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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum simulierten Umgang in Echtzeit mit einer Behälterbehandlungsmaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
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Stand der Technik
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US 2021/0158716 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Trainieren von Schweißarbeiten, die eine mobile elektronische Vorrichtung umfasst, die ausgebildet ist, eine Schweißsimulation durchzuführen. Eine Einsatzausrichtung der mobilen elektronischen Vorrichtung kann ermittelt werden für das Durchführen der Schweißsimulation basierend auf einer Benutzercharakteristik, und eine aktuelle Ausrichtung der mobilen elektronischen Vorrichtung kann ermittelt werden. Eine Benachrichtigung kann ausgegeben werden, die angibt, ob sich die Einsatzausrichtung von der aktuellen Ausrichtung unterscheidet.
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Aufgabe
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum simulierten Umgang in Echtzeit mit einer Behälterbehandlungsmaschine zur Verfügung zu stellen, die ein Vorhandensein einer physischen Behälterbehandlungsmaschine für ein Lernen des Umgangs mit der Behälterbehandlungsmaschine und/oder der zugehörigen Software und/oder für ein Testen der Behälterbehandlungsmaschine und/oder der zugehörigen Software überflüssig macht.
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Lösung
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Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren und die Vorrichtung zum simulierten Umgang in Echtzeit mit einer Behälterbehandlungsmaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Das Verfahren zum simulierten Umgang in Echtzeit mit einer Behälterbehandlungsmaschine umfasst:
- - Erstellen von Simulationsdaten eines 3D-Modells der Behälterbehandlungsmaschine mittels einer Simulationssoftware in Echtzeit,
- - Rendern der Simulationsdaten zu gerenderten Daten,
- - Streamen der gerenderten Daten an eine Datenbrille zur Erstellung einer interaktiven 360°-Darstellung der Behälterbehandlungsmaschine im 3D-Raum,
- - Detektieren einer virtuellen Interaktion mit zumindest einem virtuellen Element der 360°-Darstellung der Behälterbehandlungsmaschine,
- - Übermitteln von Daten betreffend die virtuelle Interaktion an die Simulationssoftware und Erstellen von aktualisierten Simulationsdaten des 3D-Modells der Behälterbehandlungsmaschine mittels der Simulationssoftware in Echtzeit basierend auf den Daten,
- - Rendern der aktualisierten Simulationsdaten zu aktualisierten gerenderten Daten und
- - Streamen der aktualisierten gerenderten Daten an die Datenbrille zur Erstellung einer aktualisierten interaktiven 360°-Darstellung der Behälterbehandlungsmaschine im 3D-Raum.
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Mittels der Simulationssoftware kann ein simuliertes, aber der physischen Behälterbehandlungsmaschine möglichst nahekommendes 3D-Modell erstellt werden, mit dem ein menschlicher Bediener einen simulierten Umgang in Echtzeit vornehmen kann.
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Eine Behälterbehandlungsmaschine kann dabei beispielsweise eine Herstellungsmaschine für Behälter, wie eine Dosenherstellungsmaschine, eine Kunststoffbehälterherstellungsmaschine, eine Behälterbeschichtungsmaschine, eine Verbundverpackungsherstellungsmaschine, eine Füllmaschine, eine Etikettiermaschine, eine Verschließmaschine, eine Verpackungsmaschine, ein Palettierer, eine Inspektionsmaschine, eine Inspektionseinheit, ein Pasteur, ein Rinser, eine Behälterwaschmaschine, eine Kurzzeiterhitzungseinheit, eine Ultrahocherhitzungseinheit, ein Mixer, ein Carbonisator, ein Transportmittel zwischen Behälterbehandlungsmaschinen, wie z.B. Transportsterne, Transportbänder, Transportmittel mittels Langstatorlinearmotoren und/oder Planarmotoren oder Lufttransporteure, sein oder umfassen.
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Das Rendern der Simulationsdaten zu gerenderten Daten kann die Ermittlung der von einem virtuellen Betrachter aus sichtbaren Elemente der Behälterbehandlungsmaschine und eine Simulation von Oberflächen von Elementen der Behälterbehandlungsmaschine, beeinflusst durch deren Materialeigenschaften umfassen.
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Die Datenbrille kann eine VR-Brille (virtual reality) oder eine AR-Brille (augmented reality) sein. Es kann sich dabei alternativ um eine Virtual Cave, eine Extended Reality oder ein anderes Wiedergabemedium, das für ein Wiedergeben einer erweiterten Realität geeignet ist, handeln. Bei den letzten beiden kann die Datenbrille auch sehr einfach ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die Datenbrille lediglich zur Erzeugung bzw. zur Anzeige eines 3D-Effekts dienen, wobei die Projektion des 3D-Modells durch ein weiteres Gerät, wie beispielsweise einen Beamer, erzeugt werden kann. Die Datenbrille ist in diesen Fällen somit nicht der Datenempfänger der gerenderten Daten. Der Datenempfänger kann das weitere Gerät, wie beispielsweise der Beamer, sein. Die letzten beiden Varianten haben den Vorteil, dass die Datenbrille einfach aufgebaut sein kann und damit der Tragekomfort erheblich besser sein kann als bei den bisher handelsüblichen VR- bzw. AR-Brillen.
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Durch die Möglichkeit des Detektierens einer virtuellen Interaktion mit zumindest einem virtuellen Element der 360°-Darstellung der Behälterbehandlungsmaschine kann ein virtueller Umgang mit der Behälterbehandlungsmaschine ohne Bedenken der Sicherheit trainiert und getestet werden. Es kann ein virtueller Umgang der Behälterbehandlungsmaschine beispielsweise im Hinblick auf Vertrieb, Konstruktion, Wartungsservice, Produktionsprozess usw. vorgenommen werden.
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Durch das Streamen der aktualisierten gerenderten Daten an die Datenbrille zur Erstellung einer aktualisierten interaktiven 360°-Darstellung der Behälterbehandlungsmaschine im 3D-Raum kann eine Reaktion der Behälterbehandlungsmaschine auf eine virtuelle Interaktion in Echtzeit simuliert und dargestellt werden.
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Die virtuelle Interaktion kann eine Interaktion mit einer Lichtschranke, sonstiger Sensorik, mit Produkten oder sonstigen Bauteilen der Behälterbehandlungsmaschine umfassen. Die Lichtschranke stellt in diesem Fall das eine virtuelle Element der 360°-Darstellung der Behälterbehandlungsmaschine dar. Beispielsweise kann die Lichtschranke durch ein virtuelles Hineingreifen eines Bedieners unterbrochen werden.
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Die virtuelle Interaktion kann eine Interaktion mit einem Maschinenschutz der Behälterbehandlungsmaschine umfassen. Der Maschinenschutz stellt in diesem Fall das eine virtuelle Element der 360°-Darstellung der Behälterbehandlungsmaschine dar. Beispielsweise kann ein Bediener bei der virtuellen Interaktion den Maschinenschutz ganz oder teilweise entfernen oder aus seiner Betriebsposition entfernen.
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Das Erstellen von aktualisierten Simulationsdaten des 3D-Modells der Behälterbehandlungsmaschine mittels der Simulationssoftware in Echtzeit basierend auf den Daten kann umfassen:
- - Erstellen von simulierten Sensordaten der Behälterbehandlungsmaschine,
- - Übermitteln der Sensordaten an eine Steuerung der Behälterbehandlungsmaschine, die basierend auf den Sensordaten Daten an eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle übermittelt und
- - Ausgeben einer Meldung an der Mensch-Maschinen-Schnittstelle basierend auf den von der Steuerung übermittelten Daten.
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Eine Reaktion auf die virtuelle Interaktion kann also nicht nur in der interaktiven 360°-Darstellung der Behälterbehandlungsmaschine im 3D-Raum erkennbar werden, sondern auch an der Mensch-Maschinen-Schnittstelle (auch als HMI (human machine interface) bekannt).
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Die Meldung kann eine Störungsmeldung als Reaktion auf die virtuelle Reaktion umfassen.
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Das Verfahren kann weiter umfassen:
- - Empfangen von Bedienangaben für die Behälterbehandlungsmaschine mittels der Mensch-Maschinen-Schnittstelle,
- - Erstellen von Bediendaten durch die Mensch-Maschinen-Schnittstelle, die basierend auf den Bediendaten Daten an die Steuerung übermittelt und
- - Übermitteln der an die Steuerung übermittelten Daten an die Simulationssoftware und Erstellen von aktualisierten Simulationsdaten des 3D-Modells der Behälterbehandlungsmaschine mittels der Simulationssoftware in Echtzeit basierend auf den Bediendaten.
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Die Bedienangaben können Änderungen von Betriebsparametern umfassen.
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Das Verfahren kann weiter umfassen:
- - Erstellen von Simulationsdaten eines 3D-Modells einer/der Mensch-Maschinen-Schnittstelle mittels einer Simulationssoftware in Echtzeit,
- - Rendern der Simulationsdaten zu gerenderten Daten,
- - Streamen der gerenderten Daten an die Datenbrille zur Erstellung einer interaktiven 360°-Darstellung der Mensch-Maschinen-Schnittstelle im 3D-Raum.
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Die Mensch-Maschinen-Schnittstelle kann somit wie die Behälterbehandlungsmaschine virtuell zur Verfügung gestellt werden. Alternativ ist es möglich, dass eine physische Mensch-Maschinen-Schnittstelle im Rahmen des Verfahrens vorgesehen sein kann.
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Die Vorrichtung zum simulierten Umgang in Echtzeit mit einer Behälterbehandlungsmaschine gemäß dem Verfahren, wie oben oder weiter unten beschrieben umfasst:
- - mindestens eine Computervorrichtung mit darauf gespeicherten Instruktionen, die beim Ausführen durch einen Prozessor, die Computervorrichtung dazu veranlassen, die Simulationssoftware auszuführen.
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Die Vorrichtung kann weiter eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle umfassen, die ausgebildet ist, um Bedienangaben für die Behälterbehandlungsmaschine zu empfangen.
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Die Vorrichtung kann weiter eine Steuerung für die Behälterbehandlungsmaschine umfassen.
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Die Mensch-Maschinen-Schnittstelle und die Steuerung können von einem Teststand umfasst werden.
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Die Mensch-Maschinen-Schnittstelle kann weiter ausgebildet sein, eine Meldung basierend auf von der Steuerung übermittelten Daten auszugeben. Die Meldung kann als Reaktion auf eine virtuelle Interaktion mit zumindest einem virtuellen Element der 360°-Darstellung der Behälterbehandlungsmaschine ausgegeben werden. Die Meldung kann eine Störungsmeldung umfassen.
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Die Mensch-Maschinen-Schnittstelle kann eine Hardware umfassen.
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Die Mensch-Maschinen-Schnittstelle kann einen physischen Touchscreen umfassen.
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Alternativ kann die Mensch-Maschinen-Schnittstelle eine Darstellung von gerenderten und gestreamten Simulationsdaten eines 3D-Modells der Mensch-Maschinen-Schnittstelle umfassen.
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Die gestreamten Simulationsdaten können eine interaktive 360°-Darstellung der Mensch-Maschinen-Schnittstelle im 3D-Raum darstellen.
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Kurze Figurenbeschreibung
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Die beigefügte Figur stellt beispielhaft zum besseren Verständnis und zur Veranschaulichung Aspekte und/oder Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum simulierten Umgang in Echtzeit mit einer Behälterbehandlungsmaschine.
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Ausführliche Figurenbeschreibung
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum simulierten Umgang in Echtzeit mit einer Behälterbehandlungsmaschine 11. Eine erste Computervorrichtung 2 kann eine Simulationssoftware 3 umfassen mit der Simulationsdaten 4 eines 3D-Modells der Behälterbehandlungsmaschine 11 in Echtzeit erstellt werden können. Die Simulationsdaten 4 können über eine erste Datenverbindung 5 an eine zweite Computervorrichtung 6 übermittelt werden, wo die Simulationsdaten 4 mittels einer Rendering Software 7 in gerenderte Daten umgewandelt werden. Über eine zweite Datenverbindung 8 können die gerenderten Daten an eine Datenbrille 10 zur Erstellung einer interaktiven 360°-Darstellung der Behälterbehandlungsmaschine 11 im 3D-Raum gestreamt werden. Ein menschlicher Bediener 9, der den simulierten Umgang in Echtzeit mit der Behälterbehandlungsmaschine 11 ausführen möchte, kann die Datenbrille 10 tragen.
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Für einen Umgang mit der Behälterbehandlungsmaschine 11 kann eine Bedienung 12 einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 14 (auch als HMI (human machine interface) bekannt) erfolgen. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 14 kann hierbei virtuell oder physisch vorgesehen sein. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 14 kann über eine dritte Datenverbindung 15 Daten, beispielsweise Eingabedaten, an eine Steuerung 16 der Behälterbehandlungsmaschine 11 übermitteln. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 14 und die Steuerung 16 können von einem Teststand 13 umfasst sein.
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Die Steuerung 16 kann über eine vierte Datenverbindung 17 Daten, beispielsweise Positionsdaten, an die Simulationssoftware 3 übermitteln. Basierend auf den übermittelten Daten kann die Simulationssoftware 3 aktualisierte Simulationsdaten 4 des 3D-Modells der Behälterbehandlungsmaschine 11 in Echtzeit erstellen. Die aktualisierten Simulationsdaten 4 können über die erste Datenverbindung 5 an die zweite Computervorrichtung 6 übermittelt werden, wo die aktualisierten Simulationsdaten 4 mittels der Rendering Software 7 in aktualisierte gerenderte Daten umgewandelt werden können. Über die zweite Datenverbindung 8 können die aktualisierten gerenderten Daten an die Datenbrille 10 zur Erstellung einer aktualisierten interaktiven 360°-Darstellung der Behälterbehandlungsmaschine 11 im 3D-Raum gestreamt werden.
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Es kann auch zu einer virtuellen Interaktion mit zumindest einem virtuellen Element der 360°-Darstellung der Behälterbehandlungsmaschine 11 kommen, beispielsweise, wenn eine virtuelle Interaktion mit einer Lichtschranke der Behälterbehandlungsmaschine 11 und/oder eine virtuelle Interaktion mit einem Maschinenschutz der Behälterbehandlungsmaschine 11 durch einen Bediener 9 ausgelöst wird.
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Die virtuelle Interaktion mit dem zumindest einem virtuellen Element der 360°-Darstellung der Behälterbehandlungsmaschine 11 kann detektiert und Daten betreffend die virtuelle Interaktion können über eine fünfte Datenverbindung 19 an die Rendering Software 7 übermittelt werden. Von der Rendering Software 7 können Daten betreffend die virtuelle Interaktion über eine sechste Datenverbindung 20 den Simulationsdaten 4 zugeführt werden. Aktualisierte Simulationsdaten 4 können erstellt und können über die erste Datenverbindung 5 an die zweite Computervorrichtung 6 übermittelt werden, wo die aktualisierten Simulationsdaten 4 mittels der Rendering Software 7 in aktualisierte gerenderte Daten umgewandelt werden. Über die zweite Datenverbindung 8 können die aktualisierten gerenderten Daten an die Datenbrille 10 zur Erstellung einer aktualisierten interaktiven 360°-Darstellung der Behälterbehandlungsmaschine 11 im 3D-Raum gestreamt werden.
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Das Erstellen der aktualisierten Simulationsdaten 4 des 3D-Modells der Behälterbehandlungsmaschine 11 mittels der Simulationssoftware 3 in Echtzeit basierend auf den Daten, die die virtuelle Interaktion betreffen kann ein Erstellen von simulierten Sensordaten der Behälterbehandlungsmaschine 11 umfassen. Die Sensordaten können über eine siebte Datenverbindung 21 an die Steuerung 16 der Behälterbehandlungsmaschine 11 übermittelt werden. Die Steuerung 16 kann basierend auf den Sensordaten über die dritte Datenverbindung 15 Daten an die Mensch-Maschinen-Schnittstelle 14 übermittelten und an der Mensch-Maschinen-Schnittstelle 14 kann basierend auf den von der Steuerung 16 übermittelten Daten eine Meldung ausgegeben werden. Die virtuelle Interaktion kann somit zu einer Meldung 22 an der Mensch-Maschinen-Schnittstelle 14 führen.
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Daten können auch von der Datenbrille 10 über eine achte Datenverbindung 23 an die Rendering Software 7 übermittelt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2021/0158716 A1 [0002]
