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WO2013057192A1 - Verfahren zur vermessung und visualisierung der räumlichen verhältnisse einer fertigungsstätte - Google Patents

Verfahren zur vermessung und visualisierung der räumlichen verhältnisse einer fertigungsstätte Download PDF

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Publication number
WO2013057192A1
WO2013057192A1 PCT/EP2012/070654 EP2012070654W WO2013057192A1 WO 2013057192 A1 WO2013057192 A1 WO 2013057192A1 EP 2012070654 W EP2012070654 W EP 2012070654W WO 2013057192 A1 WO2013057192 A1 WO 2013057192A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aircraft
production
model
virtual
factory
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2012/070654
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Edward Brooks
Thomas LEPEL
Christian ROSSMÜLLER
Bernd Korves
Gerald MECKL
Aclan Okur
Martin SCHÖNFELDER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE201110085001 external-priority patent/DE102011085001A1/de
Priority claimed from DE201110085003 external-priority patent/DE102011085003A1/de
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO2013057192A1 publication Critical patent/WO2013057192A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/02—Picture taking arrangements specially adapted for photogrammetry or photographic surveying, e.g. controlling overlapping of pictures

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring a production facility with production facilities.
  • the spatial dimensions of an aspect of the production site to be assessed are determined.
  • the dimensions are combined to form a dataset describing the aspect of the manufacturing facility to be assessed.
  • the aspects to be assessed may be all the space information relevant to the manufacturing process carried out at the manufacturing site.
  • the main considerations are, of course, the geometric conditions of the manufacturing facility.
  • Under the spatial dimensions of this aspect to be assessed so in particular the dimensions of the manufacturing facilities are to be understood.
  • the method also serves to visualize the spatial conditions of the manufacturing facility, whereby a large number of digital images is produced by the production facility.
  • other aspects of the manufacturing facility may be important. For example, the formation of heat.
  • a production facility is to be understood as a structure which consists of at least two production facilities. exists. By this may be meant, for example, a manufacturing cell containing multiple machines. However, as an assembly plant, it is also possible to model a whole factory floor or even an entire factory, for example.
  • manufacturing equipment means all the spatial units required for production. In the narrower sense, this includes machines for processing products, but also means for transporting the products between the different machines as well as other spatial equipment required in the production site. Other physical facilities may include, for example, offices for production managers, routes for employees, etc.
  • optimization processes can be carried out both by means of real model constructions and by means of a computer-aided visualization of production facilities, which allow an optimization of the production processes as well as the space requirement and further aspects before a construction or conversion of the production site.
  • the creation of real or computer-aided models is costly.
  • the object of the invention is to provide a method for measuring and visualizing the spatial relationships of a production facility, with which the effort of creating models of the production facility to be planned is comparatively low and the visual impression is improved.
  • the sensor according to the invention is integrated into an aircraft with which the sensor is moved above the production facilities.
  • the sensor may be different sensors depending on the aspect of the manufacturing site to be detected.
  • sensors of different types can be attached to the aircraft.
  • the geometric dimensions of the production facilities can be determined, for example, with a digital camera as a sensor. In this case, an image processing must be carried out to determine the geometric dimensions of the manufacturing facilities and their placement in the factory.
  • Another possibility is to use distance sensors which, taking into account the current position of the aircraft, allow conclusions to be drawn about the geometry of the production facilities.
  • a thermal imager can be used for heat distribution in the factory.
  • the noise of noise sources can be determined, for example, with directional microphones as a sensor.
  • the use of an aircraft to move the sensor in the manufacturing facility has the advantage that the determination of the aspects to be assessed is relocated to an area of the manufacturing facility, which is naturally less obstructed by manufacturing equipment.
  • the measurement is thus made from a bird's eye view, whereby advantageously the aircraft can move comparatively unhindered. This reduces advantageous the effort in the preparation of the records, as fewer obstacles in the factory in the implementation of the measurement must be avoided.
  • the aircraft may follow a predetermined program to perform the measurement automatically or at least semi-automatically. that the digital images are imported into a virtual environment and are arranged in such a way that the image contents are set in a relationship representing the spatial relationships with one another.
  • a navigation tool is provided in this virtual environment that allows the viewer to select views of the digital images in the virtual environment.
  • the navigation tool thus makes it possible to view the images in a context that reflects the true spatial relationships of the production site.
  • the views may be the images themselves, so that the navigation tool only provides a surface to view the images depending on their perspective and location in the space of the manufacturing facility in a meaningful context.
  • the views it is also possible for the views to contain the information stored on the digital images, which are expediently integrated into the virtual environment (more on this in the following).
  • the virtual environment makes it possible that the inspection of the actual state of the production site can also be virtual. As a result, for example, travel time of the factory planner can be saved.
  • the virtual environment provides an area representing the base area of the production facility.
  • This is primarily a two-dimensional representation of the virtual environment. This does not mean that the views of the images available on this surface have been edited in such a way that they open up a three-dimensional space.
  • this virtual environment is designed to be modeled on the factory floor so that the site is inspected at the footprint of the manufacturing facility.
  • two-dimensional models of production facilities to be displayed on the area in the production facility, the dimensions of which are imported as data records from a factory planning program. This approach is particularly beneficial if the factory was originally planned using a virtual dataset that is still available.
  • data of the production facilities can be imported into the virtual environment in a simple manner, in particular data about the geometric dimensions. Subsequently, a combination of these data with the image information of the digital images can take place.
  • the virtual environment provides a virtual space representing the three-dimensional extent of the production site.
  • the viewer can navigate and advantageous, for example, select a bird's eye view.
  • the views can therefore also be distributed in the virtual space depending on the perspective.
  • it is particularly advantageous if in the room virtual models of manufacturing facilities are displayed, the dimensions of which are imported as records from a factory planning program. For this the above applies to the area listed accordingly.
  • Such data is usually available when a factory planning program has been used for past planning processes.
  • the models have flat surfaces onto which the digital images are projected as a view. It may be necessary to simplify the models available from the factory planning program so that flat surfaces are available.
  • the images on flat surfaces especially can be simply projected, so that a visual impression of the relevant manufacturing device arises when the virtual viewer is in front of the corresponding object.
  • the associated computational effort can be advantageously limited.
  • the image components relevant to the production facilities recognized and used as a texture for the surface of the three-dimensionally designed models. This creates virtual spaces that can advantageously convey a stronger three-dimensional impression.
  • the image parts belonging to specific production devices are then projected onto the relevant three-dimensional parts of the models of the production device.
  • the surface looks more realistic after this process, which is called texture of the surface.
  • the user interface of the virtual environment must be designed in such a way that the observer can navigate within the virtual environment.
  • vantage points can be selected, which views are assigned to the digital images.
  • These points, also known as view points, are displayed in the view of the virtual environment and can be selected, for example, by mouse click. This allows easy navigation through the virtual environment.
  • the vantage points can advantageously be equipped with 360 ° views or spherical projections of the digital images (also referred to as bubble views).
  • the viewer can choose a vantage point and then perform either a panoramic view of it (360 ° view) or, in the case of spherical projection, also perform a look upwards and downwards.
  • the navigation tool provides a control with which a virtual viewer can be moved through the virtual environment. This control can be realized, for example, by a joystick. This would be a hardware component that would need to be connected to a suitable computer. It is also possible to display the control on the screen, so that navigation in different directions would be made possible by mouse clicks.
  • a control advantageously allows the viewer a free choice of perspective, which is not limited to specific vantage points. It is advantageous if point cloud models are generated as views from the images (also referred to as voxel cloud model), which are embedded in the virtual environment. The image information is thus completely projected into the three-dimensional space, so that the pixels of the digital images are assigned voxels (pixels) in the cloud model.
  • the virtual environment is formed by a three-dimensional global model of the production facility, including at least part of the production facilities, the views being produced by projecting the images onto the surfaces of the model. This presupposes that such a global model of the manufacturing facility exists. This is usually the case when the factory was originally planned using a virtual three-dimensional model as used by factory scheduling programs. These data can then be used to advantageously reduce the amount of computation associated with binding the image information of the digital images to certain spatial points.
  • images or films of the production facility are generated with the sensor. This can be done with the already mentioned cameras. Individual images must be assembled in an appropriate manner for evaluation in order to ensure a complete measurement of the production process. permit.
  • the images are recorded with an overlap, so that when the images are combined into an overall view, optical distortions in the overlapping regions can be neutralized.
  • the overlap may be more than 10% of the extent of the images.
  • the extent of the images is to be understood in each case as the length of the image transversely to the respective overlap with the neighboring image.
  • a neutralization of the distortion is done by technically available software, which is used for example in the production of panoramic images.
  • Another possibility is to produce films from the production site. By changing the perspective during the flight phase of the aircraft, these also make it possible to draw conclusions about the geometry of the production facilities in the production facility, which can be calculated taking into account the current position of the aircraft.
  • a two-dimensional map or a three-dimensional model is generated from the images or the film.
  • this model can be virtual or plastic.
  • a virtual model can in particular be read into a program for factory planning and modified there by further factory planning processes. Physical models are more for creating rough concepts into a larger circle of factory planners or other involved people.
  • programs for factory planning all programs can be used that allow layout planning. These programs do not necessarily have to be called factory planning programs.
  • the model is read into a program for factory planning, then it is particularly advantageous if this program is compared with an already existing virtual reference model. In the program then differences between the Model and the reference model. For example, reference models often arise during the original planning process of a manufacturing facility. This will then be implemented according to the original planning result. In the operation of the production facility, however, modifications of the production facilities are often necessary, which must be made, for example, due to the changing demands on the production site. In addition, there are manufacturing facilities such as storage areas, which are naturally subject to constant changes (such as storage size).
  • the virtual reference model can be used to reduce the effort of data acquisition in the current planning project. If the differences between the model and the reference model are recorded, the data, which are indistinguishable in the model and the reference model, can be adopted without further effort. The acquisition effort is then incurred only for the differences identified. In the program for factory planning, a virtual actual model can be generated with little effort, in particular taking into account the differences by a modification of the reference model, which can form the basis in the current planning project.
  • a particularly advantageous embodiment of the method is obtained when several transmitters are mounted in the manufacturing facility, wherein the signals sent by these transmitters are received by the aircraft. From these signals, the aircraft then determines its position with respect to the transmitter.
  • This embodiment of the invention is of particular advantage, since planning processes of manufacturing plants usually take place in closed spaces. Terrestrial navigation aids, such as GPS, may be restricted or suspended due to the shielding of parts of buildings here. It is advantageous if the aircraft receives signals from dedicated transmitters. This has in addition the advantage that higher accuracy can be achieved by means of these transmitters.
  • the number of transmitters must be determined taking into account the conditions of the production site. In this case, of course, the principles must be taken into account that at least two transmitters are required for a two-dimensional bearing and at least three transmitters for a three-dimensional bearing. However, the use of further transmitters can be advantageous since, for example, niches or even larger production facilities can be present in the production facility, which leads to shading of certain transmitters. Moreover, it is advantageous if the aircraft has distance sensors with which obstacles in the planned trajectory are determined. For this purpose, z. B. the distance sensors are used, which are also used to measure the factory. But it can also be provided separate distance sensors. The distance sensors allow autonomous reaction of the aircraft to obstacles, which can effectively protect it from collisions.
  • the signals of the distance sensors are prioritized with respect to other control signals for the aircraft.
  • the aircraft is manually controlled by means of a remote control by a factory designer. If this error makes or does not respond to an obstacle in time, the distance sensor can activate a tax assistant that automatically dodges the aircraft.
  • Distance sensors may also find use, for example, to maintain a constant altitude of the aircraft in the factory.
  • an already existing virtual reference model is used to control the aircraft, the flight path of the aircraft being determined taking into account the geometry of the reference model.
  • obstacles to be identified in the reference model are already taken into account by programming an appropriate route.
  • a flight route can be determined, which at the same time allows easy-to-evaluate data to be generated. The aforementioned distance sensors would then react to obstacles which are in the path of the predetermined flight path, for example because of discrepancies between the reference model and the real world.
  • deviations from the reference model are already known.
  • data of the client may be available that he has already set up a production facility at a certain point of the production site. This can also be taken into account before a measurement then by modification of the reference model itself or by a direct intervention in the planned flight route.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the sequence of the method according to the invention
  • FIG. 2 schematically shows a reference model of a production facility, as can be used in one exemplary embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 3 shows an aircraft during the measurement of a production facility according to an exemplary embodiment of the method according to the invention schematically in perspective.
  • 4 is an actual model, which was obtained from the measurement data of the method according to FIG. 3 and takes into account the reference model from FIG. 2,
  • FIG. 4 is a representation of the production site based on the reference model according to FIG.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of the method according to the invention as a flow chart
  • Figure 6 is a three-dimensional model, as it is after a
  • Figure 7 shows a two-dimensional model of the manufacturing facility according to Figure 2, as it was created according to another embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows the process sequence of the method according to the invention in different variants.
  • a reference model may be present as a data record 11. This can be entered into an aircraft 12, so that it can collect data for surveying fully automatic or semi-automatic in the relevant manufacturing plant 13 in flight with the aid of these data.
  • a camera 14 can be used as a sensor, wherein the recording of the measured data is indicated by dash-dotted lines.
  • the aircraft 12 also has a rotor 15 with which it can hold in the air and navigate in the manufacturing facility 13. In a next step, the data is evaluated in a computer 16.
  • the data record 11 containing the reference model of the production facility 13 can also be taken into account in this planning phase by virtue of this data record 11 is fed into the computer 16.
  • a data set 17 is fed into the computer 16, which is a summary of the measurement results of the aircraft
  • a data record 18 is generated which, taking into account the real conditions in the production site 13, contains an actual model of that state of the production site 13 which forms the starting point for the upcoming planning project - that should.
  • the reference model of the data set 11 is shown schematically.
  • These data yield the reference model 20, which according to FIG. 1 can be made available to the aircraft 12 or the computer 16 as a data record 11.
  • FIG 3 the real manufacturing plant 13 is shown. It can be seen that 13 transmitters 21 are mounted in the upper corners of the manufacturing facility, which are to support a navigation of the aircraft 12 in the manufacturing facility 13. For this purpose, the transmitters transmit position signals 22, which are shown by way of example by a dashed arrow and can be received by the aircraft 12 by an antenna 23.
  • the aircraft has a distance sensor 24 in order to detect obstacles in the trajectory (sensor signal 25).
  • An obstacle could be, for example, a production device 19c hanging down from the ceiling. It can be seen how the indicated trajectory 26 is selected around the manufacturing device 19c around. Furthermore, it can be seen that the production device 19b has been changed in its geometry, so that the geometry provided in the reference model 20 is not realized in reality. Therefore, the manufacturing device 19b for the aircraft 12 is not an obstacle, so that a programmed trajectory, the reference geometry of the manufacturing device 19 b evades (dash-dotted arrow 26 a) can be changed into the illustrated rectilinear trajectory 26. A further change in comparison to the reference model 20 consists in the exemplified manufacturing device 19d, which is detected by the camera 14.
  • FIG. 4 shows an actual model 27 which was generated by the computer 16 according to FIG. 1 with the aid of the reference model 20 according to FIG. 2.
  • the unchanged production device 19a the production device 19c determined as an obstacle
  • the production device 19b modified in terms of its geometry
  • the additionally optically determined production device 19d the production device 19d.
  • This actual model 27 can now be used as a basis for the further planning process for the factory, whereby this actual model 27 is available in the form of the data record 18 according to FIG. 1 and can therefore also be used in planning programs for the factory.
  • the method illustrated in FIG. 5 begins in a production facility 13.
  • a production facility 112a is shown.
  • first of all digital images are taken from the production site 13 by means of a camera 113.
  • the camera 113 is mounted on a carriage 114, which can be moved through manufacturing facility 13.
  • the images are uploaded from the camera 114 in a computer 115.
  • a program is still installed, which allows processing of the digital images.
  • These programs are technically available, with the processing of the images being done to create views (see more below).
  • computer 116 can also process data 116, for example, by a planning program 5
  • the computer creates a virtual space 117, which can be displayed in a next step by means of an output device.
  • a cursor is indicated in FIG. 5, with which, for example, the production device 112a can be clicked on. This activates a view of the production device 112a, which is not shown in detail in FIG.
  • FIG. 6 shows a virtual space 120, which has a three-dimensional design and which reproduces the geometric conditions in the production site 13.
  • the production facilities are designed as three-dimensional models 121.
  • the path is to be understood in this context as a manufacturing facility and designed as a two-dimensional model 122.
  • the models 121 are so far simplified that result in three-dimensional cuboid. These cuboids create the possibility of projecting the digital images as a view 124 directly onto the flat surfaces. This is shown only once by way of example, the structure resulting from the view 124 represented by the corresponding model 121.
  • the structure resulting from the view 124 represented by the corresponding model 121.
  • Vantage points may, for example, also be balls 125b, with a click on these vantage points opening a sphere projection as a view of the manufacturing site from the point in question.
  • a vantage point 125c can also consist of a space in space, which opens a view which corresponds exactly to the perspective, as if the viewer stood in front of that surface.
  • a button is integrated in the space 120, which can be used as a controller 126. By clicking on the various directional arrows, an imaginary observer can be moved in the three-dimensional space 120. By clicking on the "P" button, a specific view can be saved so that it can be retrieved later.
  • Figure 7 shows a simpler virtual environment in the form of a surface 127. This represents the floor of the workshop also shown in FIG.
  • each of the two-dimensional models 122 can be clicked to open views of these models, and the wall of the factory floor, that is, in the area 127, can be clicked to view as an outline of the production site to open.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Vermessung einer Fertigungsstätte (13) mit Fertigungseinrichtungen (19a, 19b, 19c, 19d). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vermessung mittels eines Fluggerätes (12) erfolgt, welches zu diesem Zweck mit einem Sensor (14), beispielsweise einer Digitalkamera ausgestattet ist. Hierdurch kann vorteilhaft die Vermessung aus der Vogelperspektive erfolgen, wodurch ein effektives Planungsverfahren und insbesondere eine effektive Eingabe der raumbezogenen Daten in ein Planungsprogramm möglich wird. Genutzt werden können vorteilhaft hierbei auch bereits bestehende Planungsdaten, die ggf. korrigiert werden, soweit durch das Fluggerät Abweichungen von den ursprünglichen Planungsdaten festgestellt werden. Erfindungsgemäß wird außerdem zur Visualisierung der räumlichen Verhältnisse der Fertigungsstätte (13) vorgeschlagen, dass digitale Bilder mit einer Kamera gemacht werden und in eine virtuelle Umgebung importiert werden. Auf diese Weise ist es möglich, einen visuellen Eindruck von der Fertigungsstätte zu vermitteln, ohne diese selbst begehen zu müssen.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Vermessung und Visualisierung der räumlichen Verhältnisse einer Fertigungsstätte
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung einer Fertigungsstätte mit Fertigungseinrichtungen. Bei diesem Verfahren werden die räumlichen Abmessungen eines zu beurteilen- den Aspektes der Fertigungsstätte ermittelt. Dann werden die Abmessungen zu einem den zu beurteilenden Aspekt der Fertigungsstätte beschreibenden Datensatz zusammengefasst . Bei den zu beurteilenden Aspekten kann es sich um alle raumgebundenen Informationen handeln, die für den in der Fertigungsstätte durchgeführten Fertigungsprozess von Belang sind. Diesbezüglich sind hauptsächlich selbstverständlich die geometrischen Gegebenheiten der Fertigungsstätte zu verstehen. Unter den räumlichen Abmessungen dieses zu beurteilenden Aspektes sind also insbesondere die Maße der Fertigungseinrichtungen zu verstehen. Das Verfahren dient außerdem zur Visualisierung der räumlichen Verhältnisse der Fertigungsstätte, wobei von der Fertigungsstätte eine Vielzahl von digitalen Bildern erzeugt wird. Allerdings können auch andere Aspekte der Fertigungsstätte von Bedeutung sein. Beispielsweise die Entstehung von Wärme. Diese kann bei der Fabrikplanung von Bedeutung sein, wenn beispielsweise Fertigungseinrichtungen mit erhöhter Wärmeentwicklung von Fertigungseinrichtungen getrennt aufgestellt werden sollen, an denen Menschen arbeiten müssen, die vor der Wärmeentwicklung geschützt werden müssen. Ein ähnlicher Aspekt ist die Entstehung von Produktionsgeräuschen. Maschinen, die als starke Lärmquellen identifiziert werden, können beispielsweise ebenfalls möglichst weit weg von den Mitarbeitern platziert werden.
Als Fertigungsstätte soll im weiteren Sinne ein Gebilde verstanden werden, was aus mindestens zwei Fertigungseinrichtun- gen besteht. Hiermit kann beispielsweise eine Fertigungszelle gemeint werden, die mehrere Maschinen enthält. Es kann als Fertigungsstätte jedoch auch beispielsweise eine ganze Fabrikhalle oder sogar eine gesamte Fabrik als Modell darge- stellt werden. Als Fertigungseinrichtungen sind im weiteren Sinne alle für die Fertigung erforderlichen räumlichen Einheiten zu verstehen. Hierzu gehören im engeren Sinne Maschinen zur Bearbeitung von Produkten, jedoch gleichfalls Einrichtungen zum Transport der Produkte zwischen den unter- schiedlichen Maschinen sowie weitere in der Fertigungsstätte notwendige räumliche Einrichtungen. Unter sonstige räumliche Einrichtungen können beispielsweise Büros für Fertigungsleiter, Laufwege für Mitarbeiter usw. verstanden werden.
An sich ist es allgemein bekannt, Fertigungsstätten wie beispielsweise Fabrikhallen zum Zwecke der Planung als Modell darzustellen. Derartige Modelle können insbesondere in der das Vorstellungsvermögen der an der Planung Beteiligten unterstützen. Als Alternative bieten sich rechnergestützte Planungswerkzeuge für die Fabrikplanung an, wie diese beispielsweise in einem Firmenprospekt von 2008 durch die Firma Fujitsu unter dem Handelsnamen GLOVIA angeboten werden. Diese rechnergestützten Planungstools erfordern die Eingabe von virtuellen zweidimensionalen oder dreidimensionalen Modellen der Fertigungseinrichtungen sowie der räumlichen Gegebenheiten der Fertigungsstätte. Anschließend können die so erzeugten Modelle in einer virtuellen Umgebung zusammengestellt werden und ein Fertigungsablauf simuliert werden, um Rückschlüsse auf die Funktionstauglichkeit der geplanten Fertigungsstätte ziehen zu können.
Sowohl mittels realer Modellaufbauten als auch mittels eines rechnergestützten Visualisierens von Fertigungsstätten können Optimierungsprozesse durchgeführt werden, die vor einem Auf- bau oder einem Umbau der Fertigungsstätte eine Optimierung der Fertigungsabläufe sowie des Raumbedarfs und weiterer Aspekte zulassen. Allerdings ist die Erstellung von realen oder rechnergestützten Modellen mit Aufwand verbunden. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Vermessen und zur Visualisierung der räumlichen Verhältnisse einer Fertigungsstätte anzugeben, mit welchem der Aufwand ei- ner Erstellung von Modellen der zu planenden Fertigungsstätte vergleichsweise gering ausfällt und der visuelle Eindruck verbessert wird.
Diese Aufgabe wird mit dem eingangs angegebenen Verfahren er- findungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vermessung mit einem
Sensor durchgeführt wird, der sich während der Ermittlung der Abmessungen oberhalb der Fertigungseinrichtungen befindet. Außerdem ist der Sensor erfindungsgemäß in ein Fluggerät integriert, mit dem der Sensor oberhalb der Fertigungseinrich- tungen bewegt wird. Bei dem Sensor kann es sich je nach dem zu erfassenden Aspekt der Fertigungsstätte um unterschiedliche Sensoren handeln. Auch können an dem Fluggerät Sensoren unterschiedlicher Art befestigt sein. Die geometrischen Abmessungen der Fertigungseinrichtungen lassen sich beispiels- weise mit einer digitalen Kamera als Sensor ermitteln. Hierbei muss eine Bildverarbeitung erfolgen, um die geometrischen Abmessungen der Fertigungseinrichtungen sowie deren Platzierung in der Fertigungsstätte zu ermitteln. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Abstandssensoren zu verwenden, welche unter Hinzuziehung der aktuellen Position des Fluggerätes ein Rückschluss auf die Geometrie der Fertigungseinrichtungen zu- lässt. Für eine Wärmeverteilung in der Fertigungsstätte kann beispielsweise eine Wärmebildkamera verwendet werden. Die Geräuschentwicklung von Lärmquellen lässt sich beispielsweise mit Richtmikrofonen als Sensor ermitteln.
Die Verwendung eines Fluggerätes, um den Sensor in der Fertigungsstätte zu bewegen, hat den Vorteil, dass die Ermittlung der zu beurteilenden Aspekte in einen Bereich der Fertigungs- Stätte verlegt wird, der naturgemäß weniger mit Fertigungseinrichtungen verstellt ist. Die Vermessung erfolgt also aus der Vogelperspektive, wobei sich vorteilhaft das Fluggerät vergleichsweise ungehindert bewegen kann. Dies verringert vorteilhaft den Aufwand bei der Erstellung der Datensätze, da weniger Hindernisse in der Fertigungsstätte bei der Durchführung der Messung umgangen werden müssen. Beispielsweise kann das Fluggerät einem vorgegebenen Programm folgen, um die Ver- messung automatisiert oder zumindest halbautomatisiert durchzuführen . dass die digitalen Bilder in eine virtuelle Umgebung importiert werden und in dieser derart angeordnet werden, dass die Bildinhalte in einer die räumlichen Verhältnisse wiedergebenden Beziehung zueinander gesetzt sind. Außerdem wird in dieser virtuellen Umgebung ein Navigationswerkzeug zur Verfügung gestellt, mit dem der Betrachter Sichten auf die digitalen Bilder in der virtuellen Umgebung auswählen kann. Durch das Navigationswerkzeug wird es also möglich, die Bilder in einem die wahren räumlichen Verhältnisse der Fertigungsstätte wiedergebenden Zusammenhang zu betrachten. Die Sichten können dabei die Bilder selbst sein, so dass das Navigationswerkzeug lediglich eine Oberfläche zur Verfügung stellt, die Bilder in Abhängigkeit ihrer Perspektive und Lage im Raum der Fertigungsstätte in einem sinnvollen Kontext zu betrachten. Es ist jedoch auch möglich, dass die Sichten die auf den digitalen Bildern gespeicherten Informationen enthalten, die in zweckmäßiger Weise in die virtuelle Umgebung eingebunden werden (hierzu im Folgenden noch mehr) . Vorteilhaft macht die virtuelle Umgebung es möglich, dass die Begehung des Ist-Zustandes der Fertigungsstätte auch virtuell erfolgen kann. Hierdurch kann beispielsweise Reisezeit der Fabrikplaner eingespart werden .
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die virtuelle Umgebung eine die Grundfläche der Fertigungsstätte repräsentierende Fläche zur Verfügung stellt. Hierbei handelt es sich in erster Linie um eine zwei- dimensionale Darstellung der virtuellen Umgebung. Dies bedeutet nicht, dass die auf dieser Grundfläche zur Verfügung stehenden Sichten der Bilder in einer Weise bearbeitet wurden, dass diese einen dreidimensionalen Raum eröffnen. Allerdings ist diese virtuelle Umgebung so ausgelegt, dass sie sozusagen dem Fabrikboden nachempfunden ist, so dass die Begehung des Standortes auf der Grundfläche der Fertigungsstätte erfolgt. Besonders vorteilhaft ist es auch möglich, dass auf der Fläche zweidimensionale Modelle von Fertigungseinrichtungen in der Fertigungsstätte angezeigt werden, deren Abmessungen als Datensätze aus einem Fabrikplanungsprogramm importiert werden. Diese Vorgehensweise ist besonders dann von Vorteil, wenn die Fabrik ursprünglich mit Hilfe eines virtuellen Datensatzes geplant wurde, der noch zur Verfügung steht. Hier können auf einfache Weise Daten der Fertigungseinrichtungen in die virtuelle Umgebung importiert werden, insbesondere Daten über die geometrischen Abmessungen. Anschließend kann ei- ne Verknüpfung dieser Daten mit den Bildinformationen der digitalen Bilder erfolgen.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die virtuelle Umgebung einen die dreidimensio- nale Ausdehnung der Fertigungsstätte repräsentierenden virtuellen Raum zur Verfügung stellt. In diesem Raum kann der Betrachter navigieren und vorteilhaft beispielsweise auch eine Vogelperspektive anwählen. Die Sichten können daher auch in Abhängigkeit der Perspektive in dem virtuellen Raum verteilt werden. In diesem Falle ist es besonders vorteilhaft, wenn in dem Raum virtuelle Modelle von Fertigungseinrichtungen angezeigt werden, deren Abmessungen als Datensätze aus einem Fabrikplanungsprogramm importiert werden. Hierfür gilt das oben zur Fläche Aufgeführte entsprechend. Derartige Daten liegen normalerweise dann vor, wenn bereits ein Fabrikplanungsprogramm für vergangene Planungsprozesse angewendet wurde.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Modelle ebene Flächen aufweisen, auf die die digitalen Bilder als Sicht projiziert werden. Eventuell müssen die Modelle, die aus dem Fabrikplanungsprogramm zur Verfügung stehen, dementsprechend vereinfacht werden, so dass ebene Flächen zur Verfügung stehen. Vorteilhaft können die Bilder auf ebene Flächen besonders einfach projiziert werden, so dass ein visueller Eindruck der betreffenden Fertigungseinrichtung entsteht, wenn der virtuelle Betrachter vor dem entsprechenden Objekt steht. Der hiermit verbundene Rechenaufwand kann vorteilhaft begrenzt werden .
Mit mehr Rechenaufwand ist es verbunden, wenn gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung die für die Fertigungseinrichtungen relevanten Bildanteile erkannt und als Textur für die Oberfläche der dreidimensional ausgestalteten Modelle verwendet werden. Hierdurch entstehen virtuelle Räume, die vorteilhaft einen stärkeren dreidimensionalen Eindruck vermitteln können. Die Bildanteile, die zu bestimmten Fertigungseinrichtungen gehören, werden dann auf die betreffenden dreidimensionalen Teile der Modelle der Fertigungseinrichtung projiziert. Die Oberfläche sieht nach diesem Prozess realistischer aus, was als Textur der Oberfläche bezeichnet wird.
Die Benutzeroberfläche der virtuellen Umgebung muss so aus- gestaltet werden, dass eine Navigation des Betrachters innerhalb der virtuellen Umgebung möglich wird. Beispielsweise kann gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen werden, dass in der virtuellen Umgebung mit dem Navigationswerkzeug Aussichtspunkte angewählt werden können, denen Sichten auf die digitalen Bilder zugeordnet sind. Diese auch als View Point bezeichneten Punkte werden in der Ansicht der virtuellen Umgebung angezeigt und können beispielsweise per Mausklick ausgewählt werden. Hierdurch ist ein einfaches Navigieren durch die virtuelle Umgebung ermöglicht.
Die Aussichtspunkte können vorteilhaft mit 360°-Ansichten oder Kugelprojektionen der digitalen Bilder (auch als Bubble Views bezeichnet) ausgestattet werden. Vorteilhaft kann sich der Betrachter einen Aussichtspunkt aussuchen und dann entwe- der von diesem einen Rundumblick durchführen (360°-Ansicht) oder bei Kugelprojektion zusätzlich auch einen Blick nach oben und nach unten durchführen. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das Navigationswerkzeug eine Steuerung zur Verfügung stellt, mit der ein virtueller Betrachter durch die virtuelle Umgebung bewegt werden kann. Diese Steuerung kann bei- spielsweise durch einen Joystick verwirklicht sein. Dies wäre eine Hardwarekomponente, die an einen geeigneten Computer angeschlossen werden müsste. Auch ist es möglich, die Steuerung auf dem Bildschirm darzustellen, so dass eine Navigation in verschiedene Richtungen durch Mausklicks ermöglicht werden würde. Eine Steuerung ermöglicht dem Betrachter vorteilhaft eine freie Auswahl der Perspektive, die nicht auf bestimmte Aussichtspunkte beschränkt ist. Vorteilhaft ist es, wenn als Sichten aus den Bildern jeweils Punktwolkenmodelle erzeugt werden (auch als Voxel Cloud Model bezeichnet) , welche in die virtuelle Umgebung eingebettet sind. Die Bildinformationen werden somit komplett in den dreidimensionalen Raum projiziert, so dass den Pixeln der digitalen Bildern Voxel (Bildpunkte) in dem Wolkenmodell zugeordnet werden. Zuletzt kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass die virtuelle Umgebung durch ein dreidimensionales Globalmodell der Fertigungsstätte einschließlich zumindest eines Teils der Fertigungseinrichtungen gebildet wird, wobei die Sichten durch Projektion der Bilder auf die Oberflächen des Modells erzeugt werden. Dies setzt voraus, dass ein derartiges Globalmodell der Fertigungsstätte existiert. Dies ist regelmäßig der Fall, wenn die Fertigungsstätte ursprünglich mittels eines virtuellen dreidimensionalen Modells geplant wurde, wie dies von Fabrikplanungsprogrammen verwendet wird. Diese Daten können dann verwendet werden, um den Rechenaufwand vorteilhaft zu verringern, der damit verbunden ist, die Bildinformation der digitalen Bilder an bestimmte Raumpunkte zu binden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mit dem Sensor Bilder oder Filme der Fertigungsstätte erzeugt werden. Dies kann mit den bereits erwähnten Kameras erfolgen. Einzelne Bilder müssen zur Auswertung in geeigneter Weise zusammengefügt werden, um eine lückenlose Vermessung der Ferti- gungsstätte zu ermöglichen. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung ist hierbei vorgesehen, dass die Bilder mit einer Überlappung aufgenommen werden, so dass bei einem Zusammenfügen der Bilder zu einer Gesamtsicht optische Verzerrungen in den Überlappungsbereichen neutralisiert werden können. Vorzugsweise kann die Überlappung hierbei mehr als 10 % der Ausdehnung der Bilder betragen. Unter der Ausdehnung der Bilder ist jeweils die Länge des Bildes quer zur betreffenden Überlappung mit dem Nachbarbild zu verstehen. Eine Neutralisierung der Verzerrung wird durch technisch verfügbare Software erledigt, die beispielsweise auch bei der Herstellung von Panoramabildern zum Einsatz kommt.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, Filme von der Ferti- gungsstätte zu erzeugen. Diese ermöglichen durch eine Veränderung der Perspektive während der Flugphase des Fluggerätes ebenfalls einen Rückschluss auf die Geometrie der Fertigungseinrichtungen in der Fertigungsstätte, wobei diese unter Berücksichtigung der aktuellen Position des Fluggerätes berech- net werden kann.
Vorteilhaft ist es, wenn aus den Bildern oder dem Film eine zweidimensionale Karte oder ein dreidimensionales Modell erzeugt wird. Dieses Modell kann, wie eingangs bereits erwähnt, virtuell oder plastisch sein. Ein virtuelles Modell kann insbesondere in ein Programm zur Fabrikplanung eingelesen werden und dort durch weitere Fabrikplanungsprozesse modifiziert werden. Körperliche Modelle dienen eher der Erstellung von Grobkonzepten in einen größeren Kreis von Fabrikplanern oder anderen beteiligten Personen. Als Programme zur Fabrikplanung können alle Programme verwendet werden, die eine Layoutplanung zulassen. Hierzu müssen diese Programme nicht notwendigerweise als Fabrikplanungsprogramme bezeichnet sein. Wird das Modell in ein Programm zur Fabrikplanung eingelesen, so ist besonders vorteilhaft, wenn in diesem Programm mit einem bereits bestehenden virtuellen Referenzmodell verglichen wird. In dem Programm können dann Unterschiede zwischen dem Modell und dem Referenzmodell erfasst werden. Referenzmodelle entstehen beispielsweise häufig beim ursprünglichen Planungs- prozess einer Fertigungseinrichtung. Diese wird dann entsprechend dem ursprünglichen Planungsergebnis umgesetzt. Im Be- trieb der Fertigungsstätte sind allerdings häufig Modifikationen der Fertigungseinrichtungen notwendig, die beispielsweise aufgrund der sich wandelnden Anforderungen an die Fertigungsstätte vorgenommen werden müssen. Außerdem gibt es Fertigungseinrichtungen wie beispielsweise Lagerbereiche, die naturgemäß ständigen Veränderungen (beispielsweise Lagergröße) unterworfen sind.
Wird für eine bestehende Fertigungsstätte ein erneuter Pla- nungsprozess angestoßen, kann jedoch das virtuelle Referenzmodell verwendet werden, um im aktuellen Planungsprojekt den Aufwand der Datenerfassung zu vermindern. Werden die Unterschiede zwischen dem Modell und dem Referenzmodell erfasst, können die Daten, die sich in dem Modell und dem Referenzmodell nicht unterscheiden, ohne weiteren Aufwand übernommen werden. Der Erfassungsaufwand fällt dann nur für die ermittelten Unterschiede an. In dem Programm zur Fabrikplanung kann insbesondere unter Berücksichtigung der Unterschiede durch eine Modifikation des Referenzmodells mit geringem Aufwand ein virtuelles Ist-Modell erzeugt werden, was in dem aktuellen Planungsprojekt die Grundlage bilden kann.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens wird erhalten, wenn in der Fertigungsstätte mehrere Sender angebracht sind, wobei die von diesen Sendern gesendeten Signale von dem Fluggerät empfangen werden. Aus diesen Signalen bestimmt das Fluggerät dann seine Position bezüglich der Sender. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist von besonderem Vorteil, da Planungsprozesse von Fertigungsstätten gewöhnlich in geschlossenen Räumen stattfinden. Hier können terrestri- sehe Navigationshilfen wie beispielsweise GPS, aufgrund der Abschirmung durch Gebäudeteile eingeschränkt oder aufgehoben sein. Hierbei ist es von Vorteil, wenn das Fluggerät Signale von hierzu vorgesehenen Sendern erhält. Dies hat zusätzlich den Vorteil, dass mittels dieser Sender eine höhere Genauigkeit erzielt werden kann.
Die Anzahl der Sender muss unter Berücksichtigung der Gege- benheiten der Fertigungsstätte bestimmt werden. Hierbei sind selbstverständlich die Grundsätze zu berücksichtigen, dass zu einer zweidimensionalen Peilung wenigstens zwei Sender und zu einer dreidimensionalen Peilung wenigstens drei Sender erforderlich sind. Allerdings kann die Verwendung weiterer Sender von Vorteil sein, da in der Fertigungsstätte beispielsweise Nischen oder auch größere Fertigungseinrichtungen vorhanden sein können, die zu einer Abschattung bestimmter Sender führt . Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das Fluggerät Abstandssensoren aufweist, mit denen Hindernisse in der geplanten Flugbahn ermittelt werden. Hierzu können z. B. die Abstandssensoren verwendet werden, die auch zur Vermessung der Fertigungsstätte verwendet werden. Es können aber auch gesonderte Ab- Standssensoren vorgesehen werden. Die Abstandssensoren ermöglichen ein eigenständiges Reagieren des Fluggerätes auf Hindernisse, wodurch dieses vor Kollisionen wirksam geschützt werden kann. Hierzu ist es sinnvoll, dass die Signale der Abstandssensoren bezüglich anderer Steuersignale für das Flug- gerät priorisiert werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass das Fluggerät manuell mittels einer Fernsteuerung durch einen Fabrikplaner gesteuert wird. Macht dieser Fehler oder reagiert er nicht rechtzeitig auf ein Hindernis, so kann der Abstandssensor einen Steuerassistenten aktivieren, der das Fluggerät automatisch ausweichen lässt. Abstandssensoren können auch Verwendung finden, um beispielsweise eine konstante Flughöhe des Fluggerätes in der Fertigungsstätte einzuhalten.
Statt einer manuellen Steuerung kann vorteilhaft auch vorge- sehen werden, dass zur Steuerung des Fluggerätes ein bereits bestehendes virtuelles Referenzmodell verwendet wird, wobei die Flugroute des Fluggerätes unter Berücksichtigung der Geometrie des Referenzmodells bestimmt wird. Grundsätzlich kön- nen Hindernisse, die in dem Referenzmodell zu erkennen sind, auf diesem Wege bereits durch Programmierung einer geeigneten Flugroute berücksichtigt werden. Außerdem kann eine Flugroute bestimmt werden, die gleichzeitig eine Generierung leicht auswertbarer Daten ermöglicht. Die bereits erwähnten Abstandssensoren würden dann auf Hindernisse reagieren, die sich beispielsweise aufgrund von Diskrepanzen zwischen dem Referenzmodell und der realen Welt im Weg der vorbestimmten Flugroute befinden.
Weiterhin kann bei der Flugroute vorteilhaft berücksichtigt werden, wenn Abweichungen von dem Referenzmodell bereits bekannt sind. Beispielsweise können Daten des Auftraggebers vorliegen, dass er an einer bestimmten Stelle der Fertigungsstätte bereits eine Fertigungseinrichtung aufgestellt hat. Diese kann auch vor einer Vermessung dann durch Modifikation des Referenzmodells selbst oder durch einen direkten Eingriff in die geplante Flugroute berücksichtigt werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind in den einzelnen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben.
Es zeigen
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des Ablaufes des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 2 schematisch ein Referenzmodell einer Fertigungsstätte, wie es in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz kommen kann,
Figur 3 ein Fluggerät während der Vermessung einer Fertigungsstätte gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in perspek- tivischer Darstellung, wobei es sich um die Fertigungsstätte handelt, die auf dem Referenzmodell gemäß Figur 2 basiert, Figur 4 ein Ist-Modell, welches aus den Messdaten des Verfahrens gemäß Figur 3 gewonnen wurde und das Referenzmodell aus Figur 2 berücksichtigt,
Figur 5 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens als Flussdiagramm,
Figur 6 ein dreidimensionales Modell, wie es nach einem
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erstellt wurde und
Figur 7 ein zweidimensionales Modell der Fertigungsstätte gemäß Figur 2, wie es nach einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erstellt wurde.
In Figur 1 ist der Prozessablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in unterschiedlichen Varianten dargestellt. Von der zu vermessenden Fertigungsstätte kann ein Referenzmodell als Datensatz 11 vorhanden sein. Dieser kann in ein Fluggerät 12 eingegeben werden, so dass dieses unter Zuhilfenahme dieser Daten vollautomatisch oder halbautomatisch in der betreffenden Fertigungsstätte 13 im Flug Daten zur Vermessung sammeln kann. Hierbei kann beispielsweise eine Kamera 14 als Sensor zum Einsatz kommen, wobei die Aufnahme der Messdaten strichpunktiert angedeutet ist. Das Fluggerät 12 weist außerdem einen Rotor 15 auf, mit dem es sich in der Luft halten und in der Fertigungsstätte 13 navigieren kann. In einem nächsten Schritt erfolgt die Auswertung der Daten in einem Computer 16. Hierzu kann der Datensatz 11, der das Referenzmodell der Fertigungsstätte 13 enthält, auch in dieser Planungsphase berücksichtigt werden, indem dieser Datensatz 11 in den Computer 16 eingespeist wird. In jedem Fall wird jedoch ein Datensatz 17 in den Computer 16 eingespeist, der aus einer Zusammenfassung der Messergebnisse des Fluggerätes
12 besteht. Zumindest aus diesem Datensatz 17, evtl. unter Zuhilfenahme des Datensatzes 11 des Referenzmodells wird ein Datensatz 18 erzeugt, welcher unter Berücksichtigung der realen Verhältnisse in der Fertigungsstätte 13 ein Ist-Modell desjenigen Zustandes der Fertigungsstätte 13 enthält, welcher den Ausgangspunkt für das bevorstehende Planungsprojekt bil- den soll.
In Figur 2 ist das Referenzmodell des Datensatzes 11 schematisch dargestellt. Zu erkennen ist die Fertigungsstätte 13, in der exemplarisch zwei Fertigungseinrichtungen 19a, 19b er- fasst sind. Diese Daten ergeben das Referenzmodell 20, welches gemäß Figur 1 als Datensatz 11 dem Fluggerät 12 bzw. dem Computer 16 zur Verfügung gestellt werden kann.
In Figur 3 ist die reale Fertigungsstätte 13 abgebildet. Es ist zu erkennen, dass in den oberen Ecken der Fertigungsstätte 13 Sender 21 angebracht sind, die eine Navigation des Fluggerätes 12 in der Fertigungsstätte 13 unterstützen sollen. Zu diesem Zweck senden die Sender Positionssignale 22 aus, welche durch einen gestrichelten Pfeil exemplarisch dar- gestellt sind und durch eine Antenne 23 vom Fluggerät 12 empfangen werden können .
Neben der Optik 14 weist das Fluggerät einen Abstandssensor 24 auf, um in der Flugbahn liegende Hindernisse zu erfassen (Sensorsignal 25). Ein Hindernis könnte beispielsweise eine von der Decke herabhängende Fertigungseinrichtung 19c sein. Zu erkennen ist, wie die angedeutete Flugbahn 26 um die Fertigungseinrichtung 19c herum gewählt wird. Weiterhin ist zu erkennen dass die Fertigungseinrichtung 19b in ihrer Geometrie verändert wurde, so dass die im Referenzmodell 20 vorgesehene Geometrie in der Realität nicht verwirklicht ist. Daher stellt die Fertigungseinrichtung 19b für das Fluggerät 12 kein Hindernis dar, so dass eine programmierte Flugbahn, die der Referenzgeometrie der Fertigungseinrichtung 19b ausweicht (strichpunktierter Pfeil 26a) in die dargestellte geradlinige Flugbahn 26 abgeändert werden kann. Eine weitere Änderung im Vergleich zum Referenzmodell 20 besteht in der exemplarisch dargestellten Fertigungseinrichtung 19d, die durch die Kamera 14 erfasst wird.
Figur 4 stellt ein Ist-Modell 27 dar, welches unter Zuhilfe- nähme des Referenzmodells 20 gemäß Figur 2 durch den Computer 16 gemäß Figur 1 erzeugt wurde. Zu erkennen ist die unveränderte Fertigungseinrichtung 19a, die als Hindernis ermittelte Fertigungseinrichtung 19c, die in ihrer Geometrie modifizierte Fertigungseinrichtung 19b und die zusätzlich optisch er- mittelte Fertigungseinrichtung 19d. Dieses Ist-Modell 27 kann nun als Grundlage für den weiteren Planungsprozess für die Fabrik verwendet werden, wobei dieses Ist-Modell 27 in Form des Datensatzes 18 gemäß Figur 1 zur Verfügung steht und daher auch in Planungsprogrammen für die Fabrik verwendet wer- den kann .
Das in Figur 5 dargestellte Verfahren beginnt in einer Fertigungsstätte 13. In dieser ist exemplarisch eine Fertigungseinrichtung 112a dargestellt. Um die Verhältnisse in der Fer- tigungseinrichtung 13 zu visualisieren, werden zunächst mittels einer Kamera 113 digitale Bilder von der Fertigungsstätte 13 aufgenommen. Die Kamera 113 ist auf einem Wagen 114 befestigt, welcher durch Fertigungsstätte 13 bewegt werden kann .
In einem nächsten Schritt werden die Bilder von der Kamera 114 in einem Computer 115 hochgeladen. Auf diesem Computer ist weiterhin ein Programm installiert, welches eine Verarbeitung der digitalen Bilder ermöglicht. Diese Programme sind technisch verfügbar, wobei die Bearbeitung der Bilder zur Erzeugung von Sichten geschieht (hierzu im Folgenden mehr) . Zusätzlich können durch den Computer 115 auch Daten 116 verarbeitet werden, die beispielsweise durch ein Planungsprogramm 5
für Fabriken zur Verfügung gestellt werden können. Hierbei kann es sich beispielsweise um die räumlichen Daten der in der Fertigungsstätte 13 befindlichen Fertigungseinrichtungen 112a handeln.
Der Computer erstellt einen virtuellen Raum 117, der in einem nächsten Schritt mittels eines Ausgabegerätes dargestellt werden kann. Als Navigationswerkzeug ist in Figur 5 ein Cursor angedeutet, mit dem beispielsweise die Fertigungseinrich- tung 112a angeklickt werden kann. Dies aktiviert eine Sicht auf die Fertigungseinrichtung 112a, die in Figur 5 nicht näher dargestellt ist.
In Figur 6 ist ein virtueller Raum 120 dargestellt, der drei- dimensional ausgebildet ist und die geometrischen Verhältnisse in der Fertigungsstätte 13 wiedergibt. Die Fertigungseinrichtungen sind als dreidimensionale Modelle 121 ausgebildet. Auch der Weg ist in diesem Zusammenhang als Fertigungseinrichtung zu verstehen und als zweidimensionales Modell 122 ausgebildet. An der hinteren Wand ist ein Eingang 123 zu erkennen .
Die Modelle 121 sind soweit vereinfacht, dass sich dreidimensionale Quader ergeben. Diese Quader schaffen die Möglich- keit, die digitalen Bilder als Sicht 124 direkt auf die ebenen Flächen zu projizieren. Dies ist exemplarisch nur einmal dargestellt, wobei der Aufbau durch das entsprechende Modell 121 repräsentierten Maschine aus der Sicht 124 hervorgeht. Bei dem anderen Modell 121 ist zu erkennen, dass als Aus- sichtspunkt 125a eine der ebenen Flächen mit dem Cursor 119 angeklickt werden kann, um eine Sicht wie die Sicht 124 zu erstellen. Aussichtspunkte können beispielsweise auch die Kugeln 125b sein, wobei ein Klick auf diese Aussichtspunkte eine Kugelprojektion als Sicht auf die Fertigungsstätte von dem betreffenden Punkt aus öffnet. Zuletzt kann ein Aussichtspunkt 125c auch aus einer im Raum stehenden Fläche bestehen, die eine Sicht öffnet, welche genau der Perspektive entspricht, als ob der Betrachter vor dieser Fläche stünde. Weiterhin ist in den Raum 120 auch eine Schaltfläche integriert, die als Steuerung 126 verwendet werden kann. Durch Klick auf die verschiedenen Richtungspfeile kann ein imaginä- rer Betrachter in dem dreidimensionalen Raum 120 bewegt werden. Durch Klicken auf die Schaltfläche „P" kann eine bestimmte Sicht abgespeichert werden, um später wieder aufgerufen werden zu können . Gemäß Figur 7 ist eine einfachere virtuelle Umgebung in Form einer Fläche 127 dargestellt. Diese repräsentiert den Boden der auch in Figur 6 dargestellten Werkshalle. Auch die Aussichtspunkte sind in dieser Darstellung vereinfacht dargestellt, beispielsweise der Aussichtspunkt 125d, der kreisför- mig ist und bei Anklicken eine 360°-Ansicht der Werkshalle erzeugt. Dieser gewährt einen Blick für einen imaginären Betrachter, der sich genau auf der Kreuzung der Wege befindet. Weiterhin kann mit dem Cursor 119 jedes der zweidimensionalen Modelle 122 angeklickt werden, um Sichten auf diese Modelle zu öffnen. Auch kann jeweils die Wand der Werkshalle, also in der Fläche 127 die Begrenzung angeklickt werden, um als Auf- riss der Fertigungsstätte ausgeführte Sichten zu öffnen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Vermessung und Visualisierung der räumlichen Verhältnisse einer Fertigungsstätte (13) mit Fertigungsein- richtungen (19a, 19b), bei dem
• die räumlichen Abmessungen eines zu beurteilenden Aspektes der Fertigungsstätte (13) ermittelt werden,
• die Abmessungen zu einem den zu beurteilenden Aspekt der Fertigungsstätte (13) beschreibenden Datensatz (17) zu- sammengefasst werden, und zusätzlich
• von der Fertigungsstätte eine Vielzahl von digitalen
Bildern erzeugt wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass
· die Vermessung mit einem Sensor (14) durchgeführt wird, der sich während der Ermittlung der Abmessungen oberhalb der Fertigungseinrichtungen (19a, 19b) befindet und
• der Sensor (14) in ein Fluggerät (12) integriert ist, mit dem der Sensor (14) oberhalb der Fertigungseinrich- tungen (19a, 19b) bewegt wird,
und dass
• aus dem den zu beurteilenden Aspekt der Fertigungsstätte (13) beschreibenden Datensatz (17) eine virtuelle Umgebung als Modell der Fertigungsstätte generiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass
• die digitalen Bilder in die virtuelle Umgebung (117) im- portiert werden und in dieser derart angeordnet werden, dass die Bildinhalte in einer die räumlichen Verhältnisse wiedergebenden Beziehung zueinander gesetzt sind und
• die virtuelle Umgebung ein Navigationswerkzeug zur Verfügung stellt, mit dem der Betrachter Sichten (124) auf die digitalen Bilder in der virtuellen Umgebung (117) auswählen kann.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Bilder mit einer Überlappung, insbesondere von mehr als 10 % der Ausdehnung der Bilder, aufgenommen werden, und bei einem Zusammenfügen der Bilder zu einer Gesamtsicht optische Verzerrungen in den Überlappungsbereichen neutralisiert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die virtuelle Umgebung (117) eine die Grundfläche der Fertigungsstätte (13) repräsentierende Fläche (127) zur Verfügung stellt.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass auf der Fläche (127) zweidimensionale Modelle (122) von Fertigungseinrichtungen (112a) angezeigt werden, deren Abmessungen als Datensätze (116) aus einem Fabrikplanungsprogramm importiert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die virtuelle Umgebung einen die dreidimensionale Aus- dehnung der Fertigungsstätte (13) repräsentierenden
virtuellen Raum (120) zur Verfügung stellt.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass in dem Raum (120) virtuelle Modelle (121) von Fertigungseinrichtungen (112a) angezeigt werden, deren Abmessungen als Datensätze (116) aus einem Fabrikplanungsprogramm importiert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Modelle (121, 122) ebene Flächen aufweisen, auf die die digitalen Bilder als Sicht (124) projiziert werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die für die Fertigungseinrichtungen (112a) relevanten Bildanteile erkannt und als Textur für die Oberfläche der dreidimensional ausgestalteten Modelle (121) verwendet werden .
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Modell in ein Programm zur Fabrikplanung eingelesen wird .
11. Verfahren nach Anspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Modell in dem Programm zur Fabrikplanung mit einem bereits bestehenden virtuellen Referenzmodell (20) verglichen und Unterschiede zwischen dem Modell und dem Referenzmodell (20) erfasst werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass in dem Programm zur Fabrikplanung unter Berücksichtigung der Unterschiede durch Modifikation des Referenzmodells (20) ein virtuelles Ist-Modell (27) erzeugt wird, welches als virtuelle Umgebung genutzt wird.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass in der Fertigungsstätte (13) mehrere Sender (21) angebracht sind, wobei die von diesen Sendern (21) gesendeten Signale von dem Fluggerät (12)
• empfangen und
• aus diesen Signalen die Position des Fluggerätes bezüg- lieh der Sender bestimmt
wird .
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Fluggerät Abstandssensoren (24) aufweist, mit denen Hindernisse in der geplanten Flugbahn ermittelt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Signale der Abstandsensoren (24) bezüglich anderer
Steuersignale für das Fluggerät priorisiert werden.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass zur Steuerung des Fluggerätes (12) ein bereits bestehendes virtuelles Referenzmodell (20) verwendet wird, wobei die Flugroute des Fluggerätes (12) unter Berücksichtigung der Ge- ometrie des Referenzmodells bestimmt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Flugroute unter zusätzlicher Berücksichtigung von bekannten Abweichungen von dem Referenzmodell (20) bestimmt wird .
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