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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Positionen von Halbzeugen.
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An Pressenlinien werden Halbzeuge nach dem Umformvorgang einem Transportband zugeführt und manuell in verschiedene Behälter eingestapelt . Hierbei ist es nicht mehr möglich nachzuvollziehen, in welchen der Behälter ein Halbzeug jeweils eingestapelt wurde.
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Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren vorzuschlagen, welches es ermöglicht, nachzuvollziehen, welches Halbzeug in welchem Behälter eingestapelt wurde, um die an jedem Halbzeug ausgeführten Bearbeitungsschritte lückenlos und eindeutig dokumentieren zu können.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruch 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung der Positionen von Halbzeugen, welche einem Werker auf einem Transportband für eine manuelle Einstapelung in Werkstückaufnahmen einer Pressenlinie zugeführt werden, umfasst die nachfolgend genannten Schritte:
- - fortlaufendes Erfassen von Digitalbildern wenigstens eines Bereichs des Transportbandes mittels mindestens einer Digitalkamera und temporäre Speicherung der Digitalbilder,
- - auf der Basis jedes Digitalbilds:
- o Ermitteln der auf dem Transportband liegenden Halbzeuge mittels eines Schwellwertverfahrens,
- o im Rahmen einer Bilderkennung Identifizieren unterschiedlicher Typen von Halbzeugen anhand ihrer Größe und/oder Geometrie und/oder Grauwerte,
- o Speichern einer jeweiligen x-Koordinate und einer jeweiligen y-Koordinate eines Mittelpunkts jedes Halbzeugs, wobei das Koordinatensystem zu dem Bereich des Transportbandes ortsfest ausgerichtet ist,
- o Durchnummerieren der Halbzeuge nach der jeweils gespeicherten x-Koordinate ihres Mittelpunkts und o zu jedem erfassten Halbzeug Speichern eines Datensatzes unter dessen laufender, eindeutiger Nummer mit x-Koordinate, y-Koordinate und Metadaten in einer Liste;
- - Detektion eines Transports eines oder mehrere Halbzeuge durch Vergleich der x-koordinaten der Halbzeuge;
- - Feststellen einer Entnahme eines oder mehrerer Halbzeuge:
- o hierzu Vergleichen der in dem jeweiligen Datensatz auf der Basis des aktuellen Digitalbilds vorhandenen y-Koordinate mit der in dem Datensatz zu dem/den zeitlich vorhergehend aufgenommenen Digitalbild/Digitalbildern abgelegten y-Koordinate zur Erkennung einer Querbewegung zu einer Durchlaufrichtung,
- - bei jedem als nicht mehr erfassten und auf Grund der vorhergehenden Querbewegung als entnommen bewerteten Halbzeug Speichern der letzten x-Koordinate in dem Datensatz.
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Hierdurch kann zuverlässig festgestellt werden im Bereich welches Behälters das Halbzeug von dem Transportband entnommen wird, so dass klar festzustellen ist, dass das Halbzeug von dem Werker in den nächstgelegenen Behälter eingestapelt wird. Auf diese Weise ist eine Dokumentation des Weges, welchen das Halbzeug durch die Pressenlinie nimmt, möglich. Insbesondere lassen sich hierdurch Halbzeuge zwischen einem Ablegen auf das Transportband und einem Einstapeln in eine Werkstückaufnahme automatisiert verfolgen. Halbzeuge werden logisch im Zeitablauf anhand ihrer Position verknüpft.
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Es ist auch vorgesehen, bei jedem als entnommen bewerteten Halbzeug aus der letzten gespeicherten y-Koordinate eine linke Seite oder eine rechte Seite des Transportbandes als Entnahmeseite in dem Datensatz zu speichern. Hierdurch ist es zusätzlich möglich, auch festzustellen, welchem der links und/oder rechts des Transportbands platzierten Behälter das Halbzeug zugeführt bzw. eingestapelt wird.
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Schließlich sieht das Verfahren vor, durch die temporäre Speicherung der Digitalbilder mindestens die zehn zuletzt zeitlich nacheinander aufgenommenen Digitalbilder zu speichern. Hierdurch lassen sich die relevanten Bewegungen der Halbzeuge auf dem Transportband sicher nachvollziehen, ohne dass unnötig viele Digitalbilder bereitgehalten werden müssen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
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Hierbei zeigt:
- 1: eine schematische Seitenansicht eines Transportbands, einer Digitalkamera und zweier Halbzeuge;
- 2 bis 6c: jeweils ein Digitalbild eines Entnahmebereichs des in der 1 gezeigten Transportbandes zu unterschiedlichen Zeitpunkten.
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In der 1 sind schematisch ein Transportband T, eine Digitalkamera CAM und zwei Halbzeuge H1, H2 gezeigt. Der Materialfluss erfolgt hier von links nach rechts in Pfeilrichtung x. Die Digitalkamera CAM ist hierbei so angeordnet, dass von dieser ein Entnahmebereich E des Transportbandes T erfasst wird. Über das Transportband wir eine unbegrenzte Zahl von Halbzeugen zugeführt.
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Zur Vorbereitung wird die Digitalkamera CAM mit mehreren Aufnahmen einer Kalibrierplatte kalibriert. Mit der Kalibrierung wird eine Map erstellt mit der spätere Digitalbilder in die Draufsicht umgerechnet werden, so dass diese frei von perspektivischen Verzerrungen sind. Jedes gemappte Digitalbild wird zurechtgeschnitten, so dass nur noch das Transportband T im Bildbereich sichtbar ist.
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In der 2 ist ein erstes gemapptes Digitalbild Dt gezeigt, welches zu einem ersten Zeitpunkt t aufgenommen wurde. Auf dem ersten Digitalbild Dt ist zusätzlich zu den Halbzeugen H1 und H2 ein drittes Halbzeug H3 zu sehen.
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Die dargestellten Halbzeuge H1-H3 stellen exemplarisch eine Vielzahl von Halbzeugen H1-Hn dar, welche sich auf dem Transportband befinden können.
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Mit einem ersten Algorithmus werden die Halbzeuge H1-H3 auf dem Transbordband T gesucht. Dies geschieht mit einer Binary Threshold.
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Die Halbzeuge H1-H3 werden mit ihrer Position P1-P3, nämlich einer x-Koordinate und einer y-Koordinate gespeichert und in x-Richtung in absteigender Reihenfolge sortiert. Hierbei gibt die x-Richtung auch eine Durchlaufrichtung DLR an.
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Die dargestellten Positionen P1-P3 stellen exemplarisch eine Vielzahl von Position P1-Pn dar, welche die Halbzeuge H1-Hn einnehmen können.
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In der 3a ist nochmals das gemappte erste Digitalbild Dt aus der 2 gezeigt, welches zu dem ersten Zeitpunkt t aufgenommen wurde. Weiterhin ist in der 3b direkt benachbart zu der 3a ein zweites gemapptes Digitalbild Dt+1 gezeigt, welches zu einem zweiten Zeitpunkt t+1 aufgenommen wurde.
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In dem zweiten Digitalbild Dt+1, welches zu dem zweiten Zeitpunkt t+1 aufgenommen wurde, werden wieder die Halbzeuge H1-H3 markiert. Die Zuordnung zwischen den Digitalbildern erfolgt durch die x-Koordinate. Wenn keines der Halbzeuge H1-H3 entnommen wurde, müssen alle Halbzeuge H1-H3 eine größere x-Koordinate haben als im vorherigen Digitalbild.
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Im Vergleich der 3a und 3b ist erkennbar, dass sich jedes der Halbzeuge H1-H3 in x-Richtung weiterbewegt hat.
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In der 4a ist nochmals das gemappte zweite Digitalbild Dt+1 aus der 3b gezeigt, welches zu dem zweiten Zeitpunkt t+1 aufgenommen wurde. Weiterhin ist in der 4b direkt benachbart zu der 4a ein viertes gemapptes Digitalbild Dt+3 gezeigt, welches zu einem vierten Zeitpunkt t+3 aufgenommen wurde.
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Wenn - wie in dem dargestellten Fall - das auf dem vierten Digitalbild Dt+3 als zweites Halbzeug sichtbare Halbzeug H3 eine kleinere x-Koordinate als das zweite auf dem zweiten Digitalbild Dt+1 sichtbare Halbzeug H2 aufweist, dann bedeutet dies, dass das auf dem zweiten Digitalbild Dt+1 an zweiter Stelle sichtbare Halbzeug H2 entnommen wurde. Hierbei wird das auf dem vierten Digitalbild Dt+3 sichtbare Halbzeug H3 aus programmtechnischen Gründen als zweites Halbzeug H2' bezeichnet.
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In diesem Fall hat das auf dem vierten Digitalbild Dt+3 sichtbare, sich neu an zweiter Stelle befindliche Halbzeug H3, welches auch als H2' bezeichnet ist, eine größere x-Koordinate als das auf dem zweiten Digitalbild Dt+1 an dritter Stelle sichtbare dritte Halbzeug H3.
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Hieraus ergibt sich, dass das neu an zweiter Stelle befindliche Halbzeug H3 das alte an dritter Stelle befindliche Halbzeug H3 ist und dass nur ein Halbzeug entnommen wurde. Auf diese Weise lässt sich auch die Entnahme von mehreren Halbzeugen feststellen. Entsprechend werden programmtechnisch die zu dem Halbzeug H3 hinterlegten Merkmale, welches nun als H2' bezeichnet wird, auch zu dieser neuen Bezeichnung gespeichert.
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Programmiertechnisch bedeutet dies, dass das in der 4b an zweiter Stelle liegende Halbzeug - wie erwähnt - mit „H2‘“ bezeichnet wird und die Metadaten des Halbzeugs H3, welches in der 4a noch an dritter Stelle liegt, übernimmt.
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Analog wird auch das in der 4b weiter an erster Stelle liegend Halbzeug H1 in H1' umbenannt und die Metadaten des Halbzeugs H1 werden auch zu diesem neunen Namen H1' gespeichert.
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Als Entnahmekoordinate wird diejenige x-Koordinate verwendet, welche das zweite Halbzeug H2 auf dem zweiten Digitalbild Dt+1 (siehe 4a) hatte, welches ein Vorgängerbild zu dem vierten Digitalbild Dt+3 (siehe 4b) bildet.
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Im Vergleich der 4a und 4b ist erkennbar, dass sich die Halbzeuge H1 und H3 in x-Richtung weiterbewegt haben und dass das zweite Halbzeug H2 in dem Bandabschnitt B2 entnommen wurde.
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Hierbei kann aus der letzten x-Koordinate des entnommenen zweiten Halbzeugs H2 der Bandabschnitt B2 ermittelt werden, in dem es entnommen wurde.
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In der 5 ist anhand des aus der 2 bekannten ersten Digitalbilds Dt, welches zu dem ersten Zeitpunkt t aufgenommen wurde, schematisch dargestellt, wie der Entnahmebereich E mit seinen Bandabschnitten B1-B3 Behältern WA1-WA3 einer Pressenlinie PL zugeordnet ist.
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Die in der 5 dargestellten Bandabschnitte B1-B3 sind als exemplarische Darstellung für eine Vielzahl von Bandabschnitten B1-Bn zu verstehen. Die in der 5 dargestellten Behälter WA1-WA3 sind als exemplarische Darstellung für eine Vielzahl von Behältern WA1-WAn zu verstehen.
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Sobald neue Halbzeuge auf einem Digitalbild auftauchen, deren x-Koordinaten kleiner als die von allen Halbzeugen sind, welche auf dem vorhergehend aufgenommenen Digitalbild sichtbar sind, dann weiß das System, dass ein neues Halbzeug im Bildbereich ist.
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Optional ist es möglich, eine SPS-Schnittstelle zu erstellen, in der immer eine eindeutige Bezeichnung für das nächste Halbzeug übermittelt wird und diese Bezeichnung zu verwenden.
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Alternativ können fortlaufende Nummern zur Bezeichnung der zugeführten Halbzeuge verwendet werden. Nach einem Werkzeugwechsel kann wieder mit Nummer 1 gestartet werden.
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Das Verhältnis von Bildaufnahmefrequenz und Bandgeschwindigkeit ist so gewählt, dass zwischen zwei nacheinander erfassten Digitalbildern maximal ein neues Halbzeug im Bildbereich auftaucht. Weiterhin muss der Transportweg zwischen zwei nacheinander erfassten Digitalbildern kleiner als der Abstand zwischen den Halbzeugen sein.
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Um die Entnahmeposition verwerten zu können, muss für das System eine Konfiguration vorgenommen werden, die für jede der Werkstückaufnahme WA1-WA3 der Pressenlinie PL einen der Bandabschnitt B1-B3 mittels einer Spanne von x-Koordinaten definiert anhand derer die Zuordnung der Halbzeuge H1-H3 zu den Werkstückaufnahmen WA1-WA3 erfolgt.
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In der 6a ist nochmals das zum zweiten Zeitpunkt t+1 aufgenommene zweite Digitalbild Dt+1 gezeigt, welches aus der 4a bekannt ist, und die 6c zeigt nochmals das aus der 4b bekannte vierte Digitalbild Dt+3, welches zum vierten Zeitpunkt t+3 aufgenommen wurde. Die 6b zeigt ein zu einem dritten Zeitpunkt t+2 zwischen dem zweiten Zeitpunkt t+1 und dem vierten Zeitpunkt t+3 aufgenommenes Digitalbild Dt+2. Auf diesem zweiten Digitalbild Dt+2 ist das Halbzeug H2 nur noch teilweise erkennbar. Hieraus ist ableitbar, dass dieses gerade in y-Richtung nach rechts von dem Transportband T entnommen wird.
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Bei einer ausreichenden Bildaufnahmefrequenz, insbesondere >1Hz ist davon auszugehen, dass ein Werker nicht in der Lage ist, ein Halbzeug in einem zwischen der Aufnahme von zwei Digitalbildern verbleibenden Zeitraum komplett zu entnehmen, so dass jedes entnommene Halbzeug auf wenigstens einem der Digitalbilder mit einer veränderten y-Koordinate gezeigt ist und hieraus der Bandabschnitt ermittelbar ist, in welchem das Halbzeug entnommen wurde.
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Auf dem in der 6b gezeigten dritten Digitalbild Dt+2 ist also zu sehen, dass das Halbzeug H2 nach rechts außen wandert bevor es von dem Transportband T verschwindet. Anhand der y-Koordinaten, welches das Halbzeug H2 auf den in den 6a und 6b gezeigten Digitalbildern Dt+1 und Dt+2 aufweist, ist die Entnahmeseite bestimmbar.
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Bezugszeichenliste
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- B1-B3, Bn
- Bandabschnitt
- CAM
- Digitalkamera
- DLR
- Durchlaufrichtung
- Dt
- erstes gemapptes Digitalbild
- Dt+1
- zweites gemapptes Digitalbild
- Dt+2
- drittes gemapptes Digitalbild
- Dt+3
- viertes gemapptes Digitalbild
- E
- Entnahmebereich
- H1-H3, Hn
- Halbzeuge
- H1'
- Halbzeug mit den Eigenschaften von H1
- H2'
- Halbzeug mit den Eigenschaften von H3
- P1-P3, Pn
- Position
- PL
- Pressenlinie
- T
- Transportband
- t
- erster Zeitpunkt
- t+1
- zweiter Zeitpunkt
- t+2
- dritter Zeitpunkt
- t+3
- vierter Zeitpunkt
- WA1-WA3, WAn
- Werkstückaufnahme
