage 12 sondern weit in der Ferne befindet, die Produktionsanlage 12 steuern und insbesondere diese auch in Betrieb nehmen kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 202015101603 U1 [0003]

Claims (6)

  1. System (10) zum Steuern, insbesondere zum Inbetriebnehmen, einer Produktionsanlage (12), mit einer Kameravorrichtung (13) zum dreidimensionalen Aufzeichnen der Produktionsanlage (12), einer außerhalb der Produktionsanlage (12) angeordneten Anzeigeeinrichtung (14) zum Anzeigen einer abgeglichenen Darstellung eines digitalen Modells der Produktionsanlage (12) und der von der Kameravorrichtung (13) bereitstellbaren dreidimensionalen Aufzeichnung der Produktionslage (12), und mit einer Steuereinrichtung (20), mittels welcher in Abhängigkeit von einer erfassbaren Bedienhandlung von einer außerhalb der Produktionsanlage (12) angeordneten Person (18) zumindest ein Element der Produktionsanlage (12) steuerbar ist.
  2. System (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (14) einen Raum zur Projektion der abgeglichenen Darstellung des digitalen Modells der Produktionsanlage (12) und der von der Kameravorrichtung (13) bereitstellbaren Aufzeichnung der Produktionslage (12) umfasst.
  3. System (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (14) eine Virtual-Reality-Brille (22) und/oder eine Augmented-Reality-Brille zum Anzeigen der abgeglichenen Darstellung des digitalen Modells der Produktionsanlage (12) und der von der Kameravorrichtung (13) bereitstellbaren Aufzeichnung der Produktionslage (12) umfasst.
  4. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) eine Bewegungserfassungseinrichtung (16) zum Erfassen von Bewegungen der Person (18) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von den erfassten Bewegungen der Person (18) das zumindest eine Element der Produktionsanlage (12) zu steuern.
  5. System (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von den erfassten Bewegungen der Person (18) wenigstens einen Roboter (24) der Produktionsanlage (12) zu steuern.
  6. Verfahren zum Steuern, insbesondere zum Inbetriebnehmen, einer Produktionsanlage (12), bei welchem mittels einer Kameravorrichtung (13) die Produktionsanlage (12) aufgezeichnet und mittels einer außerhalb der Produktionsanlage (12) angeordneten Anzeigeeinrichtung (14) eine abgeglichene Darstellung eines digitalen Modells der Produktionsanlage (12) und der von der Kameravorrichtung (13) bereitgestellten Aufzeichnung der Produktionslage (12) angezeigt sowie mittels einer Steuereinrichtung (20) in Abhängigkeit von einer erfassten Bedienhandlung einer außerhalb der Produktionsanlage (12) angeordneten Person (18) wenigstens ein Element der Produktionsanlage (12) gesteuert wird.
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