用于基于自动化机器为开关柜或服务器机架装备放置模块或维护开关柜或服务器机架的放置模块的方法、装配支持单元和装配装置

技术领域

本发明涉及一种根据前序权利要求1的用于基于自动化机器为开关柜或服务器机架装备放置模块或维护开关柜或服务器机架的放置模块的方法，根据前序权利要求7的用于基于自动化机器为开关柜或服务器机架装备放置模块或维护开关柜或服务器机架的放置模块的装配支持单元，以及根据前序权利要求13的用于基于自动化机器为开关柜或服务器机架装备放置模块或维护开关柜或服务器机架的放置模块的装配装置。

背景技术

迄今为止，对于自动化机器(例如机器人、龙门架或三角机器人(delta robot))来说，利用放置模块(诸如电气或电子组件)的服务器机架或开关柜的至少一个自主装配或自主装备以及自主维护是不可能的，特别是当它们是大规模的时。这是因为自动化机器不知道放置模块的位置。然而，定位精度的要求非常高。

存在对于各种技术领域(诸如工业、电信、能源配送、医疗用品)的数字化和基于云的解决方案的大幅增加。因此，对于对应硬件基础设施的需求也在不断增加，尤其是应用相关的开关柜或服务器机架的需求。

为了通过自动化机器自动化放置模块的装配或装备以及放置模块的维护二者，由于模块公差非常小，因此自动化机器必须确定要在开关柜或服务器机架中装备或装配的所有模块的准确位置和类型。由于这对于当前的解决方案来说太耗时，并且不会跨不同的开关柜或服务器机架推广，因此开关柜或服务器机架的装配或装备相应地维护目前排他性地在人工工作的帮助下进行。

装配或装备过程通常通过构造专用装配机器来自动化。这些机器是为一种产品量身定做的。因此，生产只针对大批量是经济的。

然而，开关柜或服务器机架通常以非常小的批量大小生产，或甚至作为单个单位产品生产。因此，装配或装备相应地维护目前是人工手动完成的。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种用于基于自动化机器为开关柜或服务器机架装备放置模块或维护开关柜或服务器机架的放置模块的方法、装配支持单元和装配装置，通过该方法、装配支持单元和装配装置，使得基于自动化机器的装备或维护能够自动实现而无需任何人工干预。

这个目的通过权利要求1的特征部分中的特征关于权利要求1的前序部分中限定的方法来解决。

该目的还通过权利要求7的特征部分中的特征关于权利要求7的前序部分中限定的装配支持单元来解决。

此外，该目的还通过权利要求13的特征部分中的特征关于权利要求13的前序部分中限定的装配装置来解决。

根据权利要求1、7和13的本发明的主要思想是——为了基于自动化机器为开关柜或服务器机架装备放置模块或维护开关柜或服务器机架的放置模块，通过所述方法，首先开关柜或服务器机架均包括至少一个安装轨，特别是帽轨(hat轨)或DIN轨，用于安装放置模块并且其次为了放置模块，至少一个控制单元控制的自动化机器被提供有开关柜或服务器机架的几何数据和布局数据，或者开关柜或服务器机架的几何数据和布局数据以及开关柜或服务器机架SVR和所安装的模块的元信息——要作为开关柜或服务器机架的一部分在与安装轨的力配合和形状配合连接中安装校准标记模块，该校准标记模块尤其在其表面上具有自动化机器可检测的标记，

-由于安装而指定所安装的校准标记模块的位置和取向的6D姿态，

-由于标记而标记安装到安装轨上的校准标记模块的位置和取向以供自动化机器检测，

-由于检测到校准标记模块而校准自动化机器，用于在装备开关柜或服务器机架的过程中将放置模块精确安装在安装位置，所述安装位置由安装位置数据确定，所述安装位置数据参考校准标记模块和安装到安装轨上的放置模块之间的所有相对坐标变换，并且基于(特别是由于数据组合)对应于6D姿态的姿态数据、几何数据和布局数据或者对应于6D姿态的姿态数据、几何数据和布局数据以及元信息。

所提出的方法使得控制单元控制的自动化机器(例如控制单元控制的机器人)能够只看一眼就立即检索开关柜/服务器机架的所有部件(诸如待装备或正在装备的放置模块)的精确位置(期望位置或当前位置)。这样，控制单元控制的自动化机器相应地控制单元控制的机器人可以装配或装备开关柜/服务器机架或对部件相应地模块进行维护。

与提供对应数字孪生数据的用于机柜/机架设计的数字系统工具集成可以进一步使机器/机器人能够推断附加信息，如部件/模块状态、更换时间表等。考虑到这种类型的信息扩增，在没有昂贵的人工干预的情况下装配整个开关柜/服务器机架成为可能。

所描述的方法被设计用于安装到例如帽轨或DIN轨上的特殊校准标记模块，用于支持为开关柜/服务器机架装备或装配放置模块。校准标记模块例如以力配合和形状配合的方式被夹在安装轨上。

一旦就位，相关放置模块或部件的所有位置就以足够精度立即可用，使得对于控制单元控制的自动化机器相应地控制单元控制的机器人而言装配或装备放置模块相应地部件或者通过更换有缺陷的放置模块相应地部件来执行维护成为可能。

所提出的方法的另一个方面是将它与所述数字系统工具相结合(例如，通过数据梳理)所带来的巨大潜力，所述数字系统工具将要在软件中被装备或装配有放置模块的开关柜/服务器机架设计为数字孪生。一旦这种数字表示完成并可用，特殊校准标记模块就被放置在开关柜/服务器机架内。随着开关柜/服务器机架就位，控制单元控制的自动化机器相应地控制单元控制的机器人可以装配或装备整个开关柜/服务器机架，而无需进一步的人工干预。

所提出的方法的一个优点是，不必分别为开关柜相应地服务器机架构建专用的装配/装备线。这实际上是不可行的，因为开关柜或服务器机架是高度使用情形特定的定制产品。

本方法不同于其他基于标记的解决方案，其中标记被放置在开关柜或服务器机架中的某个地方，并且该标记不是安装(例如帽轨)组件。这种解决方案需要手动校准标记和顶帽轨之间的偏移。这很麻烦。出于这个原因，低容量或高混合开关柜/服务器机架的装配/装备很少是自动的，而是它们是手动装配的。

从属权利要求中规定并给出了本发明的进一步有利发展。因此，根据权利要求2和8，如果校准标记模块被夹紧到安装轨上，这对于快速装配将是有利的。

此外，根据权利要求3和9，如果几何和布局数据或者几何、布局数据和元信息可由装配数据库储存库可用，用于优选地访问控制单元控制的自动化机器的控制单元，这将是有利的，根据权利要求6和12，所述控制单元控制的自动化机器优选地设计为控制单元控制的机器人、龙门架或三角机器人。

此外，根据权利要求4和10，本发明有利地由校准标记模块除了包括自动化机器可检测标记之外还包括自动化机器可扫描代码而区分，所述自动化机器可扫描代码优选地用于通过自动化机器的代码读取器在校准标记模块表面上扫描(参见权利要求15)。在这一点上，关于自动化机器可检测标记，应该提及的是，该标记通过自动化机器的相机来检测(参见权利要求14)，所述标记也优选地应用在校准标记模块的表面上。

自动化机器可扫描代码优选地是包括参考信息(诸如例如链接)的“快速响应QR”代码，当代码被控制单元控制的自动化机器扫描时，其被控制单元用来访问几何和布局数据或者几何、布局数据和元信息。

此外，根据权利要求5和11，并且在维护放置模块的过程中，由控制单元控制的自动化机器在没有任何人工干预的情况下自动替换有缺陷的替换模块。

附图说明

除了上述之外，根据图1至图4的本发明优选实施例的以下描述，本发明的有利的进一步发展出现。它们表明：

图1是从上方看开关柜的截面图，其中放置模块安装在三个安装轨上，

图2是从上方看开关柜的另外的截面图，其中装配支持单元安装在安装轨上，

图3是根据图2的安装在安装轨上的装配支持单元的侧视图，

图4是在装载时用放置模块基于自动化机器装备开关柜的装备装置的构造。

具体实施方式

图1示出从上方看开关柜SWC的截面图，其中放置模块PLM安装在三个安装轨MR上。三个安装轨MR安装在开关柜SWC的后壁上，并由布线导管WD隔开，安装轨均被优选设计为帽轨HR或DIN轨DIN-R。安装到安装轨MR、HR、DIN-R上的放置模块PLM优选是如图1所示的电气或电子组件。在图3中可以示例性地(作为如何安装模块的各种方式或示例之一)看到放置模块PLM如何安装到三个安装轨MR、HR、DIN-R上，尽管所述图3示出了用于根据图2的校准标记模块的安装组件。

代替图中所示的开关柜SWC，服务器机架SVR用于将放置模块PLM装备或装配到三个安装轨MR、HR、DIN-R上，也是可能的。

图2示出了从上方看开关柜/服务器机架SWC、SVR的另外的截面图，其中装配支持单元ASU安装到另外的安装轨MR、HR、DIN-R上或到三个安装轨MR、HR、DIN-R之一上。装配支持单元ASU包括功能上连接的安装组件MTC和校准标记模块CMM。

校准标记模块CMM优选在其表面上包括自动化机器可检测标记MK

图3示出了根据图2的具有安装组件MTC和校准标记模块CMM的装配支持单元ASU的侧视图，以及装配支持单元ASU如何借助于安装组件MTC安装到安装轨MR、HR、DIN-R上。根据该侧视图，具有校准标记模块CMM的装配支持单元ASU经由安装组件MTC以与安装轨MR、HR、DIN-R的力配合和形状配合连接FFFC安装到安装轨MR、HR、DIN-R上作为开关柜SWCC或服务器机架SVR的一部分。以与安装轨MR、HR、DIN-R的力配合和形状配合连接FFFC优选地实现为使得安装组件MTC设计为夹紧装置，通过该夹紧装置，装配支持单元ASU相应地校准标记模块CMM被夹紧到安装轨MR、HR、DIN-R上。

图4示出了装配装置AAM的构造，该装配装置用于在装载时基于自动化机器为开关柜/服务器机架SWC、SVR装备或装配放置模块PLM。根据图4中描绘的开关柜/服务器机架SWC、SVR的截面，有两个安装轨MR、HR、DIN-R安装在开关柜/服务器机架SWC、SVR的后壁上，所述两个安装轨再次均由布线导管WD分开。

在两个安装轨MR、HR、DIN-R中的一个上(图4中的下安装轨)安装有放置模块PLM。优选地，安装均被实现为与根据图2和3的装配支持单元ASU的校准标记模块CMM一样。

在两个安装轨MR、HR、DIN-R中的另一个上(图4中的上安装轨)安装有另外的放置模块PLM和具有校准标记模块CMM的装配支持单元ASU，该校准标记模块CMM在其表面上包括自动化机器可检测标记MK

为了基于自动化机器为开关柜/服务器机架SWC、SVR装备或装配放置模块PLM，根据图4所示的装配装置AAM，提供了控制单元控制的自动化机器AMA。然而，作为一种改进，多于一个控制单元控制的自动机器AMA用于装备或装配也是可能的。出于所述目的，控制单元控制的AMA自动化机器优选地均是控制单元控制的机器人、龙门架或三角机器人。

控制单元控制的自动化机器AMA与控制单元CTU连接，该控制单元除其他外对控制单元控制的自动化机器AMA的所有运动顺序进行控制，用于基于自动化机器为开关柜/服务器机架SWC、SVR装备或装配放置模块PLM。为了执行开关柜/服务器机架SWC SVR的这种装备或装配，作为装配装置AAM的一部分的控制单元CTU与装配数据储存库ADRP连接或分配给装配数据储存库ADRP。

根据该连接或分配，控制单元CTU能够访问开关柜/服务器机架SWC、SVR的几何数据GMD和布局数据LCD或开关柜/服务器机架SWC、SVR的几何数据GMD和布局数据LCD以及开关柜/服务器机架SWC、SVR和所安装的模块PLM的元信息MIF。元信息MIF例如可以包括除了几何和布局数据本身之外的信息，例如具有规定“什么在哪里？”的开关柜/服务器机架和放置模块的类型。

装配数据储存库ADRP是数字系统工具(图4中未示出)的一部分，其中存储了几何和布局数据GMD、LOD和元信息MIF。当开关柜/服务器机架SWC、SVR要在软件中被装备或装配有放置模块PLM作为数字孪生时，至少几何和布局数据GMD、LOD是由数字系统工具提供的基于数字孪生的数据。

在为开关柜/服务器机架SWC、SVR装备或装配放置模块PLM的过程中，现在经由控制单元CTU向控制单元控制的自动化机器AMA提供开关柜/服务器机架SWC、SVR相应地所安装的模块PLM的几何和布局数据GMD、LOD或者开关柜/服务器机架SWC、SVR和所安装的模块PLM的几何和布局数据GMD、LOD和元信息MIF。

由控制单元CTU尤其在运动顺序方面控制的自动化机器AMA包括相机CAM和代码读取器CDR，用于为开关柜/服务器机架SWC、SVR装备或装配放置模块PLM。当自动化机器AMA由于控制单元CTU的控制而朝向装配支持单元ASU移动时，并且由于该移动，自动化机器AMA的相机CAM和代码读取器CDR定位在具有自动化机器可检测标记MK

由于如上所述并且根据图2、3和4所示，装配支持单元ASU安装到安装轨MR、HR、DIN-R上，具有自动化机器可检测标记MK

利用检测到的6D姿态生成姿态数据RD，并且经由自动化机器AMA和控制单元CTU之间的连接将其输入控制单元CTU。

为了由于检测到校准标记模块CMM来校准自动化机器AMA，以用于在装备或装配开关柜/服务器机架SWC、SVR过程中，在没有任何人工干预的情况下自动地将放置模块PLM准确地安装在它们应装备或装配的安装位置，控制单元CTU参照安装到两个安装轨MR、HR、DIN-R上的校准标记模块CMM和放置模块PLM之间的所有相对坐标变换RCT来确定安装位置数据MLD。这些安装位置数据MLD基于控制单元CTU可以访问的对应于6D姿态的姿态数据PD、几何数据GMD和布局数据LCD。可替代地，安装位置数据MLD基于控制单元CTU可以访问的对应于6D姿态的姿态数据PD、几何数据GMD和布局数据LOD以及元信息MIF。

这种访问可以通过不同的方式实现。首先，在相应地部署数字系统工具的上下文中对控制单元CTU进行编程是可能的，或者其次，经由驻留在校准标记模块CMM上并经由自动化机器AMA传输到控制单元CTU的信息实现访问是可能的。

为此目的，所述自动化机器可扫描代码CD

图4中所示的装配装置AAM不能仅用于在装备或装配开关柜/服务器机架SWC、SVR的过程中安装(在没有任何人工干预的情况下自动地)放置模块PLM。因此，使用装置AAM用于维护(也是自动地并且没有任何人工干预)已经装备或装配的开关柜/服务器机架SWC、SVR。因此，在维护已经嵌入的放置模块PLM的过程中，有缺陷的替换模块PLM由控制单元控制的自动化机器AMA以相同的方式替换。

可替代地，在维护的过程中，检查开关柜/服务器机架SWC、SVR的装备或装配状态并将状态报告回某个过程工具也是可能的。