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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sichthilfevorrichtung,
insbesondere auf eine Videosichthilfe für manuelle Prozesse an feinstrukturierten
oder schwer einsehbaren Objekten. Die vorliegende Erfindung bezieht
sich darüberhinaus
auf Werkzeugelemente, Vakuumgreifer, handführbare Bildaufnahmevorrichtungs-Sensorköpfe und
Roboterarme mit einer dergestaltigen Sichthilfevorrichtung. Schließlich bezieht
sich die vorliegende Erfindung ebenfalls auf ein entsprechend ausgebildetes Sichthilfeverfahren,
sowie auf Verwendungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen und des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Manuelle
Prozesse an feinstrukturierten Objekten oder die Handhabung so genannter
Mikroteile sind in den unterschiedlichsten Produktionsbereichen
anzutreffen. Die visuelle Adaption des Personals an den relevanten Arbeitspunkt
(AP) respektive Arbeitsort (AO) erfolgt dabei heute meist mittels
optischen Hilfsmitteln wie Leuchtlupen, Makroskopen, Mikroskopen
oder Videomikroskopen. Das Hauptproblem bei diesen Sichthilfen ist
darin zu sehen, dass bei diesen das Sichtfeld des Personals entweder
nur auf das Umfeld (UF) beim direkten Betrachten des Objektes oder
nur auf den vom Hilfsmittel projizierten Ausschnitt des AP bzw.
AO gerichtet sein kann (1, 2): 1 zeigt
das Prinzip der Betrachtung mit Hilfe eines Makroskops, Mikroskops
usw. 1 zeigt hierbei die ortsfeste Augenposition und das Sichtfeld
des Arbeitspunkts AP (der aufgrund der Anordnung des Objekts 6 unter
dem Mikroskop, Makroskop, ... positioniert ist), welches sich bei
Betrachtung durch das Mikroskop, Makroskop, ... ergibt. 2 zeigt die
Augenposition und das zugehörige
Sichtfeld des Umfeldes UF, welches sich bei Betrachtung des Objekts
ohne das Makroskop, Mikroskop, ... ergibt (ortsvariables Umfeld
durch Wechsel der Blickrichtung etc.). 3 bezeichnet hierbei
die verwendete Abbildungsoptik, 4 eine Beleuchtungseinheit
und 5 einen halbdurchlässigen
Spiegel, mit Hilfe dessen die Objektbeleuchtung im Mikroskop, Makroskop
... vorgenommen wird. 6 bezeichnet das betrachtete Objekt, welches
auf einer Objektunterlage 7 (beispielsweise Objekttisch)
angeordnet ist. 8 bezeichnet das Sichtfeld des Arbeitspunkts
bzw. Arbeitsortes durch das Makroskop, Mikroskop, ..., 9 das
entsprechende Sichtfeld des Umfeldes UF.
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2 zeigt
entsprechend das Prinzip der Betrachtung mit einer Leuchtlupe. Hier
zeigt 2 die Augenposition und die Sichtfelder bezüglich des
Arbeitspunktes/Arbeitsortes AP bzw. AO sowie des Umfeldes, welche
beide hier ortsvariabel sind (Wechsel der Blick richtung oder Betrachterposition),
aber durch die Anordnung der Leuchtlupe 3 begrenzt sind. 3 bezeichnet
hier die Leuchtlupe bzw. entsprechende Abbildungsoptik, 4 wieder
eine Lichtquelle, 6 das Objekt, welches auf der Objektunterlage 7 angeordnet ist, 8 den
Arbeitspunkt bzw. -ort AP, AO und 9 das Umfeld UF.
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Eine
Betrachtung beider Sichtfeldbereiche (AO und UF) ist somit nur durch
wechseln der Sichtposition möglich,
was die Flexibilität
manuell/visuell gekoppelter Aktivitäten des Personals deutlich
erschweren. Manuelle Operationen im Übergang der Blickrichtung zwischen
Sichtfeld UF und Sichtfeld AP können
nur unbefriedigend beobachtet werden mit entsprechend möglichem
Fehlerpotential durch unkontrollierte manuelle Aktionen in diesem Übergangsbereich,
die hier als Blindbewegungen bezeichnet werden. Als weiterer Nachteil
der genannten Sichthilfen ist anzuführen, dass der Blickpunkt und
die Blickrichtung des Personals fixiert ist und die Position des
relevanten „Werkstücksausschnitts" meist im Fokus der
Sichthilfe positioniert, also bei mehreren Arbeitspunkten am Objekt
laufend nachgeführt
werden muss. Ein weiterer Nachteil ist neben den bekannten visuellen
Belastungen der genannten Sichthilfen darin zu sehen, dass das Personal
durch die an der Sichthilfe ausgerichteten Körperhaltung häufig start
belastet wird.
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Bekannt
aus dem Stand der Technik sind des weiteren Bildaufnahmesystem,
z. B. Videokameras, mit denen Ausschnitte des abzubildenden Objekts aufgenommen
werden können
und auf einem Bildschirm (Monitor) dargestellt werden können. Auch hier
verbleibt das Problem der erforderlichen Sichtfeldwechsel, wie es
vorstehend geschildert wurde.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Sichthilfevorrichtung
und eine entsprechendes Sichthilfeverfahren zur Verfügung zu
stellen, mit welchen die dargestellten Nachteile des Standes der
Technik vermeidbar sind, mit welchen insbesondere die bei dem Sichtfeldwechsel
auftretenden Probleme bzw. Fehler der anzuwendenden Person minimiert
werden können.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend zunächst allgemein beschrieben,
sodann folgen einige vorteilhafte Ausgestaltungsformen. Die einzelnen erfindungsgemäßen Merkmale
können
jedoch nicht nur in einer Kombination, wie jeweils in den speziellen
vorteilhaften Ausführungsbeispielen
gezeigt, auftreten, sondern können
im Rahmen der Erfindung auch in beliebigen anderen Kombinationen
ausgebildet sein bzw. verwendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der grundlegenden Idee, eine Bildaufnahmevorrichtung (insbesondere
eine oder mehrere Videokamera(s)), mit welcher Bilder (z. B. kontinuierliche
Videobilder) eines abzubildenden Objekts (insbesondere eines feinstrukturierten
Werkstücks)
aufgenommen werden können,
mit einer transparenten Videobrille zu kombinieren. Unter einer
transparenten Videobrille wird eine Videobrille verstanden, welche
Sichtelemente (also beispielsweise die Brillengläser) dergestalt aufweist, dass
ein Betrachter, welcher durch diese Sichtelemente auf das Objekt
blickt, sowohl dieses Objekt, als auch die mittels einer Einblendvorrichtung (Projektor)
in oder auf die Gläser
eingeblendeten zusätzlichen
Informationen (z. B. ein vergrößerter Bildausschnitt
des Objekts) erkennen kann. Durch solche transparenten Sichtelemente,
die alternativ auch als halbtranspa rente Sichtelemente bezeichnet
werden können,
ist es dem Betrachter nicht nur möglich, die eingeblendete Information
zu sehen (wie bei klassischen VR-Anwendungen),
sondern gleichzeitig daneben auch die reale Welt gemäß seiner
aktuellen Blickrichtung.
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Entscheidend
bei der vorliegenden Erfindung ist es nun, dass aufgrund der Kombination
der Videokamera mit der Videobrille der Betrachter gleichzeitig
mittels der transparenten Sichtelemente auf das Objekt und auf einen
Ausschnitt des betrachteten Objekts, welcher gerade mit der Videokamera aufgrund
deren Ausrichtung aktuell erfasst wird, blicken kann. Das auf die
Sichtelemente eingeblendete Bild der Videokamera kann dabei vor
der Einblendung einer Bildverarbeitungsoperation (beispielsweise
Vergrößerung,
Kontrastanpassung, ...) unterzogen werden. Der Betrachter hat somit
die Möglichkeit,
gleichzeitig zwei Abbildungsebenen des abzubildenden Objekts zu
betrachten: Das Umfeld UF, wie er es aktuell sieht, sowie das eingeblendete
Bild des Arbeitspunkts bzw. Arbeitsorts, wie es die Videokamera
sieht. Aus diesem Grunde ist kein Sichtfeldwechsel mehr wie im Stand
der Technik erforderlich. Zudem lassen sich mit der vorliegenden
Erfindung Probleme im Übergangsbereich
weitestgehend minimieren, was zu einer weitestgehenden Unterbindung von
Blindbewegungen führt.
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Die
hier vorgestellte Sichthilfevorrichtung bzw. Videosichthilfe für manuelle
Prozesse an feinstrukturierten oder schwer einsehbaren Objekten
basiert somit auf einer Kombination von Video-Bilderzeugung, gegebenenfalls
zusätzlicher
Bildmanipulationen und Visualisierung der betrachteten Objektszene
mittels einer transparenten Videobrille. Damit werden die oben genannten
Nachteile weitestgehend vermieden.
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Insbesondere
die Blindbewegungen treten im betrachteten Umfeld auch im Übergang
zu dem höher
aufgelösten
AP-Sichtfeld nicht mehr auf. Als wichtiger Vorteil im Gegensatz
zu den oben genannten Sichthilfen ist anzuführen, dass der Blickwinkel auf
das Objekt nahezu beliebig gewählt
werden kann, was eine deutliche Verbesserung bezüglich der Überwachung der betrachteten,
manuellen Aktion im weitesten Sinne erlaubt. Weitere negative Auswirkungen
wie Übelkeit,
Schwindelgefühl,
unscharfes Sehen, Kopfschmerzen, Augenermüdung, auch als „cyberstress" bekannt, der bei
geschlossenen Sichthilfen (Mikroskope und Makroskope mit Okular)
auftreten kann, werden durch die transparente Videobrille – wenn überhaupt
auftretend – deutlich
vermindert oder sogar vermieden.
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Die
Bilderzeugung wird hierbei vorteilhafterweise mittels eines an einer
Halte- und/oder Führungsvorrichtung
angeordneten Mini-Videosensors erzeugt. Die Halte- und/oder Führungsvorrichtung kann
hierbei ein Werkzeug (beispielsweise ein Lötkolben) mit einem daran montierten
Halter sein. Der Mini-Videosensor kann beispielsweise eine Minivideokamera
mit CCD-Chip sein, der vorteilhafterweise von einem ebenso an der
Halte- und/oder Führungsvorrichtung
angebrachten oder integrierten Leuchtkörper (beispielsweise einer
LED-Leuchte) in
der Bilderzeugung unterstützt
wird.
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Der
Mini-Videosensor bzw. die Videokamera kann auch als sog. Endoskop
ausgeprägt
sein. Weiter kann die Abbildung des darzustellenden Objekts über einen
Bildleiter zum Sensor der eingesetzten Videokamera erfolgen.
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Das
so erzeugte Videobild des momentan am betrachtenden Objekt von der
oder den Videokamera(s) erfassten Arbeitsort(en) wird vorteilhafterweise
einer Bildsignal-Verarbeitungsvorrichtung (beispielsweise einer
Videosignalbox) zugeleitet. Bei mehrkanaligem Eingang (mehrerer
Videokameras) in die Videosignalbox kann der Systemanwender über eine
geeignete Einrichtung den jeweils gewünschten Videosensor auswählen. In
dieser Vorrichtung kann das Bildsignal dann entweder direkt durchgeleitet werden
oder mittels eines Bildprozessors auf unterschiedliche Art und Weise
modifiziert werden, also Bildverarbeitungsoperationen unterzogen
werden. Diese Bildverarbeitungsoperationen können zum Beispiel sein:
- • eine
Autofokussierung der Bildaufnahmen,
- • eine
Bildrotation und/oder eine Bildverschiebung,
- • eine
Bildvergrößerung (Zoom),
- • eine
Bildverbesserung in Bezug auf Wackeln, Kontrast, Helligkeit etc.,
- • die
zusätzliche
Einblendung von Prozessinformationen in Form von Text und Graphik
(beispielsweise Drücke,
Temperaturen, Kräfte
etc.), und/oder
- • die
Generierung von 3D-Bildern aus den von der Kamera erfassten Signalen.
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Zusätzlich ist
es möglich,
eine Bilddokumentation bei Kopplung der Bildsignal-Verarbeitungsvorrichtung
mit einem Speichermedium vorzunehmen.
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Wird
mit der Bildsignal-Verarbeitungsvorrichtung das Bildsignal vor seiner Übertragung
an die Einblendvorrichtung der Videobrille modifiziert, so ist es
alternativ auch möglich,
das unmodifizierte Signal an die Videobrille zu übertragen und in der Einblendvorrichtung
der Videobrille eine Bildsignal-Verarbeitungsvorrichtung vorzusehen.
Diese Einblendsignal-Verarbeitungsvorrichtung
kann dann das empfangene Bildsignal (ganz analog wie in der vorstehend
beschriebenen Videosignalbox) vorverarbeiten, bevor es dann schließlich mittels
der Einblendvorrichtung als optisches Bild auf dem Sichtelement
eingeblendet wird. Hierbei können
die vorbeschriebenen Bildoperationen selbstverständlich einzeln oder in beliebiger
Kombination eingesetzt werden.
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Von
der Bildaufnahmevorrichtung (bzw. der ggf. verwendeten Videosignalbox)
wird das Signal dann direkt (ununterbrochen) oder vom Benutzer über einen
Taster gesteuert (ausgewählte
Videobildsequenzen) als Bildsignal zu der Einblendvorrichtung der
Videobrille mit den transparenten Sichtelementen weitergeleitet.
Der Taster, mit dem der Benutzer die Videobildsequenzen auswählt, kann
beispielsweise an der Halte- und/oder Führungsvorrichtung angeordnet
sein. Der Taster kann dabei für
unterschiedliche Funktionen mit mehreren Bedienelementen ausgelegt
sein. Videobildsequenzen können
somit bedarfsgesteuert (also genau dann, wenn der Benutzer diese
zusätzlich
sehen möchte)
eingeblendet werden. Im einfachsten Fall geschieht die Einblendung auf
die Sichtelemente, also beispielsweise die Gläser der Brille, jedoch kontinuierlich.
Der Taster kann auch eigenständig,
z. B. fußgesteuert,
ausgelegt werden, um mehrere Funktionen, wie Bild an/aus, Wahl des Videosensors,
Bildmanipulationen etc., zu steuern. Die Tasterfunktionen, z. B.
Bild an/aus, können
auch mit Unterstützung
einfacher Zusatzsensoren (z. B. Abstandssensoren, Lichtschranken)
automatisch gesteuert werden.
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Die
Weiterleitung des Bildausgangssignals bzw. Videosignals von der
Videosignalbox (nachfolgend auch Video-Steuergerät genannt) an die Videobrille
kann hierbei entweder über
ein Videokabel oder auch mittels drahtloser Übertragung (Funkübertragung,
Infrarot) erfolgen.
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Die
Projektion des Videobildes auf die Sichtelemente der Videobrille
kann mit unterschiedlichen Techniken erfolgen. Beispielsweise können hierbei bekannte
optische Projektionstechniken eingesetzt werden, es können spezielle
Schichten (Schichten aus organischen Leuchtdioden, OLED-Schichten) verwendet
werden, welche direkt auf den Sichtelementen aufgebracht sind, oder
es können
so genannte OLED-Folien zusammen mit entsprechenden optischen Einblendmodulen
zur Abbildung des Videobildes der Bildaufnahmevorrichtung realisiert
werden. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, die aufgrund des technischen
Fortschritts verfügbaren
kleinen, leichten, auflösungsstarken
und kostengünstigen
Videokomponenten einzusetzen. Mit diesen lässt sich somit der wesentliche
Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass gleichzeitig und z. B.
auch aus einer Blickrichtung sowohl das Umgebungssichtfeld UF als auch
das Arbeitspunktsichtfeld AP erfasst werden können, einfach und kostengünstig realisieren.
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Als
Anwendungsfelder dieser neuartigen Sichthilfe sind die unterschiedlichsten
Einsatzgebiete denkbar, dies ist insbesondere bei Anwendungen der Fall,
bei denen manuell/visuell gekoppelte Aktionen unter Einsatz von
Sichthilfen durch den Anwender erfolgen müssen. Dies trifft beispielsweise
bei der Produktion, Nacharbeit und Reparatur von bestückten Leiterplatten
(LP) zu, bei denen auch in Zukunft manuelle Lötarbeitsgänge erforderlich sein werden.
Diese Arbeitsgänge
erfordern in der Regel eine Unterstützung des Personals durch Sichthilfen.
Der Grund ist in der ständig
zunehmenden Feinstruktur der Lötstellen
zu sehen. Derzeit erfolgt der manuelle Lötprozess bei den feinstrukturierten
Lötstellen
unter Zuhilfenahme mittels der oben genannten und bekannten Sichthilfen mit
den genannten Nachteilen. Dies bedeutet, dass kein komplettes Überwachen
der Bewegung des Lötkolbens
von der Lötstation
zu den zu bearbeitenden Lötstellen
möglich
ist. Fehler durch ungewolltes Berühren der Leiterplatte, der
Leiterbahnen oder der Bauelemente mit dem Lötkolben im Blindbereich sind
somit nicht auszuschließen.
Fehlerquellen dieser Art sind mit der beschriebenen Einrichtung
auszuschließen,
da sich der Lötkolben
beim Grob-(UF) und Feinpositioniervorgang (AP) immer direkt im Sichtfeld
des Personals befindet. Speziell zu Reparaturarbeiten z. B. außerhalb
der Produktion ist das Vorhandensein eines Mikroskoparbeitsplatzes mit
der erforderlichen LP-Positioniereinrichtung
in der Regel nicht gewährleistet.
Wodurch zum einen der Lötvorgang
aufgrund der Feinstrukturierung erschwert wird und zum anderen das
Lötergebnis
häufig
unbefriedigend ist. Hierfür
stellt die vorliegende Erfindung eine wesentliche Verbesserung bereit. Wird
die Videobrille in Form einer Schutzbrille gestaltet, kann zusätzlich ein
Schutz der Augen gegenüber Spritzer
und Gasen erreicht werden.
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Weitere
Anwendungen dieser Video-Sichthilfe sind überall dort zu sehen, wo z.
B. eine Tätigkeit ein
vergrößertes Betrachten
eines Arbeitsfeldausschnitts erfordert. So ist der Einsatz dieser
Sichthilfe auch an Greiferwerkzeugen (Vakuum, magnetisch, feinmechanisch,
...) bei manuellen Montageaufgaben kleiner Teile (Mikroteile-Montage)
denkbar.
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Ein
weiteres Anwendungsfeld ist die Kontrolle von in Fertigungsanlagen
eingebauten Werkzeugen auf Oberflächenfehler, Beschädigungen
und Abnutzungen. Dies bringt bei versteckten oder schwer zugäugigen Bereichen
immense Vorteile für
das Personal mit sich. Ein hier eingesetzter Videokopf gemäß der Erfindung
wird dabei vom Personal manuell an die entsprechende Stelle geführt. Das
Videosteuergerät
(batteriebetrieben) wird vom Personal am Körper mitgeführt.
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Weiter
kann mit entsprechender Verwendung der vorliegenden Erfindung das
Einrichtung und Nachjustieren von Prozessen – beispielsweise das Justieren
eines Robotergreifers mit integrierter Videokamera auf das entsprechende
Zielobjekt – auf
eine neue bisher unbekannte Art unterstützt werden. Dazu wird das Videosignal
des Videosensorkopfes am Industrieroboter, das eine entsprechende
Ansicht des relevanten Arbeitsorts liefert, auf das vom Personal
am Körper
mitgeführte
Videosteuergerät
(batteriebetrieben) auf vergleichbare Art wie vorbeschrieben eingekoppelt.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele
beschrieben:
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1 und 2 zeigen
den Stand der Technik,
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Sichthilfevorrichtung,
bei der die Videokamera an einem Lötkolben fixiert ist,
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4 zeigt
das Prinzip der Einblendung auf die Videobrille bei der Sichthilfevorrichtung
gemäß 3,
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5 zeigt,
wie in der in 4 verwendeten transparenten
Videobrille ein Teilausschnitt einer betrachteten Leiterplatine
vergrößert eingeblendet
wird,
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6 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung, bei dem die Bildaufnahmevorrichtung der Sichthilfevorrichtung
an einem Vakuumgreifer angeordnet ist,
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7 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei der die Videokamera an einer handführbaren Bildaufnahmevorrichtung
angeordnet ist, und
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8 zeigt
eine weitere Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung, bei
der die Videokamera an dem Roboterarm eines Industrieroboters angeordnet
ist.
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Sichthilfevorrichtung.
Diese weist eine Bildaufnahmevorrichtung in Form einer Halbleiterkamera,
z. B. einer CCD-Kamera, 1 (im folgenden Videokamera genannt)
auf, welche an einer Haltevorrichtung 7 angeordnet ist.
Die Haltevorrichtung 7 besteht hier aus einem Lötkolben 7a,
an welchem ein Haltegriff 7b angeordnet ist, welcher die
Videokamera 1 trägt.
Oberhalb (oder in der Nähe)
der Videokamera 1 ist eine LED-Beleuchtungsvorrichtung 8 angeordnet,
mit welcher das von der Videokamera 1 erfasste Sichtfeld des
Arbeitspunktes AP ausgeleuchtet wird. Die Lampe 8 und die
Videokamera 1 sind hier an dem Griff 7b der Haltevorrichtung 7 (fein)justierbar
fixiert. Alternativ dazu ist jedoch auch eine bewegliche Fixierung (drehbar
oder schwenkbar) möglich.
Die Videokamera 1 ist im vorliegenden Fall mit einer angepassten Abbildungsoptik
(nicht genauer gezeigt) ausgestattet.
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Die
Figur zeigt desweiteren ein Objekt OB, welches auf einem Objekttisch 9 angeordnet
ist. Bei dem Ob jekt handelt es sich hier um eine bestückte Leiterplatte,
bei der mit Hilfe des Lötkolbens 7a Lötpunkte
gesetzt werden sollen.
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Das
von der Kamera 1 erzeugte Bildsignal des Sichtfeldes AP
(Bezugszeichen 10) wird über eine Signalleitung 5a in
eine Videosignalbox 6 eingegeben. Die Videosignalbox 6 besteht
hier aus einem Videosteuergerät 13 mit
einem Videoeingang 14 von der Videokamera 1 und
einem Ausgang 15 zur Videobrille 2. In der Videosignalbox 6 kann
das Bildausgangssignal der Kamera 1 wie vorbeschrieben
Bildverarbeitungsoperationen unterzogen werden. Das ursprüngliche
oder kombinierte Bildsignal wird dann anschließend über eine weitere Signalleitung 5b an die
Videobrille 2 bzw. deren Einblendvorrichtung 4 als Bildsignal
weitergeleitet. Die Kabelverbindung 5b für die Signalübertragung
kann jedoch auch durch eine drahtlose Übertragungsvorrichtung ersetzt
werden. Wie anhand der beiden nachfolgenden Figuren noch genauer
beschrieben, wird das von der Kamera gewonnene, gegebenenfalls in
der Videosignalbox 6 nachverarbeitete Bildsignal dann mit
Hilfe der Einblendvorrichtung 4 der Videobrille 2 auf
deren transparente Sichtelemente 3 projiziert. Dem Betrachter ist
es somit mögliche
mittels eines Blickes durch die Gläser 3 der Videobrille 2 gleichzeitig
das Sichtfeld UF des Umgebungsbereichs (Bezugszeichen 11)
auf dem Objekt OB und den Ausschnitt bzw. das Sichtfeld des Arbeitspunkts
AP (bzw. des Ausschnitts aus der Objektoberfläche bzw. aus dem Umfeld, welcher von
der Kamera 1 erfasst wird) wahrzunehmen.
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Weiter
gezeigt ist hier ein Steuergerät 12 für den Lötkolben 7a,
welches den Lötkolben 7a durch die
Leitung 5a mit Energie versorgt. Die Leitung 5a ist hier somit
als kombinierte Signalleitung und Stromzufuhr ausgeführt. Der
Lötkolben 7a weist
zudem einen Taster 7c auf, mit Hilfe dessen der Benutzer
einstellen kann, ob das Videosignal kontinuierlich oder nur zu bestimmten
Zeiten bzw. Zeitintervallen (bedarfsgesteuert) auf die Sichtelemente 3 eingeblendet
wird. Alternativ kann diese Steuerfunktion auch durch einen einfachen
Sensor (z. B. Lichtschranke) in der Ablage des Lötkolbens erfolgen.
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4 zeigt
nun die Einblendung des Bildes vom Arbeitspunkt AP auf den beiden
transparenten Sichtelementen 3a, 3b der Videobrille 2 genauer.
Das Ausgangssignal der zwischen die beiden Signalübertragungsvorrichtungsteile 5a und 5b geschalteten
Videosignalbox 6 (welche somit auch als ein Teil der Signalübertragungsvorrichtung
angesehen werden kann) wird als Bildsignal über die Signalleitung 5b zur Einblendvorrichtung 4 der
Videobrille 2 geliefert. Diese Einblendvorrichtung 4 besteht
hier aus einem Videobildempfangsteil 4b und einem Einblendmodul 4a,
zu dem der Videobildempfänger 4b das
Bildsignal liefert. Mittels des Einblendmoduls 4a wird
das Bildsignal (nun Einblendsignal genannt) dann als optisches Bild
auf die beiden Gläser 3a, 3b eingeblendet. Das
Einblendsignal ist somit dieses zwischen der Einblendvorrichtung 4 und
dem optischen Abbild auf den Gläsern 3.
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Der
durch die Brille schauende Betrachter sieht somit eine Überlagerung
des realen Bildes durch die Brillengläser 3a, 3b und
des eingeblendeten optischen Bildes der Videokamera, welche ihm ermöglicht,
gleichzeitig das Sichtfeld AP und das Sichtfeld UF wahrzunehmen.
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5 skizziert,
wie der Betrachter eine Ansicht der Leiterplatine OB wahrnimmt:
Im gezeigten Fall wird ein Ausschnitt, der von der Videokamera aufgenommen
wird (Arbeitspunkt AP) vergrößert auf die
Gläser 3a, 3b der
Videobrille 2 projiziert (vergrößertes optisches Bild AP-V
des Arbeitspunkts). Der Betrachter sieht somit wie skizziert diesen
vergrößerten Ausschnitt
dem Sichtfeld UF überlagert.
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6 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Sichthilfevorrichtung,
welche im Prinzip genauso wie die vorbeschriebene Sichthilfevorrichtung
aufgebaut ist, nur dass hier der Lötkolben 7a durch einen
Vakuumgreifer 7a ersetzt ist. Mit dieser Sichthilfevorrichtung
kann somit das Aufnehmen eines Klein- oder Mikroteils K im Magazin
und das Absetzen durch das Greiferwerkzeug im Arbeitspunkt AP beispielsweise vergrößert beobachtet
werden. Das Umfeld UF auf dem Werkstück WS, welches hier auf einer
Werkstückunterlage
(Tisch) 9 angeordnet ist, kann somit gleichzeitig in vergrößerter und
nicht vergrößerter Darstellung
durch die Videobrille 2 beobachtet werden.
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Der
Vakuumgreifer 7a ist hier mit einem Taster 7c ausgestattet, über welchen
sowohl wie vorbeschrieben die kontinuierliche oder bedarfsgerechte Einblendung
des optischen Bildes gesteuert werden kann, als auch die Vakuumfunktion
des Vakuumgreifers.
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7 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Sichthilfevorrichtung,
welche im Prinzip ebenfalls wie die beiden vorbeschriebenen Vorrichtungen
aufgebaut ist. In diesem Falle ist jedoch die Haltevorrichtung 7 durch
eine Halte- und Führungsvorrichtung
in Form einer handführbaren
Bildaufnahmevorrichtung 7 ersetzt. Diese Aufnahmevorrichtung
trägt die
Videokamera 1 samt der LED-Beleuchtung 8.
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Die
Aufnahmevorrichtung 7 kann zusammen mit der Video-Kamera 1,
ihrer Abbildungsoptik und der Beleuchtung 8 auch insgesamt
als Sensorkopf angesehen werden.
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Im
vorliegenden Fall kann durch die Handführung des Sensorkopfes die
Kameraeinstellung auf schwer einsehbare Teile des Werkzeuges WZ
(hier auf einem Maschinentisch 9 angeordnet) gerichtet werden.
Die entsprechend aufgenommenen Bildsignale werden dann über die
Leitung 5a, die Videosignalbox 6 und die Leitung 5b als
Bildsignal an die Videobrille 2 weitergeleitet, mit welcher
dann der Betrachter seiner allgemeinen Ansicht des Umfelds UF die
(beispielsweise vergrößerte) Ansicht
des Arbeitspunkts AP überlagern
kann.
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8 zeigt
eine weitere Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Sichthilfevorrichtung
zum gleichzeitigen Betrachten des Arbeitsraums UF und des Arbeitsorts
AP. In diesem Fall ist die Halte- und Führungsvorrichtung 7 in
Form eines Roboterarms eines Industrieroboters ausgestaltet. Am
vordersten Glied des mehrgliedrig ausgeführten Roboterarms trägt der Roboterarm
die Videokamera 1 samt Beleuchtung 8. Die Signale
der Videokamera werden hier über
eine eine Video-Signalweiche aufweisende Signalleitung 5a über den
Videoeingang 14 an die Videosignalbox 6 weitergeleitet.
Nach gegebenenfalls erfolgter Bildverarbeitung leitet die Videosignalbox 6 das
Bildsignal als Einblendsignal über
den Videoausgang 15 und die Signalleitung 5b zur
Videobrille 2 weiter.
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Optional
kann hier die Video-Signalweiche 5c eine Vorrichtung aufweisen,
mit der die Einblendung von zusätzlichen,
vom Roboter oder vom gesamten Prozessablauf erfassten Daten in das
Videosignal möglich
ist. Sowohl die Verbindung 5a zur Videosignalbox 6,
als auch die Verbindung 5b zur Videobrille können auch
hier drahtlos erfolgen. Die Signalbox kann auch hier batteriegespeist
und tragbar gestaltet sein.
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Mit
Hilfe der gezeigten Vorrichtung ist somit eine genaue, gegebenenfalls
vergrößerte Beobachtung
des vom Roboterarm angefahrenen Arbeitspunkts AP unter gleichzeitiger
Beobachtung des Umfelds UF möglich.