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Die Erfindung betrifft eine Prüf- und Messvorrichtung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung einer derartigen Prüf- und Messvorrichtung gemäß Anspruch 8.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, dass zunehmend Komfort- und Sicherheitssysteme in Fahrzeugen Verwendung finden, die abschließend, dies bedeutet, nachdem die wesentlichen Montageschritte an dem Fahrzeug vorgenommen sind, vermessen und kalibriert werden müssen. Dies erfolgt typischerweise im Bandendbereich der Automobilproduktion mit externen Messgeräten, die im Bezug zu einem Koordinatensystem des Fahrzeugs in die richtige Lage sowie die passende Position gebracht werden müssen. Die zu erzielende Messgenauigkeit ist für die Kalibrierung, beispielsweise von Sicherheitssystemen oder sogenannten Head-up-Displays hinsichtlich der Genauigkeit vergleichsweise aufwändig. Die
EP 1 818 748 B1 beschreibt ein entsprechendes System bzw. Verfahren und zeigt gleichzeitig, wie aufwändig seine Anwendung ist. Diese ist insbesondere zeitlich und räumlich in der Anwendbarkeit und Flexibilität sehr stark begrenzt.
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Dabei geschieht die Positionierung des externen Messsystems in Bezug zum Koordinatensystem des Fahrzeugs typischerweise durch Mitarbeiter oder durch Roboter. So erfolgt beispielsweise die Kalibrierung eines Head-up-Displays durch einen Roboter, der an einer dafür vorgesehenen Station im Bandendbereich der Automobilmontage eine Kamera, die das projizierte Bild aufnimmt, an eine exakt definierte Position im Fahrzeuginneren fährt, in den Bereich der sogenannten Head-Motion-Box. Die erfassten Sensordaten dieser Kamera werden anschließend in einer geeigneten Prüfsoftware bewertet und es kann eine Kalibrierung des Head-up-Displays erfolgen. Ein anderes Beispiel kann insbesondere die Messung des Lenkradwinkels sein, welche in den allermeisten Fällen durch eine manuell eingelegte Lenkradwaage, welcher das Funktionsprinzip einer Wasserwaage zugrunde liegt, erfolgt.
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Es ist nun die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, eine Prüf- und Messvorrichtung anzugeben, welche gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist, und die genannten Nachteile vermeidet. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung, eine besonders bevorzugte Verwendung für eine derartige Prüf- und Messvorrichtung anzugeben.
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Diese Aufgaben werden durch die Merkmale im Anspruch 1 bezüglich der Prüf- und Messvorrichtung sowie im Anspruch 8 bezüglich ihrer Verwendung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösungen ergeben sich aus den jeweils hiervon abhängigen Unteransprüchen.
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Bei der erfindungsgemäßen Prüf- und Messvorrichtung zum Einsatz in einer Montageeinrichtung ist es vorgesehen, dass diese ein Tragelement aufweist, welches mit Messsensoren ausgestattet ist, wobei das Tragelement erfindungsgemäß als Drohne ausgebildet ist. Eine solche Drohne ist räumlich sehr flexibel. Insbesondere gilt dies, wenn die Drohne gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Prüf- und Messvorrichtung mit mindestens zwei Rotoren ausgestattet ist, in der Art eines Helikopters oder besonders bevorzugt eines Quadkopters bzw. Quadrotors, welcher auch für Innenräume außerordentlich flexibel ist. So existieren beispielsweise geeignete Drohnen in Form eines Quadkopters mit Spannweiten von ca. 50 cm, einer Höhe von ca. 8 cm und einem Gewicht von lediglich ca. 500 g, welche sich ideal als Tragelemente für die erfindungsgemäße Prüf- und Messvorrichtung eignen.
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Über die erfindungsgemäße Prüf- und Messvorrichtung ist es dabei vorteilhaft möglich, viele Messmethoden innerhalb der erfindungsgemäßen Prüf- und Messvorrichtung zu vereinen, zu automatisieren und deutlich einfacher als bisher zu gestalten. Damit ergibt sich ein beträchtlicher Zeitgewinn in der Prüf- und Messtechnik, insbesondere im Endbereich von Montagen, beispielsweise im Bereich des Bandendes in der Automobilproduktion. Durch die optimale Positionierung der Sensorik ist es dabei möglich, Messungen, Prüfungen und Inbetriebnahmen von Komfort- und Sicherheitssystemen, beispielsweise in Fahrzeugen, robuster und/oder schneller zu gestalten. Die erfindungsgemäßen Prüf- und Messvorrichtungen mit ihren als Drohnen ausgebildeten Tragelementen lassen sich dabei vorteilhaft vielfältig im Endbereich von Montagelinien für die unterschiedlichsten Mess-, Prüf- und Kalibrieraufgaben einsetzen. Sie können insbesondere automatisiert, schnell, einfach und hochflexibel in den jeweiligen Bereich fliegen, in welchem sie benötigt werden. Eine ausreichende Anzahl derartiger Drohnen vorausgesetzt, können immer einige der Drohnen beim Nachladen ihrer Energiespeicher sein, während andere Drohnen die Aufgaben im Bereich der Prüf- und Messtechnik übernehmen, sodass im Montageprozess die Wartezeiten, bis die entsprechende Prüftechnik in der vorgegebenen Position verfügbar ist, minimiert werden können.
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Vorzugsweise können die Drohnen in einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der Erfindung mit einer Lokalisierungstechnik ausgestattet sein, welche für Innenräume geeignet ist. Vollautomatisiert sowie zeitlich und räumlich außerordentlich flexibel können die mit als Drohnen ausgebildeten Tragelemente ausgestatten erfindungsgemäßen Prüf- und Messvorrichtungen dann jede gewünschte Stelle positionsgenau anfliegen und können dort Prüf- und Kalibrieraufgaben übernehmen. Insbesondere ist aus der
WO 2014/18147 A2 ein Verfahren zur allgemeinen Steuerung von Drohnen bekannt, welches beispielhaft für das als Dohne ausgebildete Tragelement der erfindungsgemäßen Prüf- und Messvorrichtung eingesetzt werden könnte.
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Die Drohne, welche insbesondere bei dem bevorzugten Aufbau mit wenigstens zwei Rotoren, welche problemlos mit einem auch für den Innenraum eines Fahrzeugs geeigneten Ausmaßen zu realisieren ist, kann mit entsprechenden innenraumtauglichen Sensoren zur Navigation bestückt werden.
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Gemäß einer sehr günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Prüf- und Messvorrichtung kann die Lokalisierungstechnik als Bluetooth- oder WLAN-Triangulation realisiert sein. In dieser bevorzugten Ausführungsform kann mit Hilfe der Bluetooth- oder WLAN-Triangulation in die zu vermessende Stelle, beispielsweise in einem Fahrzeug, navigiert werden, und die Messung sowie letztlich eine über eine externe Prüf- und Messvorrichtung ausgeführte Kalibrierung des jeweiligen Systems kann in Abhängigkeit zum Koordinatensystem des Raums, in welchem das System installiert ist, erfolgen. Dafür ist im Endbereich der Montagelinie ein Netz aus Bluetooth- oder WLAN-Zugangspunkten notwendig, deren exakte Position bekannt ist. Insbesondere, wenn das System, beispielsweise das Fahrzeug, selbst ebenfalls einen Bluetooth- oder WLAN-Zugangspunkt aufweist, was bei Fahrzeugen typischerweise im Bereich der On-Board-Diagnosebuchse der Fall ist, kann auch dieser Zugangspunkt mitverwendet werden, um die Position in dem Fahrzeug exakt anzufliegen. Durch eine entsprechende Positionierung des Systems in Relation zu dem Bluetooth- oder WLAN-Netz im Endbereich der Montaglinie sowie einer exakten Positionierung der Drohne zu diesem Netz und damit letztlich in Relation zu dem System ist eine sehr exakte Ansteuerung der entsprechenden Positionen zur Durchführung der Prüf- und Mess- bzw. Kalibrieraufgaben einfach möglich.
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Die Drohne benötigt zur Durchführung von Mess- und Prüfaufgaben im allgemeinen vorzugsweise einen drahtlosen on-board Diagnose Zugang im Fahrzeug und kann durch Anfliegen eines Referenzpunktes im Fahrzeug dann zuverlässig in dessen (Fahrzeug-)Koordinatensystem navigieren. Zusätzlich zu dem Bluetooth- oder WLAN-Netz im Endbereich der Montaglinie sowie einer exakten Positionierung der Drohne zu diesem Netz erfolgt also bei diese bevorzugten ausbildung eine weitere fahzeuginterne Lokalsierung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es ferner vorgesehen, dass die Drohne ein Kommunikationssystem zur drahtlosen Übertragung von Messdaten aufweist, sodass die Auswertung von Messdaten und damit letztlich die Vorgabe für eine Kalibrierung von außerhalb der eigentlichen Prüf- und Messvorrichtung aus vorgenommen werden kann, sodass diese möglichst leicht und flexibel bleibt.
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Die Messsensoren in dem Tragelement können vorzugsweise optische Messsensoren, wie Scanner und Kameras und/oder Mikrofone, umfassen. Insbesondere bei den optischen Sensoren können diese als 3D-Sensoren ausgestattet sein. Über derartige optische Sensoren wie Kameras oder beispielsweise 3D-Scanner kann die Funktionalität einer Kontrolle des Head-up-Displays oder die Funktion einer Lenkradwaage, insbesondere durch einen 3D-Scanner, übernommen werden, sodass eine Vielzahl von unterschiedlichen Messaufgaben durch die erfindungsgemäße Prüf- und Messvorrichtung in dieser besonders günstigen Ausgestaltung realisiert werden kann. Über Mikrofone kann beispielsweise ein Audio- und Sound-System in einem Fahrzeug vermessen und kalibriert werden, sodass für die Insassen später ideale Klangverhältnisse beispielsweise zum Abhören von Informationen, Musik oder zum Telefonieren vorliegen. Außerdem verfügen solche Drohnen in an sich bekannter weise zusätzlich über ein Sicherheitssystem zur Wahrung von Abständen gegenüber Bereichen und/oder Personen.
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Wie im Rahmen der bereits angedeuteten Ausführungsmöglichkeiten und Beispiele bereits mehrfach erwähnt worden ist, eignet sich die Prüf- und Messvorrichtung gemäß der Erfindung insbesondere zur Verwendung für Prüf-, Mess- und Kalibrieraufgaben in der Automobilproduktion, und hier gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Verwendung vor allem im Bandendbereich der Fahrzeugmontage.
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Eine besonders günstige Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verwendung sieht es dabei vor, dass die Drohne im Fahrzeuginnenraum zusätzlich zu ihrer Lokalisierungstechnik in der Montage, also insbesondere im Bandendbereich der Fahrzeugmontage, durch Kontaktaufnahme mit einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung des Fahrzeugs, deren Position bekannt ist, navigiert. Dabei kann die drahtlose Kommunikationseinrichtung des Fahrzeugs einerseits mit der Drohne direkt Kontakt aufnehmen, oder mit externen statischen Kommunikationseinrichtungen in der Montage, deren Position dann ebenfalls bekannt ist, sodass, wie oben bereits angedeutet worden ist, über einen Vergleich der Position der fahrzeuginternen Kommunikationseinrichtung und der Position der Drohne, in diesem Beispiel jeweils im Verhältnis zu den stationären externen Kommunikationseinrichtungen, eine exakte Bestimmung der Position der Drohne möglich ist. Vorzugsweise ist der endsprechende Bandendbereich als einautomatisierter mannloser Montagebereich ausgebildet. Hier können die Drohnen sehr effizient und notwendige Ausweichmanöver, um eine Gefährdung von Personen auszuschließen, agieren.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Prüf- und Messvorrichtung sowie ihrer Verwendung ergeben sich außerdem aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend, sehr stark schematisiert, anhand der Figuren näher erläutert wird.
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Dabei zeigen:
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1: beispielhaft den Montageendbereich einer Automobilproduktion; und
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2: eine Prüf- und Messeinrichtung in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung.
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In 1 ist ein beispielhaft von einem Rechteck umrandeter Raum zu erkennen, welcher mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist. Bei diesem Raum soll es sich um den Bandendbereich einer Automobilproduktion handeln. Dieser Raum ist typischerweise innerhalb einer Montagehalle angeordnet und ist im Allgemeinen kein in sich geschlossener Raum, sodass durch das Rechteck lediglich der für die Erfindung zu betrachtende Bereich angedeutet ist. In dem Bandendbereich 1 enden in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Figur zwei Montagelinien. Die Fahrzeuge, welche in der ersten Montagelinie mit 2.1 und 2.2 bezeichnet sind, werden entsprechend des Montagefortschritts von rechts in den Bandendbereich 1 bewegt. Parallel dazu verläuft eine zweite Montagelinie, deren Fahrzeuge analog dazu mit 3.1 und 3.2 bezeichnet sind.
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In dem Bandendbereich 1 sind beispielhaft zwei WLAN-Zugangspunkte 4, 5 angedeutet. Diese sind in dem Bandendbereich 1 ortsfest positioniert und haben einen definierten Abstand zueinander, welcher in der Darstellung der Figur beispielhaft mit x bezeichnet ist. Im Bandendbereich 1 ist außerdem eine Auswertungs- und Kalibriereinrichtung 6 vorgesehen, welche Messwerte empfängt und auswertet und gleichzeitig eine beispielhaft dargestellte Prüf- und Messvorrichtung 7 steuert. Von diesen Prüf- und Messvorrichtungen 7 wird es in der Realität mehrere geben, welche jeweils durch die Auswertungs- und Kalibriereinrichtung 6 gesteuert werden. Jede dieser Prüf- und Messvorrichtungen 7 besteht einerseits aus einem Tragelement 8, welches in der Darstellung der 2 näher zu erkennen ist, und welches als Drohne ausgebildet ist. Die Prüf- und Messvorrichtung 7 wird durch den Einsatz der Drohne 8 als Tragelement, welche mit drahtlosen Kommunikationsmitteln 9 und einer für den Innenraum des Bandendbereichs 1 geeigneten Lokalisierungstechnik 10 ausgestattet ist, versehen. Außerdem weist die Prüf- und Messvorrichtung 7 Sensoren 11 auf, welche insbesondere in Form von Kameras, 3D-Scannern und Mikrofonen realisiert sein können, wobei diese in der Darstellung der 2 nur beispielhaft angedeutet sind. Die als Tragelement eingesetzte Drohne 8 der Prüf- und Messvorrichtung 7 kann insbesondere mit wenigstens zwei Rotoren 12 ausgebildet sein, vorzugsweise als sogenannter Quadkopter bzw. Quadrotor. Der Aufbau der Prüf- und Messvorrichtung 7 mit der Drohne 8 als Tragelement kann so außerordentlich flexibel im Bandendbereich eingesetzt und gesteuert werden. Gleichzeitig entsteht ein sehr kleiner Aufbau, welcher mit entsprechend kleinen Abmessungen realisiert werden kann, sodass auch Bereiche im Innenraum der Fahrzeuge 2, 3 im Bandendbereich 1 problemlos erreicht und positionsgenau angeflogen werden können.
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Die Lokalisierungstechnik kann dabei insbesondere die WLAN-Zugangspunkte 4, 5 nutzen, um so durch Triangulation, aufgrund des bekannten Abstandes x der beiden WLAN-Zugangspunkte 4, 5 und des Winkels im Verhältnis zu diesen WLAN-Zugangspunkten, eine exakte Positionsbestimmung vornehmen. Typischerweise sind heute außerdem in den Fahrzeugen 2, 3 WLAN-Zugangspunkte 13 verbaut, typischerweise im Bereich der On-Board-Diagnosebuchse. Auch deren Position innerhalb des Fahrzeugs 2, 3 ist damit bekannt, sodass hierdurch die exakte Position des Fahrzeugs 2, 3 bestimmt werden kann. Dies erlaubt eine sehr exakte Positionierung der Prüf- und Messvorrichtung 7 sowohl innerhalb des Bandendbereichs 1 als auch innerhalb des Innenraums des jeweiligen Fahrzeugs 2, 3. Damit kann beispielsweise eine automatische Kalibrierung des Lenkrades über einen 3D-Scanner als Messsensor 11, welcher den Lenkwinkel automatisiert in Realzeit messen kann, erfolgen. Eine weitere Möglichkeit besteht insbesondere in der Verwendung einer Kamera als Messsensor 11, um so ein Head-up-Display zu prüfen und zuverlässig zu kalibrieren. Weitere Einsatzmöglichkeiten bestehen in der Verwendung von Mikrofonen als Messsensoren, welche Akustikmessungen in verschiedenen Zonen durch die korrekte Positionierung der Prüf- und Messvorrichtung 7 im Verhältnis zu dem Fahrzeug 2, 3 ermöglichen und so im fertiggestellten Fahrzeug für ein optimiertes akustisches Erlebnis sorgen.
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All dies kann dabei außerordentlich flexibel erfolgen, insbesondere da im Gegensatz zur Darstellung in 1 typicherweise mehrere Prüf- und Messvorrichtungen 7 mit Drohnen 8 als Tragelemente vorhanden sind, welche hochflexibel und sehr positionsgenau an die verschiedenen Stellen fliegen können und dort die jeweils geforderten Prüf- und Messaufgaben übernehmen können. Die gesamte Steuerung kann dabei über die Auswertungs- und Kalibriereinrichtung 6 erfolgen. Dies erlaubt eine sehr einfache, schnelle und sowohl örtlich als auch zeitlich hochflexible Durchführung von Prüf-, Mess-, und Kalibrieraufgaben in dem Bandendbereich 1.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1818748 B1 [0002]
- WO 2014/18147 A2 [0008]
