用于記錄擰緊螺絲的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于記錄擰緊螺絲的方法，在該方法中，從裝配工具的位置出發(fā)記下螺絲周圍環(huán)境的圖像，并且借助于圖像信息實施對旋擰位置的定位和記錄。
【專利說明】用于記錄擰緊螺絲的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于記錄利用手持的裝配工具完成的擰緊螺絲的一種方法和一種裝置，其中，通過該裝配工具檢測擰緊螺絲的過程中的至少一個特征值。
【背景技術(shù)】
[0002]這種方法和裝置由現(xiàn)有技術(shù)所公開，并且用于確保質(zhì)量安全、例如確保在裝配車輛時的質(zhì)量安全。
[0003]即使在高度自動化的制造過程中，如今也仍多是借助于手持的裝配工具、例如利用氣動的、電動或電子氣動的手持式螺絲刀手動地安裝螺絲。在此將手持的裝配工具理解為這種是由人、而非由機(jī)器人放置到螺絲上的裝配工具，但并不排除存在附加的、使裝配工具的操作變得簡單化的引導(dǎo)部件。在此，為確保質(zhì)量安全通常期望的或必要的是，對螺絲的置入進(jìn)行監(jiān)控。在此已公開的是，記錄轉(zhuǎn)矩和由裝配工具在擰緊螺絲時實施的旋轉(zhuǎn)。
[0004]但原則上也值得期望的是，將置入螺絲的裝配位置記錄下來。迄今為止，螺絲刀的借助于測量技術(shù)進(jìn)行的測量不能以充分的精確性和可靠性實現(xiàn)。在其它的手持的工具中也可能出現(xiàn)類似問題。
[0005]在應(yīng)用設(shè)有用于進(jìn)行慣性導(dǎo)航的傳感裝置的裝配工具時，實際上在流水線生產(chǎn)中產(chǎn)生了這一問題，即裝配對象部分地以變化的速度沿傳送帶運動，并且單個的裝配工位部分地在傳送帶方向上相對于底基運動。其中，螺絲刀例如被放置在能夠沿裝配帶滑動的旋擰工位中，這使得不能利用相對簡單的工具對相應(yīng)的螺絲刀位置進(jìn)行絕對確定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提出使能夠利用簡單的工具以高度的精確性并且可靠地確定手持的裝配工具的位置的一種方法和一種裝置。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過具有權(quán)利要求1所述的特征的方法實現(xiàn)，并且特別是這樣實現(xiàn)，即從裝配工具的位置出發(fā)記下螺絲周圍環(huán)境的圖像，并且借助于圖像信息實施對旋擰位置的定位和記錄。
[0008]本發(fā)明基于這一認(rèn)識，即在從工具的放置位置直到應(yīng)用位置的空間內(nèi)的導(dǎo)航是非常困難并且花費高昂，這是由于裝配對象是運動的，并且慣性導(dǎo)航僅能提供有限的精確性。因此根據(jù)本發(fā)明提出，從裝配工具的位置出發(fā)記下螺絲周圍環(huán)形的圖像，并且借助于圖像信息實施對旋擰位置的定位和記錄，并且將檢測到的擰緊過程的特征值與這樣記錄下的旋擰位置聯(lián)系起來。
[0009]本發(fā)明的有利的實施方式在附圖的說明以及從屬權(quán)利要求中進(jìn)行說明。
[0010]根據(jù)第一種有利的實施方式，能夠在擰緊過程結(jié)束后記下圖像，這能夠通過所檢測的擰緊過程的特征值、例如旋轉(zhuǎn)的數(shù)量和/或最大轉(zhuǎn)矩來確定。
[0011]用于進(jìn)行圖像處理和圖像分析的投入能夠通過另一種有利的實施方式大大降低，在該實施方式中，在裝配工具遠(yuǎn)離擰緊螺絲的位置并且被帶入預(yù)定的觸發(fā)區(qū)域內(nèi)后記下圖像。也就是說，如果螺絲被擰緊并且緊接著取走螺絲刀的話，該運動便能夠被慣性導(dǎo)航裝置識別。在螺絲刀被取走后，隨后能夠拍攝圖像，在這些圖像中公開了工具在螺絲頭上方的哪一高度上。借助于通常通過三個加速度接收器來實現(xiàn)的慣性導(dǎo)航裝置，集成在螺絲刀中的傳感裝置也能夠感應(yīng)出圖像是從哪一方向拍攝的。通過這種方式能夠?qū)⒃谠摃r間點上僅包含主要信息、即螺絲和它鄰近的周圍環(huán)境的圖像進(jìn)行分類。
[0012]通過檢測擰緊螺絲的過程中的特征值、即測量在整條路徑上的旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)角和/或轉(zhuǎn)矩，能夠得出是否已將螺絲旋入的結(jié)論。通過在應(yīng)用拍攝的在空間中的已知方向的情況下根據(jù)本發(fā)明來簡化圖像分析，能夠快速地對旋擰位置進(jìn)行歸類。在完成了對旋擰位置的定位和驗證后，便能將該旋擰位置記錄下來。隨后便又可將所拍攝的圖像刪除，以便將待儲存的數(shù)據(jù)量保持在較低水平。
[0013]根據(jù)另一種有利的實施方式，從相對于螺旋軸的方向來看，在裝配工具被帶入預(yù)定的間隔區(qū)域內(nèi)和預(yù)定的角度范圍內(nèi)后，可以記下圖像。換句話說，即當(dāng)裝配工具與旋轉(zhuǎn)軸之間具有一定距離，并且相對于旋轉(zhuǎn)軸處于一定的角度位置上時，則記下圖像。由于間隔區(qū)域和角度范圍可參數(shù)化，能夠使觸發(fā)范圍與裝配工人的情況相適應(yīng)，由此基于自動的圖像刪除不會額外地增加裝配工人的負(fù)擔(dān)。借助于裝配工具的慣性導(dǎo)航裝置能夠確定何時到達(dá)了觸發(fā)區(qū)域。
[0014]在此可能有利的是，為了對旋擰位置進(jìn)行定位，也檢測裝配工具是由何人操作的。通過這種方式可以兼顧考慮到操作螺絲刀的工人是慣用右手或者是慣用左手，這是由于在這兩種情況下握持螺絲刀的方式是不同的，而這則可能導(dǎo)致圖像的背景稍有差異。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，當(dāng)裝配工具在完成擰緊過程后的預(yù)定的時間間隔內(nèi)未到達(dá)預(yù)定的觸發(fā)區(qū)域內(nèi)時，便可以發(fā)出光學(xué)的或聲學(xué)的警告信號。即:如果基于螺絲刀的通過裝配工人引起的不利運動而未到達(dá)預(yù)期的觸發(fā)區(qū)域，便能夠通過警告信號促使裝配工人將裝配工具放入觸發(fā)區(qū)域內(nèi)，但或者也可以手動地刪除拍攝的圖像。例如可以將集成在螺絲刀上的或螺絲刀內(nèi)的光學(xué)的或聲學(xué)的信號發(fā)射器設(shè)計為信號發(fā)射器。
[0016]根據(jù)另一種實施方式，裝配工具以及用于記下圖像的攝像機(jī)設(shè)有光學(xué)標(biāo)記單元、例如激光指示器，該激光指示器沿攝像頭的觀察方向取向，并且由此使得易于進(jìn)行合適的和正確的圖像拍攝。這種目的輔助裝置既可以持續(xù)地激活，或者也可以僅在未到達(dá)觸發(fā)區(qū)域時激活。裝配工具能夠可替換地或附加地設(shè)有觸發(fā)裝置，裝配工人能夠借助于該觸發(fā)裝置附加地手動消除拍攝的圖像。
[0017]根據(jù)另一種有利的實施方式，能夠在裝配工具中借助于合適的傳感器在擰緊螺絲的過程中檢測振動波譜。該檢測能夠通過慣性導(dǎo)航裝置的加速度傳感器來進(jìn)行，但或者也可以通過一個或多個附加的固體聲傳感器來進(jìn)行。由此能夠記錄并分析裝配工具的振動。在此，可以給所記錄的波譜確定類型，由此能夠確定偏差。通過將對該波譜的分析和對擰緊螺絲過程中所測量的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的分析組合起來，能夠確定錯誤的擰緊螺絲。例如能夠在擰緊十字槽頭螺絲時診斷螺絲接頭的繼續(xù)滑動，這是由于這種繼續(xù)滑動是與振動和突然的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化相聯(lián)系的。也存在這種可能性，即識別發(fā)生偏移的工具并且顯示必要的更換。也能夠自動識別在單個的擰緊螺絲的過程中是否出現(xiàn)了偏差，如果出現(xiàn)了偏差，便能夠為了實現(xiàn)文獻(xiàn)證明和質(zhì)量安全的目的將拍攝的圖像儲存起來。
[0018]也就是說，根據(jù)本發(fā)明能夠監(jiān)控裝配工具的運動流程并且/或者檢測操縱裝配工具所在的裝配位置、例如放置螺絲的位置。例如當(dāng)放置了多個螺絲時，能夠分別檢測所放置的螺絲的位置和/或所放置的螺絲的順序。
[0019]特別是能夠?qū)⑦\動流程和/或裝配位置與預(yù)設(shè)的額定運動流程和/或額定裝配位置進(jìn)行比較。在有待先后擰入多個螺絲時，例如也能夠控制是否已將所有的螺絲放置在預(yù)設(shè)的裝配位置上，和/或是否遵照了預(yù)設(shè)的順序。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明也涉及一種手持的、用于實施前述方法的裝配工具，在該裝配工具中集成了用于記下圖像的裝置、例如數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。
[0021]此外，該裝配工具也可以包括具有至少一個加速度傳感器和/或至少一個旋轉(zhuǎn)率傳感器的慣性測量單元、特別是具有三個加速度傳感器和兩個或三個旋轉(zhuǎn)率傳感器的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。各三個在空間軸方向上起作用的加速度傳感器和旋轉(zhuǎn)率傳感器的組合使得能夠拍攝系統(tǒng)的所有可能的運動。如果將測量單元例如沿手持螺絲刀的螺旋軸裝配，則也能夠利用僅兩個旋轉(zhuǎn)率傳感器對裝配工具的運動進(jìn)行完整的檢測。如果系統(tǒng)的、可自由選擇的、彼此獨立的運動可能性小于6，則能夠相應(yīng)地減少所需的傳感器的數(shù)量。
[0022]本發(fā)明的不受限制的實施例在附圖中示出并且隨后進(jìn)行說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]附圖示出已離開旋擰位置并被帶入觸發(fā)區(qū)域的裝配工具的三維圖。
【具體實施方式】
[0024]附圖純粹示例性地示出借助于多個螺絲12和14固定在裝配面上的部件10。在此，擰緊螺絲是借助于手動的裝配工具實施的，該手動的裝配工具在示出的實施例中是具有圓柱體形的基體18的電子螺絲刀16，在該圓柱體形的前端部上安裝了螺絲接頭20。在此，圖像示出螺絲刀16的在已將螺絲接頭(Schraubeinsatz) 20從最后旋入的螺絲14處稍微取出時的位置。螺絲接頭20由此位于螺絲14的上方，其中，螺絲14的中軸幾乎垂直于螺絲刀16的軸延伸。
[0025]在螺絲刀16的后部的區(qū)域內(nèi)集成了僅示意性地示出的慣性導(dǎo)航裝置22，該慣性導(dǎo)航裝置以本身已知的方式包括三個加速度傳感器，利用這三個傳感器能夠檢測螺絲刀16在空間中的位置。
[0026]在螺絲刀16的后部的區(qū)域內(nèi)同樣也集成了數(shù)字?jǐn)z像機(jī)24，其圖像檢測區(qū)域用虛線26示出。正如能夠清楚看到的，攝像機(jī)指向螺絲接頭20下方的區(qū)域，即攝像機(jī)在所示出的位置上檢測所擰入的螺絲14和其鄰近的周圍環(huán)境。
[0027]通過導(dǎo)線28 —方面向螺絲刀16供應(yīng)電和/或氣能。另一方面，螺絲刀16通過導(dǎo)線28與未詳細(xì)示出的檢測和評估裝置連接，借助于該檢測和評估裝置不僅檢測旋擰螺絲的過程的特征值，例如旋轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)矩。該分析裝置也用于啟動自動的圖像刪除、評估圖像信息和由此定位和記錄旋擰位置。
[0028]在裝配工人將螺絲14擰入并且將裝配工具16從旋擰位置上取出預(yù)設(shè)的和可參數(shù)化的距離后，則自動地通過攝像機(jī)24記下圖像。在所記下的圖像上包含螺絲14和其鄰近的周圍環(huán)境，從而能夠借助于簡單的圖像分析過程可靠地和清楚地判斷所涉及的是哪一個螺絲。由此不僅能夠判斷是否已按規(guī)定擰緊了所有所需的螺絲，當(dāng)部件為特定的對安全性 具有重要意義的部件時，必須對此進(jìn)行記錄。
【權(quán)利要求】
1.一種用于記錄擰緊螺絲的方法，利用手持的裝配工具來完成所述擰緊螺絲，其中，通過所述裝配工具檢測旋擰過程的至少一個特征值，其特征在于，從所述裝配工具的位置出發(fā)記下螺絲周圍環(huán)境的圖像，并且借助于圖像信息實施對旋擰位置的定位和記錄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述旋擰過程結(jié)束后記下所述圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述裝配工具離開所述擰緊螺絲的位置并且被帶入預(yù)定的觸發(fā)區(qū)域內(nèi)后記下所述圖像。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，在所述裝配工具從相對于螺絲軸的方向來看被帶入預(yù)定的間隔區(qū)域內(nèi)和預(yù)定的角度范圍內(nèi)后記下所述圖像。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，為了對螺絲位置進(jìn)行所述定位而檢測是由何人操作所述裝配工具的。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述裝配工具在所述旋擰過程結(jié)束后的預(yù)定的時間間隔內(nèi)未被帶入預(yù)定的觸發(fā)區(qū)域時，發(fā)出光學(xué)的或聲學(xué)的警告信號。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其特征在于，在所述擰緊螺絲的過程期間在所述裝配工具中檢測振動波譜。
8.一種手持的裝配工具，特別是用于實施根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法的手持的裝配工具，在所述手持的裝配工具中集成有用于記下圖像的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的手持的裝配工具，其特征在于，所述手持的裝配工具具有用于觸發(fā)所述用于記下圖像的裝置的觸發(fā)裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的手持的裝配工具，其特征在于，所述手持的裝配工具具有至少一個固體聲傳感器和/或多個加速度傳感器。
【文檔編號】G01B11/00GK103786127SQ201310516853
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月30日
【發(fā)明者】馬丁·路透 申請人:瑪珂系統(tǒng)分析和開發(fā)有限公司