用于虚拟调试的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于调试生产设备(例如，机器人)的系统(10,40)和方法，系统(10,40)包括：带有在其上运行的3D仿真软件应用的计算单元(20)；移动视觉装置(22,28)，其包括两个独立屏幕(24)和至少一个运动传感器(26)；交互装置(30,32)，其中仿真软件应用设置成提供虚拟工作空间(18,50)、提供放置在虚拟工作空间(18,50)内的生产设备的至少一个动画原型的可配置模型、提供动画人(16)的模型、将人(16)的模型放置在虚拟工作空间(18,50)中且根据至少运动传感器(26)的数据将其制成动画以及持续计算对应于动画人(16)双目视野的视角的图像数据且将它们传送至移动视觉装置(22,26)使得它们在两个独立屏幕(24)上持续显示。动画原型的模型通过与动画人的模型，相应地与交互装置的交互而可配置。本发明专利技术的目的是还促进关于人体工程学方面的调试。

System for virtual debugging

The invention relates to a method for debugging production equipment (e.g., robots) system (10,40) and (10,40) method, the system includes a calculation unit with a run on the 3D simulation software application (20); mobile vision device (22,28), which includes two independent screen (24) and at least a motion sensor (26); interactive device (30,32), the application of simulation software is configured to provide a virtual work space (18,50), placed in the virtual workspace (18,50) at least one animation in the production equipment configuration model, provide animation (16) model, the (16) the model is placed in a virtual work space (18,50) and at least according to the motion sensor (26) data from the animation and continuous computation corresponds to the animation (16) image data from the perspective of the binocular visual field and transmits them to the mobile device (22,26) makes the vision They are continuously displayed on two separate screens (24). The model of the animation prototype can be configured by interacting with the animation human model and interacting with the interactive device accordingly. The purpose of the present invention is to promote the debugging of human engineering.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于虚拟调试的系统
本专利技术涉及一种用于调试生产设备的系统，其包括：带有在其上运行的3D仿真软件应用的计算单元；移动视觉装置，其包括两个独立屏幕和至少一个运动传感器；交互装置，其中两个装置连接到计算单元上且设置为用户和仿真软件应用之间的接口，其中设置仿真软件应用以提供虚拟工作空间、提供放置在该虚拟工作空间内的生产设备的至少一个动画原型的可配置模型、提供动画人的模型、将人的模型放置在虚拟工作空间中且根据至少运动传感器的数据将其制成动画以及持续计算对应于动画人双目视野的视角的图像数据且将它们传送至移动视觉装置使得它们作为立体视图在两个独立屏幕上对穿戴移动视觉装置的用户显示。本专利技术还涉及一种用于利用根据本专利技术的系统调试生产设备的方法。
技术介绍
已知工业生产厂典型地包括大量生产设备，诸如机器人或其他机器，其在许多情况下根据相应生产流程的需要彼此交互。为了使生产线准备用于生产，要求所谓的生产设备的调试。这里，相应生产设备的参数适于期望的生产过程的需求。这例如可为机器人程序的产生(相应地优化)或机器人工作空间的适应，例如在人类-机器人协作情况下涉及人体工程学框架条件。但在某一序列中也必须安排和协调任何过程参数的设置以及不同生产设备之间的交互且之后对其测试。真实生产装置的调试耗时且增加新生产线的物理安装和以不利方式使其起动之间的时间，另一方面要求调试以用于确保生产过程的安全起动。虚拟调试的方法是已知的，以便加速调试过程。这里，在虚拟环境中基于例如3D仿真软件应用来对单独生产设备仿真，且调试参数适应仿真模型。之后，由于已经确定合适的调试参数，调试参数从仿真模型传输至相应的对应真实生产设备使得对真实构件的最终调试的努力减少到尽可能少。对于这样的已知虚拟调试的示例是3D仿真程序(诸如“RobCad”)的使用，其中待制造的物体以及生产设备(诸如机器人)以动画方式仿真。仿真还可包括机器人的控制器，使得动画机器人的动态移动行为以完美的方式对应于真实机器人的动态移动行为。虚拟机器人控制器能够根据可在虚拟以及真实机器人上运行的机器人程序来控制机器人的移动。因此可能的是，离线对虚拟机器人生成移动程序且之后将它传输至相对等的真实机器人。在目前的技术水平内不利地是，这样的仿真的准确性主要针对技术功能性，而在确定调试参数时尤其未能考虑生产线的操作者的人体工程学方面。
技术实现思路
基于目前的技术水平，本专利技术的目标是提供一种用于调试生产设备的系统，其易于使用且还促进关于人体工程学方面的调试。该问题由一种用于调试前面提到的类型的生产设备的系统来解决。其特征在于，动画原型的模型通过与动画人的模型，相应地与交互装置的交互而可配置，由此更改动画原型的模型的相应调试参数，使得随之启用调试，且其中设置3D仿真软件应用以向计算单元的接口提供经更改的调试参数，使得它们可传输至相对等的真实生产设备。本专利技术的基本思想在于在3D仿真软件应用内设置动画人的模型，其可放置在虚拟工作空间内且可与生产设备的动画原型交互。通过提供带有独立屏幕的移动视觉装置和交互装置，可能将穿戴移动视觉装置的“真实”用户结合到虚拟环境中。移动视觉装置可类似于一副眼镜使用。由于两个屏幕向用户呈现对应于双目立体视野的视觉数据，他在虚拟工作空间内的视觉印象较接近真实。用户的实际位置通过运动传感器确定且传送至3D仿真软件应用。因此，用户在真实环境中的位置的移动也通过虚拟工作空间内人的动画模型而执行。通过使用交互装置，用户可与生产设备的至少相应动画原型交互。交互装置可包括例如很靠近用户的摄像机，其识别他的手势(相应地移动)。因此可能的是，将真实用户的身体的移动和手势传输至动画人的模型且真实用户以所有详细移动和手势成像到虚拟工作空间中。取决于动画人的模型的准确性，甚至可能的是，用户观看他自己的虚拟手。因此可能的是，用户例如利用他的手指执行移动且该移动可自动解释为对应于虚拟工作空间内按压虚拟按钮的移动。由于用户能够看见，所以他自己的手也能够随之以虚拟按钮为目标。虚拟按钮可例如在虚拟工作空间内开始或停止生产过程的相应仿真。但用户手中的真实按钮对于用户影响3D仿真软件应用的仿真也是合适的交互装置。虚拟工作空间内的动画人的模型的移动和手势至少大部分对应于穿戴移动视觉装置且通过使用交互装置而交互的用户的移动和手势。另一方面，用户的移动直观上受到来自虚拟工作空间的视觉数据的强烈影响，用户从移动视觉装置的立体视图接收该视觉数据。因此，用户在与计算单元(诸如个人计算机、工作站或云计算机系统)上运行的3D仿真软件应用交互期间还感测虚拟工作空间内工作环境的人体工程学方面。如果用户例如在调试用于在虚拟环境内的后续测试期间的人类交互的机器人程序之后认识到用于人类协作者的人体工程学框架条件不充分，他可直接在虚拟环境中修改相应机器人程序且再次进行测试。因此可能的是，找到用于生产设备的动画模型的相应合适的调试参数，该调试参数对应于真实生产设备的合适参数。设置3D仿真软件应用以向接口提供那些调试参数，使得它们可作为调试参数传输到相对等的真实生产系统中，其中用于调试真实生产系统的时间以有利方式减少。根据本专利技术的另外的实施例，该系统包括另外的移动视觉和交互装置且设置仿真软件应用以提供动画人的另外的模型且将其放置在虚拟工作空间中。因此可能的是，若干个人在相同虚拟工作空间内交互且例如也可评估更复杂的与多于一个人类协作者的人类机器人合作任务。根据本专利技术的系统的另外的实施例，至少一个视觉和交互装置远离计算单元，使得多个用户可在不同位点处。这以有利方式允许在同一个虚拟工作空间中的虚拟调试，甚至用户例如在不同国家。根据本专利技术的另外的实施例，设置仿真软件应用以持续计算对应于来自虚拟工作空间内的预定视点的视角的图像数据且将它们传送至另外的屏幕。因此，调试的整个仿真可从独立观察点观察。当然，图像数据也可为3D数据，使得对于观察人的视觉印象尽可能真实。根据本专利技术的另外的实施例，交互装置包括至少一个传感器装置，以用于检测和跟踪传感器的操作范围中的用户的身体的专门部位的移动或手势，且设置系统以对检测到的移动或手势分配某一交互。因此，诸如按压按钮等的交互不要求交互装置的真实按钮，此外可能的是，在虚拟工作空间内创建虚拟按钮或其他交互区域且对规定交互分配用户的移动(相应地手势)。根据本专利技术的另外的实施例，生产设备的至少一个动画原型的可配置模型代表工业机器人。工业机器人是要求很大努力以用于调试的构件，因此在虚拟地调试它们时的时间节省较高。机器人典型地包括机器人控制器，其设置成在生产期间运行限定它的移动的机器人程序。此外，机器人程序还可限定工具装置(诸如焊接装置、上漆装置或夹持器)的动作。安全方面也尤其重要，由于必须排除机器人伤害或危及机器人附近存在的人。关于人类-机器人协作也必须确保(除了要求的安全方面)如此的协作过程是可行的且对应于人体工程学要求。这可例如是协作工人在将工件交给协作机器人时所要求的姿势。在调试机器人时必须考虑所有那些方面且在若干情况下(尤其关于人体工程学框架条件)要求若干试验来找到正确的调试参数。除人体工程学方面外，安全方面也与机器人相关。安全问题典型地由机器人控制器自身处理，因此可能的是，利用虚拟机器人控制器(例如用于受保护的机器人区域等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调试生产设备的系统(10,40)，包括● 计算单元(20)，其带有在其上运行的3D仿真软件应用，● 移动视觉装置(22,28)，其包括两个独立屏幕(24)和至少一个运动传感器(26)，● 交互装置(30,32)，● 其中两个装置((22,26),(30,32))连接到所述计算单元(20)上且设置为用户(34)和所述仿真软件应用之间的接口，其中设置所述仿真软件应用，以便● 提供虚拟工作空间(18,50)，● 提供放置在所述虚拟工作空间(18,50)内的生产设备的至少一个动画原型的可配置模型，● 提供动画人(16)的模型，● 将所述人(16)的模型放置在所述虚拟工作空间(18,50)中且根据至少所述运动传感器(26)的数据将其制成动画，● 持续计算对应于所述动画人(16)双目视野的视角的图像数据且将它们传送至所述移动视觉装置(22,26)使得它们在所述两个独立屏幕(24)上持续显示，其特征在于● 所述动画原型的模型通过与所述动画人(16)的模型，相应地与交互装置(30,32)的交互而可配置，由此所述动画原型的模型的相应调试参数可更改，使得随之启用调试且● 设置所述3D仿真软件应用以向所述计算单元(20)的接口提供经更改的调试参数，使得它们可传输至相对等的真实生产设备。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于调试生产设备的系统(10,40)，包括●计算单元(20)，其带有在其上运行的3D仿真软件应用，●移动视觉装置(22,28)，其包括两个独立屏幕(24)和至少一个运动传感器(26)，●交互装置(30,32)，●其中两个装置((22,26),(30,32))连接到所述计算单元(20)上且设置为用户(34)和所述仿真软件应用之间的接口，其中设置所述仿真软件应用，以便●提供虚拟工作空间(18,50)，●提供放置在所述虚拟工作空间(18,50)内的生产设备的至少一个动画原型的可配置模型，●提供动画人(16)的模型，●将所述人(16)的模型放置在所述虚拟工作空间(18,50)中且根据至少所述运动传感器(26)的数据将其制成动画，●持续计算对应于所述动画人(16)双目视野的视角的图像数据且将它们传送至所述移动视觉装置(22,26)使得它们在所述两个独立屏幕(24)上持续显示，其特征在于●所述动画原型的模型通过与所述动画人(16)的模型，相应地与交互装置(30,32)的交互而可配置，由此所述动画原型的模型的相应调试参数可更改，使得随之启用调试且●设置所述3D仿真软件应用以向所述计算单元(20)的接口提供经更改的调试参数，使得它们可传输至相对等的真实生产设备。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括另外的移动视觉和交互装置，且其中设置所述仿真软件应用以提供动画人(16)的另外的模型且将所述动画人(16)的另外的模型放置在所述虚拟工作空间(18,50)中。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，至少一个视觉(22,28)和交互(30,32)装置远离所述计算单元(20)，使得多个用户(34)可在不同位点处。4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，设置所述仿真软件应用以持续计算对应于来自所述虚拟工作空间(18,50)内的预定视点的视角的图像数据且将它们传送至另外的屏幕。5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述交互装置(30,32)包括至少一个传感器装置以用于检测和跟踪所述传感器的操作范围中的用户(34)的身体的专门部位的移动或手势，且其中设置所述系统以对检测到...

【专利技术属性】
技术研发人员：D维拉科巴，P韦伯，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH