本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于在虛擬環(huán)境中再現(xiàn)生產(chǎn)過程的方法。

背景技術(shù)：

公知了一種用于在虛擬環(huán)境中再現(xiàn)生產(chǎn)過程的方法，其中，在生產(chǎn)過程期間，使生產(chǎn)裝置和工件彼此相互作用，其中，虛擬環(huán)境由工件的事先計算出的三維數(shù)據(jù)生成。

上文所用的表達“彼此相互作用”在此理解為，生產(chǎn)裝置和工件在生產(chǎn)過程中在最廣泛的意義下彼此接觸，其中，生產(chǎn)裝置需要在工件上執(zhí)行至少一個生產(chǎn)步驟。

上文所用的概念“再現(xiàn)”特別是理解為將生產(chǎn)過程圖像再現(xiàn)在屏幕上或監(jiān)控器上，其中，對應(yīng)于生產(chǎn)過程的部分例如工件和生產(chǎn)裝置被顯示在三維空間、即虛擬環(huán)境中。替代地，由此也可以是計算機模擬，在所述計算機模擬的情況下，生產(chǎn)過程不是在現(xiàn)實中進行，而是在計算機的處理器中進行。

所述模擬用于不同的目的。例如存在下述的生產(chǎn)過程，在所述生產(chǎn)過程中，整個過程在其被實現(xiàn)到現(xiàn)實中之前，首先在虛擬現(xiàn)實中被模擬，以便驗證所述整個過程是否按照預(yù)期進行。然而也存在下述的模擬，在所述模擬中將已經(jīng)真實存在的生產(chǎn)過程再現(xiàn)在虛擬環(huán)境中，其中，所述模擬則可以用于虛擬地檢驗參數(shù)變化。

在此，所述模擬的前提始終是，工件和生產(chǎn)裝置的三維數(shù)據(jù)以對于計算機可處理的形式存在。

這在理論中通常是這種情況，因為不僅工件而且生產(chǎn)裝置現(xiàn)在已經(jīng)直接在計算機上開發(fā)，由此則直接得出所述構(gòu)件的三維數(shù)據(jù)。

然而這在實際中通常沒有那么簡單，更確切地說，特別是關(guān)于多件式生產(chǎn)裝置沒有那么簡單，因為所述多件式生產(chǎn)裝置的空間構(gòu)型通常取決于工件，其中需注意的是，基于布置時所需的經(jīng)驗數(shù)據(jù)將生產(chǎn)裝置的多個零件在虛擬環(huán)境中進行確實的空間布置與極大的個人時間耗費相關(guān)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于，更確切地說特別是在提供生產(chǎn)裝置的三維數(shù)據(jù)方面改善用于再現(xiàn)開頭所述類型的生產(chǎn)過程的方法。

該目的借助于一種用于再現(xiàn)開頭所述類型的生產(chǎn)過程的方法通過在權(quán)利要求1的特征部分中得出的特征來實現(xiàn)。

也就是說，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置，所述虛擬環(huán)境除了工件的已計算的三維數(shù)據(jù)以外還由真實存在的生產(chǎn)裝置的通過掃描儀檢測的三維數(shù)據(jù)生成。

換句話說，本發(fā)明在于，實際所需的、適配于工件的生產(chǎn)裝置的三維數(shù)據(jù)本身不是在虛擬世界中產(chǎn)生，而是利用所謂的3D掃描儀產(chǎn)生，所述3D掃描器還將更詳細(xì)地進行探討。為此，生產(chǎn)裝置首先完全真實地由多個零件組裝，更準(zhǔn)確地說，在空間上以工件為導(dǎo)向。

在此，根據(jù)本發(fā)明的方法的一個還將更詳細(xì)說明的有利的擴展方案在于，所述工件本身基于其三維數(shù)據(jù)產(chǎn)生為在開發(fā)空間中的光學(xué)投影。真實存在的生產(chǎn)裝置則朝向所述投影定向并且適配于該投影。在此，該做法的特別的優(yōu)點在于，生產(chǎn)裝置的用戶常常需要工件本身并且與此相應(yīng)地不能或不愿意將所述工件提供給生產(chǎn)裝置的制造方。但是通過所述投影，生產(chǎn)裝置的制造方仍然可以完全真實地適配并且構(gòu)建生產(chǎn)裝置，更準(zhǔn)確地說在所述工件沒有在現(xiàn)實中呈現(xiàn)在制造方面前的情況下。

然而替代地、即如果工件在現(xiàn)實中存在，則生產(chǎn)裝置也可以根據(jù)真實存在的工件構(gòu)建。

對于這兩種方式關(guān)鍵的是，當(dāng)生產(chǎn)裝置確實存在時，所述生產(chǎn)裝置利用3D掃描儀來空間掃描或測量，其中，生產(chǎn)裝置的在此測定的三維數(shù)據(jù)接著輸送到已經(jīng)由工件組成的虛擬環(huán)境中，從而最后提供由工件和生產(chǎn)裝置組成的整個虛擬環(huán)境用于開頭所述的目的。

根據(jù)本發(fā)明的方法的其他有利的擴展方案由從屬權(quán)利要求中得出。

為了完整性還指出下述現(xiàn)有技術(shù)：

由專利文件DE 10 2005 009 437 A1公知了一種下述的方法(參見該專利文件特別是段落[0063]和圖10)，其中，真實存在的生產(chǎn)裝置(特別是抓取裝置)由人借助于虛擬基礎(chǔ)幾何結(jié)構(gòu)進行模擬，以便接著可以在虛擬環(huán)境中使用所形成的對象。根據(jù)本發(fā)明的方法與此不同之處特別是在于，生產(chǎn)裝置(特別是抓取裝置)不是由人虛擬地模擬，而是根據(jù)需利用生產(chǎn)裝置操縱的工件個別地構(gòu)建并且接著被掃描以用于虛擬環(huán)境中。

由專利文件DE 102 40 392 A1公知了一種用于相對于真實環(huán)境的對象測量非現(xiàn)實存在的虛擬對象的方法。在此也未指出，生產(chǎn)裝置根據(jù)需利用生產(chǎn)裝置操縱的工件個別地構(gòu)建并且接著被掃描以用于虛擬環(huán)境中。

最后由專利文件DE 10 2007 045 835 A1公知了一種用于在真實環(huán)境中再現(xiàn)虛擬對象的方法，利用該方法在與真實環(huán)境混合的情況下在很大程度上接近真實地再現(xiàn)虛擬對象與真實對象所出現(xiàn)的碰撞。在此也未公開根據(jù)本發(fā)明的方案。

附圖說明

下面根據(jù)兩個實施例所繪的圖示詳細(xì)地說明根據(jù)本發(fā)明的包括其根據(jù)從屬要求的有利的擴展方案的方法。

(未按比例的)附圖中：

圖1作為側(cè)視圖示意性地示出生產(chǎn)線的一部分，所述生產(chǎn)線具有由機器人操縱的、構(gòu)造為抓取裝置的生產(chǎn)裝置，所述生產(chǎn)裝置用于從第一工具裝置中取出工件并且將該工件輸送到第二工具裝置中；

圖2作為俯視圖示意性地示出了構(gòu)造為抓取裝置的根據(jù)圖1包括工件的生產(chǎn)裝置；

圖3作為側(cè)視圖示意性地示出抓取裝置和3D掃描儀；和

圖4立體地示出一個工件(深沖的板件)以及抓取裝置的兩部分。

具體實施方式

附圖根據(jù)兩個實例示出根據(jù)本發(fā)明的用于在虛擬環(huán)境中再現(xiàn)生產(chǎn)過程的方法的細(xì)節(jié)。該方法首先以公知方式具有的特征在于，在生產(chǎn)過程期間，生產(chǎn)裝置1和工件2彼此相互作用，其中，所述虛擬環(huán)境一方面由工件2的事先計算出的三維數(shù)據(jù)生成。

在圖1至3中，在此為了更簡明的圖示極大簡化地(并且由此以在實際中無法實現(xiàn)地)從平面的工件2出發(fā)，在圖中左邊的該工件從第一工具裝置3中被取出，以便接著將該工件放入在圖中右邊所示的第二工具裝置3中。所述工具裝置3典型地是(大型的)深沖壓力機，利用所述深沖壓力機深沖出例如用于汽車制造的板材。在此，開頭所述的虛擬環(huán)境此外優(yōu)選由預(yù)先計算的工具裝置3的三維數(shù)據(jù)生成。在工具裝置3之間布置一個機器人5，也就是說，在這種情況下(優(yōu)選地)構(gòu)造為抓取裝置1.1的生產(chǎn)裝置1借助于機器人5的手臂5.1運動以可選地用于從工具裝置3中取出工件2或者用于將工件2輸送到工具裝置3中。然而替代地也可以例如設(shè)置，生產(chǎn)裝置1在焊接過程中構(gòu)造為用于所述工件2的保持架。

圖4為了說明而示出一個真實的工件，所述真實工件的用于抓取裝置1.1的抽吸裝置的連接點(如同看到的那樣)布置在工件2的完全不同的、也相對彼此傾斜地延伸的平面上。在此，抓取裝置1.1由多個適配工件2的、能相對彼此固定在不同位置上的零件(特別是連接元件、支承元件和抽吸元件)構(gòu)成。此外要指出的是，根據(jù)圖4的抓取裝置1.1的兩個部分構(gòu)造為在現(xiàn)實中還與在此未示出的連接元件彼此連接。

此時對于根據(jù)本發(fā)明的方法重要的是，虛擬環(huán)境以前述的公知的方法的補充方案由真實存在的生產(chǎn)裝置1的通過掃描儀檢測的三維數(shù)據(jù)生成。

圖3在此示意性地示出了所述掃描儀、特別是3D掃描儀4，其中，特別優(yōu)選地使用用于掃描生產(chǎn)裝置1的所謂的3D激光掃描儀。為了簡明，關(guān)于公知的掃描儀參考Wikipedia(維基百科)，也就是說參考下述的永久網(wǎng)址http://de.wikipedia.org/w/index.php？title＝Laserscanning&oldid＝109718171，在所述地址下公開了：“3D掃描將三維點云和由此測量場景的全像提供作為結(jié)果?；蛘吒鶕?jù)點云確定單個尺寸例如長度和角度，或者由所述點云構(gòu)成(連接成網(wǎng)或結(jié)網(wǎng))由三角形組成的閉合表面并且例如使用在用于可視化的3D計算機圖像中?！?/p>

然而在掃描生產(chǎn)裝置1之前，所述生產(chǎn)裝置首先被具體地構(gòu)建并且調(diào)準(zhǔn)。如同開頭所述的那樣，這可以或者直接在已有的真實存在的工件2上進行(在圖2中通過實線示出)，或者也可以借助于工件2的光學(xué)的三維投影進行(在圖2中通過虛線示出)。為此使用所謂的“Cave Automatic Virtual Environment(洞穴狀自動虛擬環(huán)境)”、即用于投影三維虛幻世界的空間，例如其在Wikipedia(維基百科)中在下述的永久網(wǎng)址下已描述:http://de.wikipedia.org/w/index.php？title＝Cave_Automatic_Virtual_Environment&oldid＝116809189。

在由多個零件構(gòu)成的并且就此而言在計算機的虛擬環(huán)境中不能簡單地調(diào)準(zhǔn)的生產(chǎn)裝置1被構(gòu)建并且適配工件2之后，所述生產(chǎn)裝置被完全地、即三維地掃描。在此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)被換算成適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)格式中并且輸送到虛擬環(huán)境中，到時該虛擬環(huán)境只能識別工件數(shù)據(jù)以及必要時工具裝置數(shù)據(jù)，從而接著可以直接驗證生產(chǎn)裝置1是否符合預(yù)定的要求，即例如在機器人手臂5.1運動時不導(dǎo)致與工具裝置3碰撞。

附圖標(biāo)記列表

1 生產(chǎn)裝置

1.1 抓取裝置

2 工件

3 工具裝置

4 掃描儀

5 機器人

5.1 機器人手臂