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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR CHECKING PLUG CONNECTIONS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/025113
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method (300) for checking a plug connection, in which a first plug part is connected to a second plug part. The method (300) comprises determining (301) a force-time curve (103) of a force (101) applied by an assembler during an assembly process of a plug connection. In addition, the method (300) comprises determining (302) characteristic values of a plurality of characteristics of the force-time curve (103). The method (300) also comprises classifying (303) the plug connection by means of a machine-learned classifier on the basis of the characteristic values of the plurality of characteristics.

Inventors:
MAIERHOFER, Thomas (Ottostraße 15, Freising, 85354, DE)
BOEKELS, Christian (Wilhelmstraße 43, München, 80801, DE)
SCHRÖTER, Fabian (Perleberger Str 51, Berlin, 10559, DE)
Application Number:
EP2018/068184
Publication Date:
February 07, 2019
Filing Date:
July 05, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT (Petuelring 130, München, 80809, DE)
International Classes:
H01R43/26; B21J15/28; B25J9/10; G01L5/22; G05B23/02; G06K9/62; H01R13/641
Foreign References:
DE102015010042A12017-02-02
EP0902509A11999-03-17
DE102011006679A12012-09-20
DE102010027195A12012-01-12
US20080250832A12008-10-16
EP2075881A12009-07-01
DE102009050200B32011-03-31
Other References:
None
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Claims:
Ansprüche

1) Verfahren (300) zur Überprüfung einer Steckverbindung, bei der ein erstes Steckteil mit einem zweiten Steckteil verbunden wird; wobei das Verfahren (300) umfasst,

- Ermitteln (301) eines Kraft-Zeit- Verlaufs (103) einer von einem

Monteur während eines Montageprozesses einer Steckverbindung aufgebrachten Kraft (101);

- Ermitteln (302) von Merkmalswerten einer Mehrzahl von Merkmalen des Kraft-Zeit- Verlaufs (103); und

- Klassifizieren (303) der Steckverbindung mittels eines maschinenerlernten Klassifikators auf Basis der Merkmalswerte der Mehrzahl von Merkmalen. 2) Verfahren (300) gemäß Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Merkmalen umfasst,

- zumindest ein Merkmal bezüglich eines Einrastpunktes des Kraft-Zeit- Verlaufs (103); und/oder

- ein Merkmal, das anzeigt, ob in dem Kraft-Zeit- Verlauf (103) ein Einrastpunkt detektiert wurde oder nicht; und/oder

- ein Merkmal, das eine Lage des Einrastpunktes innerhalb des Kraft- Zeit- Verlaufs (103) anzeigt; und/oder

- ein Merkmal, das einen Wert der Kraft (101) an dem Einrastpunkt anzeigt.

3) Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei

- das Verfahren (300) umfasst, Ermitteln einer zeitlichen Ableitung (111) des Kraft-Zeit- Verlaufs (103), um einen Ableitungs- Verlauf (111) zu bestimmen; und

- der Merkmalswert von zumindest einem Merkmal, insbesondere einem

Merkmal bezüglich eines Einrastpunktes, auf Basis des Ableitungs- Verlaufs (111) ermittelt wird.

4) Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei

- das Verfahren (300) umfasst, Ermitteln, auf Basis einer Vielzahl von Test-Kraft-Zeit- Verläufen für eine Vielzahl von korrekten

Steckverbindungen, einer Mehrzahl von Hauptkomponenten; und

- der Merkmalswert von zumindest einem Merkmal auf Basis der

Mehrzahl von Hauptkomponenten ermittelt wird. 5) Verfahren (300) gemäß Anspruch 4, wobei

- die Mehrzahl von Merkmalen zumindest ein Merkmal umfasst, das anzeigt, wie sich der Kraft-Zeit- Verlauf (103) oder eine Ableitung (111) des Kraft-Zeit- Verlaufs (103) der Steckverbindung aus der Mehrzahl von Hauptkomponenten zusammensetzt; und

- das Verfahren (300) insbesondere umfasst, Ermitteln von ein oder mehreren Gewichten für eine oder mehrere unterschiedliche Hauptkomponenten als entsprechende ein oder mehrere Merkmale, um den Kraft-Zeit- Verlauf (103) oder die Ableitung (111) des Kraft-Zeit- Verlaufs (103) durch eine Linearkombination der ein oder mehreren Hauptkomponenten zu approximieren.

6) Verfahren (300) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei

- eine Hauptkomponente Kraftwerte oder Kraf t- Ableitung s werte als Funktion der Zeit (102) anzeigt; und

- die Mehrzahl von Hauptkomponenten derart ermittelt wird, dass

- zwei unterschiedliche Hauptkomponenten jeweils substantiell statistisch unabhängig voneinander sind; und

- eine Linearkombination der Mehrzahl von Hauptkomponenten die Vielzahl von Test-Kraft-Zeit- Verläufen oder Ableitungen der Vielzahl von Test- Kraft-Zeit- Verläufen im Mittel im Sinne eines vordefinierten Abstandsmaßes bestmöglich approximiert.

7) Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei

- das Verfahren (300) umfasst, Durchführen einer dynamischen

Zeitnormierung des Kraft-Zeit- Verlaufs (103) und/oder einer

Ableitung (111) des Kraft-Zeit- Verlaufs (103), um einen normierten Kraft-Zeit- Verlauf (103) oder einen normierten Ableitungs- Verlauf (113) zu ermitteln; und

- die Merkmalswerte von ein oder mehreren Merkmalen auf Basis des normierten Kraft-Zeit- Verlaufs (103) und/oder des normierten

Ableitungs- Verlaufs (113) ermittelt werden.

8) Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei

- der Klassifikator eingerichtet ist, eine Kombination von

Merkmalswerkten der Mehrzahl von Merkmalen entweder einer ersten

Klasse oder einer zweiten Klasse zuzuweisen;

- die erste Klasse insbesondere anzeigt, dass eine Steckverbindung

korrekt ist; und

- die zweite Klasse insbesondere anzeigt, dass eine Steckverbindung fehlerhaft ist.

9) Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei

- der Klassifikator auf Basis einer Vielzahl von ersten Test-Kraft-Zeit- Verläufen für eine Vielzahl von korrekten Steckverbindungen und auf Basis einer Vielzahl von zweiten Test- Kraft-Zeit- Verläufen für eine

Vielzahl von fehlerhaften Steckverbindungen angelernt wurde; und

- die Vielzahl von zweiten Test-Kraft-Zeit- Verläufen mehrere

unterschiedliche Fehlertypen von fehlerhaften Steckverbindungen umfasst. 10) Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Klassifikator einen Random Forrest Klassifikator umfasst.

Description:
Verfahren zur Überprüfung von Steckverbindungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Überprüfung von Steckverbindungen.

Bei der Montage von Erzeugnissen, z.B. bei der Montage von Fahrzeugen, müssen häufig mit der Hand Steckverbindungen durch einen Monteur erstellt werden. Dabei kann die Qualität einer Steckverbindung von dem Vorgehen des Monteurs bei der Herstellung von Steckverbindungen abhängen.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem in zuverlässiger Weise die Qualität von Steckverbindungen überprüft werden kann. Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte

Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem

unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.

Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Überprüfung einer Steckverbindung beschrieben. Bei der Steckverbindung kann ein erstes Steckteil (z.B. ein Stopfen oder ein Steckverbinder) mit einem zweiten Steckteil verbunden werden.

Insbesondere kann das erste Steckteil in ein Loch des zweiten Steckteils gesteckt werden. Die Steckverbindung kann durch einen (menschlichen) Monteur im Rahmen eines Montageprozesses hergestellt werden.

Beispielsweise kann ein Stopfen als erstes Steckteil in ein Loch (z.B. in ein Loch eines Karosserieteils eines Fahrzeugs) eingeführt werden, um eine

Steckverbindung herzustellen. Eine bestimmte Art einer Steckverbindung weist dabei bestimmte Anforderungen in Bezug auf das erste und das zweite Steckteil auf. Insbesondere kann eine bestimmte Art einer Steckverbindung eine bestimmte Art von ersten und zweiten Steckteilen aufweisen. Als Folge daraus weisen die im Montageprozess durch einen Monteur aufgewendeten Kräfte meist typische Werte für eine bestimmte Art von Steckverbindung auf. Der in diesem Dokument beschriebenen maschinen-erlernte Klassifikator kann für unterschiedlichen Arten bzw. Typen von Steckverbindungen unterschiedlich sein. Mit anderen Worten, es können für unterschiedliche Typen von Steckverbindungen unterschiedliche Klassifikatoren verwendet werden, um eine Steckverbindung des jeweiligen Typs zu überprüfen. Das Verfahren umfasst das Ermitteln eines Kraft-Zeit- Verlaufs einer von einem Monteur während eines Montageprozesses einer Steckverbindung aufgebrachten Kraft. Zu diesem Zweck kann ein Kraftsensor an einem Handschuh des Monteurs verwendet werden. Der Kraft-Zeit- Verlauf kann somit die Kraft (als Funktion der Zeit) anzeigen, die der Monteur aufgebracht hat, um die Steckverbindung herzustellen.

Außerdem umfasst das Verfahren das Ermitteln von Merkmalswerten einer Mehrzahl von Merkmalen des Kraft-Zeit- Verlaufs. Die unterschiedlichen

Merkmale können dazu verwendet werden, den Kraft-Zeit- Verlauf in kompakter Weise zu beschreiben. Dabei können relativ wenige Merkmale verwendet werden (z.B. zwischen 4 und 10 Merkmalen), um den Kraft-Zeit- Verlauf zu beschreiben. Es können bevorzugt Merkmale verwendet werden, die eine relativ hohe Relevanz in Bezug darauf haben, ob die dem Kraft-Zeit- Verlauf entsprechende

Steckverbindung korrekt (d.h. in Ordnung) oder fehlerhaft (d.h. nicht in Ordnung) ist. Die Merkmale können zu einem Merkmalsvektor zusammengefasst werden. Es kann somit der Wert eines Merkmalsvektors ermittelt werden, um in kompakter Weise den Kraft-Zeit- Verlauf einer Steckverbindung zu beschreiben.

Das Verfahren umfasst ferner das Klassifizieren der Steckverbindung mittels eines maschinen-erlernten Klassifikators auf Basis der Merkmalswerte der Mehrzahl von Merkmalen, d.h. auf Basis des ermittelten Wertes des

Merkmalsvektors. Dabei kann der Klassifikator bevorzugt einen Random Forrest Klassifikator umfassen.

Insbesondere kann der Klassifikator eingerichtet sein, eine Kombination von Merkmalswerkten der Mehrzahl von Merkmalen (d.h. einen Wert des

Merkmalsvektors) entweder einer ersten Klasse oder einer zweiten Klasse zuzuweisen. Die erste Klasse kann dabei anzeigen, dass eine Steckverbindung korrekt ist. Andererseits kann die zweite Klasse anzeigen, dass eine

Steckverbindung fehlerhaft ist. Der Klassifikator kann somit eingerichtet sein, den N-dimensionalen Merkmalsraums eines Merkmalsvektors in zwei

unterschiedliche Bereiche bzw. Klassen aufzuteilen (wobei N die Anzahl von unterschiedlichen Merkmalen ist).

Der Klassifikator kann im Vorfeld auf Basis einer Vielzahl von ersten Test-Kraft- Zeit- Verläufen für eine Vielzahl von korrekten Steckverbindungen und auf Basis einer Vielzahl von zweiten Test- Kraft-Zeit- Verläufen für eine Vielzahl von fehlerhaften Steckverbindungen angelernt worden sein. Dabei kann die Vielzahl von zweiten Test-Kraft-Zeit- Verläufen mehrere unterschiedliche Fehlertypen von fehlerhaften Steckverbindungen umfassen bzw. abdecken. Insbesondere können alle möglichen Fehlertypen in der Vielzahl von zweiten Test- Kraft-Zeit- Verläufen abgedeckt werden. So kann ein zuverlässiger Klassifikator bereitgestellt werden. Das in diesem Dokument beschriebene Verfahren ermöglicht es, in zuverlässiger und effizienter Weise Steckverbindungen auf Basis der entsprechenden Kraft- Zeit- Verläufe zu überprüfen. Insbesondere kann dabei durch die Berücksichtigung von mehreren unterschiedlichen Merkmalen eine zuverlässige Erkennung von korrekten oder fehlerhaften Steckverbindungen ermöglicht werden.

Die Mehrzahl von Merkmalen kann zumindest ein Merkmal bezüglich eines Einrastpunktes des Kraft-Zeit- Verlaufs umfassen. Zu diesem Zweck kann der Kraft-Zeit- Verlauf oder eine zeitliche Ableitung des Kraft-Zeit- Verlaufs, d.h. ein Ableitungs-Verlauf, analysiert werden, um einen Einrastpunkt zu detektieren. Ein Einrastpunkt kann dabei z.B. als eine Spitze bzw. eine Zacke im Ableitungs- Verlauf detektiert werden. Insbesondere kann bestimmt werden, dass der Kraft- Zeit- Verlauf einen Einrastpunkt umfasst, wenn der Ableitungs-Verlauf eine Spitze bzw. eine Zacke bzw. einen Wert aufweist, die einen bestimmten Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Andererseits kann bestimmt werden, dass der Kraft- Zeit- Verlauf keinen Einrastpunkt aufweist.

Es kann z.B. ein (ggf. binäres) Merkmal ermittelt werden, das anzeigt, ob in dem Kraft-Zeit- Verlauf ein Einrastpunkt detektiert wurde oder nicht. Alternativ oder ergänzend kann ein Merkmal ermittelt werden, das eine Lage des Einrastpunktes innerhalb des Kraft-Zeit- Verlaufs anzeigt. Alternativ oder ergänzend kann ein Merkmal ermittelt werden, das einen Wert der Kraft (z.B. normiert auf einen bestimmten Maximalwert) an dem Einrastpunkt anzeigt. Die Berücksichtigung zumindest eines Merkmals in Bezug auf einen Einrastpunkt ermöglicht eine besonders zuverlässige Erkennung von korrekten bzw. fehlerhaften

Steckverbindungen.

Wie bereits oben dargelegt, kann im Rahmen des Verfahrens eine zeitliche Ableitung des Kraft-Zeit- Verlaufs ermittelt werden, um einen Ableitungs-Verlauf zu bestimmen. Der Merkmalswert von zumindest einem Merkmal, insbesondere einem Merkmal bezüglich eines Einrastpunktes, kann dann in präziser Weise auf Basis des Ableitungs-Verlaufs ermittelt werden.

Das Verfahren kann das Ermitteln einer Mehrzahl von Hauptkomponenten auf Basis einer Vielzahl von Test- Kraft-Zeit- Verläufen für eine Vielzahl von korrekten Steckverbindungen umfassen. Dabei kann eine Hauptkomponente Kraftwerte oder Kraft- Ableitungswerte als Funktion der Zeit anzeigen. Die Mehrzahl von Hauptkomponenten kann dabei derart ermittelt werden, dass zwei unterschiedliche Hauptkomponenten jeweils substantiell statistisch unabhängig voneinander sind. Des Weiteren kann die Mehrzahl von Hauptkomponenten derart ermittelt werden, dass eine Linearkombination der Mehrzahl von

Hauptkomponenten die Vielzahl von Test-Kraft-Zeit- Verläufen oder Ableitungen der Vielzahl von Test- Kraft-Zeit- Verläufen im Mittel im Sinne eines

vordefinierten Abstandsmaßes (z.B. im Sinnen eines mittleren quadratischen Abstands) bestmöglich approximiert.

Die Mehrzahl von unterschiedlichen Hauptkomponenten (z.B. 2, 3, 4, 5 oder mehr Hauptkomponenten) kann somit in kompakter Weise anzeigen, wie der Kraft- Zeit- Verlauf bzw. der Ableitungs-Verlauf einer korrekten Steckverbindung typischerweise aufgebaut sind. Es kann dann in effizienter Weise überprüft werden, ob oder inwieweit der Kraft-Zeit- Verlauf bzw. der Ableitungs- Verlauf einer neuen Steckverbindung durch dieselben unterschiedlichen

Hauptkomponenten beschrieben werden kann. Der Merkmalswert von zumindest einem Merkmal kann somit auf Basis der Mehrzahl von Hauptkomponenten ermittelt werden. Insbesondere kann die Mehrzahl von Merkmalen zumindest ein Merkmal umfassen, das anzeigt, wie sich der Kraft-Zeit- Verlauf oder der Ableitungs -Verlauf der Steckverbindung aus der Mehrzahl von Hauptkomponenten zusammensetzt. Beispielsweise können im Rahmen des Verfahrens ein oder mehreren Gewichte für eine oder mehrere unterschiedliche Hauptkomponenten als entsprechende ein oder mehrere Merkmale ermittelt werden. Die ein oder mehreren Gewichte können ermittelt werden, um den Kraft-Zeit- Verlauf oder den Ableitungs-Verlauf (möglichst gut im Sinne eines Abstandsmaßes) durch eine Linearkombination der ein oder mehreren Hauptkomponenten zu approximieren. Die Berücksichtigung von Hauptkomponenten (d.h. die Durchführung einer Hauptkomponentenanalyse) ermöglicht eine besonders zuverlässige Klassifikation von Steckverbindungen auf Basis von Kraft-Zeit- Verläufen.

Das Verfahren kann das Durchführen einer dynamischen Zeitnormierung des Kraft-Zeit- Verlaufs und/oder des Ableitungs- Verlaufs, um einen normierten Kraft-Zeit- Verlauf und/oder einen normierten Ableitungs- Verlauf zu ermitteln. Mit anderen Worten, die Kraft-Zeit- Verläufe und/oder die Ableitungs- Verläufe können zeitlich normiert werden, um die Vergleichbarkeit zu erhöhen. Die Merkmalswerte von ein oder mehreren Merkmalen können dann auf Basis des normierten Kraft-Zeit- Verlaufs bzw. auf Basis des normierten Ableitungs- Verlaufs ermittelt werden. So kann die Genauigkeit und/oder Zuverlässigkeit der Überprüfung einer Steckverbindung weiter erhöht werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung beschrieben, die eingerichtet ist, das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem

Dokument beschriebene Verfahren auszuführen. Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

Figur la einen beispielhaften Verlauf der durch einen Monteur bei der Montage einer Steckverbindung aufgebrachten Kraft als Funktion der Zeit, sowie eine Ableitung der Kraft-Zeit- Kurve;

Figur lb einen beispielhaften Ausschnitt der Ableitung der Kraft-Zeit-Kurve einer korrekten Steckverbindung;

Figur lc einen beispielhaften Verlauf der Kraft-Zeit- Kurve einer fehlerhaften Steckverbindung;

Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Überwachung der Montage einer Steckverbindung; und

Figur 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Überprüfung einer Steckverbindung.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der zuverlässigen und effizienten Überprüfung einer Steckverbindung.

Bei einer Steckverbindung wird typischerweise ein erstes Steckteil (z.B. ein Pin oder ein Bolzen oder ein Stopfen) in ein zweites Steckteil (z.B. in eine Aufnahme für einen Pin oder einen Bolzen oder ein Stopfen) eingesteckt. Dabei muss bei der Herstellung der Steckverbindung typischerweise ein Widerstand überwunden werden (z.B. zur Aktivierung eines Einrastmechanismus oder

Klickmechanismus), um die Steckverbindung einzurasten. Zur Überwachung der Montage von Steckverbindungen kann die von einem Monteur aufgebrachte (Druck-)Kraft als Funktion der Zeit ermittelt werden. Zu diesem Zweck kann der Monteur z.B. bei der Montage Handschuhe tragen, die ein oder mehrere Drucksensoren (insbesondere an einem Daumen) aufweisen, durch die die aufgebrachte Kraft während der Montage einer Steckverbindung erfasst werden kann. Somit kann während der Montage einer Steckverbindung ein Kraft- Zeit- Verlauf 103 ermittelt werden, der die von einem Monteur aufgebrachte Kraft 101 als Funktion der Zeit 102 anzeigt. Ein derartiger Kraft-Zeit- Verlauf 103 ist beispielhaft in Fig. la dargestellt. Des Weiteren ist in Fig. la ein entsprechender Ableitungs-Verlauf 113 der Ableitung 111 der Kraft 102 nach der Zeit 102 für den Kraft-Zeit- Verlauf 103 dargestellt.

Wie aus Fig. la zu entnehmen ist, umfasst der Kraft-Zeit- Verlauf 103 der

Montage einer Steckverbindung unterschiedliche Phasen und unterschiedliche (lokale oder globale) Kraft-Maxima. In einer ersten Phase wird die Kraft bis zu einer Fügekraft 104 aufgebaut. In dieser ersten Phase erfolgt typischerweise das Einführen des ersten Steckteils in das zweite Steckteil bis zur Aktivierung eines Einrastmechanismus. Anschließend erfolgt typischerweise ein weiteres

Einführung des ersten Steckteils bis zum Erreichen einer Aufschlagkraft 105, bei der das erste Steckteil nicht weiter in das zweite Steckteil eingeführt werden kann. Im Anschluss daran werden durch einen Monteur typischerweise ein Nachdrücken bis zu einer Nachdrückkraft 106 sowie ein anschließender Kraftabbau bewirkt. Auf Basis der Kraft-Zeit- Verlaufs 103 zwischen der Fügekraft 104 und der Aufschlagkraft 105 kann typischerweise ein Verrastpunkt bzw. ein Einrastpunkt ermittelt werden. Insbesondere kann auf Basis des Kraft-Zeit- Verlaufs 103 und/oder des Ableitungs- Verlaufs 113 zwischen der Fügekraft 104 und der Auf Schlagkraft 105 ermittelt werden, ob der Kraft-Zeit- Verlauf 103 einen

Einrastpunkt aufweist oder nicht. Der in Fig. la dargestellte Kraft-Zeit- Verlauf 103 hat sich in einer Vielzahl von Untersuchungen als typisch für die Montage einer bestimmten Art von

Steckverbindungen erwiesen. Dabei ergeben sich für unterschiedliche Arten von Steckverbindungen (z.B. für Steckverbindungen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Einrastmechanismen) unterschiedliche Kraft-Zeit- Verläufe 103, die jedoch typischerweise lokale Kraft-Maxima aufweisen, die der Fügekraft 104, der Aufschlagkraft 105 und der Nachdrückkraft 106 entsprechen.

Aus dem (ggf. gemittelten) Kraft-Zeit- Verlauf 103 der Montage einer

Steckverbindung kann ein Modell eines Montagevorgangs abgeleitet werden, das aus den folgenden vier Phasen besteht: 1. Kraftaufbau, 2. Fügen, 3. Nachdrücken, 4. Kraftabbau. Dabei hat sich insbesondere gezeigt, dass typischerweise der globale Maximalwert der Kraft 101 in einem Kraft-Zeit- Verlauf 103 nicht der eigentlichen Fügekraft 104 bzw. der Aufschlagkraft 105 sondern der

Nachdrückkraft 106 entspricht.

Die Fügekraft 104 zeigt typischerweise an, ob das erste Steckteil (z.B. ein Stopfen) erfolgreich in das zweite Steckteil (z.B. eine Öffnung in einem

Karosserieteil) eingedrückt wurde. Dabei ist die Fügekraft 104 typischerweise ein charakteristischer Wert für die Art der Steckverbindung, d.h. insbesondere für die Art des ersten Steckteils (z.B. der Art von Stopfen), das für eine Steckverbindung verwendet wurde. Für unterschiedliche Arten von Steckverbindungen kann die Fügekraft 104 unterschiedlich hoch sein. Aus der Prozessüberwachung und der Ermittlung der Kraft-Zeit- Verläufe 103 ergeben sich somit Daten, die im Rahmen von Predictive Analytics genutzt werden können, um Informationen in Bezug auf die Qualität von

Steckverbindungen zu ermitteln. Der Kraft-Zeit- Verlauf 103 eines

Montagevorgangs ermöglicht Rückschlüsse auf die Toleranzen und die

Beschaffenheit einer Charge von ersten Steckteilen (z.B. von Stopfen). Mit Hilfe von Machine-Learning- Verfahren kann der Kraft-Zeit- Verlauf 103 eines bestimmten Montagevorgangs mit einem typischen Kraft-Zeit- Verlauf für die Steckverbindung verglichen werden. So können in effizienter und zuverlässiger Weise bereits frühzeitig Fehlproduktionen (d.h. fehlerhafte Steckverbindungen) detektiert und korrigiert werden.

Für eine bestimmte Art von Steckverbindung (insbesondere für eine bestimmte Art des ersten Steckteils) kann eine Referenz-Fügekraft ermittelt werden (z.B. durch Mittelung einer Vielzahl von Montagevorgängen für Steckverbindungen der bestimmten Art). Die Fügekraft 104 für eine Steckverbindung der bestimmten Art kann dann mit der Referenz-Fügekraft verglichen werden, um zu bestimmen,

• ob die Steckverbindung korrekt montiert bzw. hergestellt wurde; und/oder

• ob ein Teil der Steckverbindung (insbesondere das erste Steckteil) einen Defekt aufweist oder nicht; und/oder

• ob ggf. ein falsches erstes Steckteil für eine Steckverbindung genutzt wurde.

Des Weiteren kann die Nachdrückkraft 106 (die typischerweise das globale Maximum eines Kraft-Zeit- Verlaufs 103 dargestellt) dazu verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Steckverbindung korrekt montiert bzw. hergestellt wurde.

Fig. 2 zeigt ein Ablauf diagramm eines beispielhaften Verfahrens 200 zur

Überwachung eines Montageprozesses einer Steckverbindung, bei der ein erstes Steckteil mit einem zweiten Steckteil verbunden wird. Das Verfahren 200 umfasst das Ermitteln 201 einer von einem Monteur während eines Montageprozesses einer Steckverbindung aufgebrachten Ist-Kraft 104, 106. Zu diesem Zweck kann ein Kraft-Zeit- Verlauf 103 des Montageprozesses erfasst werden. Des Weiteren kann die Ist- Kraft 104, 106 als ein lokales (und ggf. globales) Maximum des Kraft-Zeit- Verlaufs 103 bestimmt werden. Die Ist-Kraft 104, 106 kann z.B. der Fügekraft 104 und/oder der Nachdrückkraft 106 entsprechen. Die Ist- Kraft 104, 106 kann als Merkmal im Rahmen des unten beschriebenen Verfahrens 300 berücksichtigt werden. Das Verfahren 200 umfasst weiter das Vergleichen 202 der Ist-Kraft 104, 106 mit einer Referenz-Kraft. Der Vergleich kann dabei im Rahmen eines Machine- Learning- Verfahrens erfolgen, z.B. durch Anwendung eines neuronalen Netzes und/oder durch Anwendung einer Support Vektor Machine.

Außerdem umfasst das Verfahren 200 das Veranlassen 203 einer Maßnahme in Bezug auf den Montageprozess, in Abhängigkeit von dem Vergleich zwischen der Ist- Kraft 104, 106 und der Referenz-Kraft. Insbesondere kann dann eine

Maßnahme veranlasst werden, wenn die Ist-Kraft 104, 106 in einem zu starken Ausmaß von der Referenz-Kraft abweicht (z.B. bei Überschreiten eines

Abweichungs-Schwellenwertes). So kann durch das Verfahren 200 in

zuverlässiger Weise ein Montageprozess überwacht werden (z.B. zur

Qualitätssicherung).

Fig. lb zeigt den zeitlichen Verlauf 113 der Ableitung 111 der Kraft 101 nach der Zeit 102. Der Ableitung- Verlauf 113 zeigt deutliche Auslenkungen beim Fügen einer Steckverbindung und zeigt in dem in Fig. lb dargestellten Fall eine korrekte Steckverbindung an. Andererseits zeigt Fig. lc den Kraft-Zeit- Verlauf 103 einer fehlerhaften Steckverbindung an.

In diesem Dokument wird ein Verfahren beschrieben, das in einem Kraft-Zeit- Verlauf 103 den Verrastpunkt bzw. Einrastpunkt von Bauteilen bzw. Steckteilen automatisch erkennt und auswertet. Wenn ein erstes Steckteil richtig mit einem zweiten Steckteil verrastet ist, kann typischerweise in der Ableitung 111 (d.h. der Steigung) des Kraft-Zeit- Verlaufs 103 eine Zacke erkannt werden (siehe Fig. lb), die deutlich stärker als der entsprechende Kraftabfall im Kraft-Zeit- Verlauf 103 ist. Dieser Ausschlag im Ableitungs- Verlauf 113 zeigt an, dass das erste Steckteil eingerastet und dementsprechend (mit hoher Wahrscheinlichkeit) in Ordnung ist. Fehlt diese Zacke im Ableitungs- Verlauf 113, so ist das erste Steckteil (mit hoher Wahrscheinlichkeit) nicht ordnungsgemäß verbaut worden und nicht eingerastet. Im Rahmen des beschriebenen Verfahrens können Verrastpunkte bzw.

Einrastpunkte bei der Montage von Steckverbindungen erkannt werden. Es kann dann entschieden werden, ob eine Steckverbindung 10 (in Ordnung) oder NIO (nicht in Ordnung) ist. Diese Klassifikation kann in mehreren Schritten erfolgen. In einem ersten Schritt können aus einer Zeitreihe von Kraft-Messwerten einzelne Kraft-Zeit- Verläufe 103 für die Montage von einzelnen Steckverbindungen identifiziert werden. Mit anderen Worten, es kann auf Basis der Kraft-Messwerte eine Vielzahl von Kraft-Zeit- Verläufen 103 für eine entsprechende Vielzahl von Steckverbindungen extrahiert werden.

Es kann dann für jede Steckverbindung (d.h. für jeden Kraft-Zeit- Verlauf 103) ein Verrastpunkt detektiert werden. Der Verrastpunkt kann z.B. einer Diskontinuität bzw. einem Maximum des Kraft-Zeit- Verlaufs 103 und/oder des Ableitungs- Verlaufs 113 entsprechen. Beispielsweise kann der Verrastpunkt dem Punkt der Fügekraft 104 entsprechen. So kann für jede Steckverbindung die Lage des Verrastpunktes auf dem jeweiligen Kraft-Zeit- Verlauf 103 identifiziert werden.

Es kann dann, unter Berücksichtigung der Lage des Verrastpunktes, eine

Klassifikation der jeweiligen Steckverbindung erfolgen. Insbesondere kann für jede Steckverbindung bestimmt werden, ob die Steckverbindung IO oder NIO ist. Des Weiteren kann die Anzahl bzw. der Anteil von IO Steckverbindungen ermittelt werden. Die Anzahl bzw. der Anteil von IO Steckverbindungen kann dann mit einer Soll- Anzahl bzw. mit einem Soll- Anteil für einen Zeitabschnitt abgeglichen werden. Somit kann überprüft werden, ob die erforderlichen

Steckverbindungen fachgerecht eingerastet sind oder nicht. Des Weiteren können die NIO Steckverbindungen identifiziert und ggf. nachgearbeitet werden.

Es kann somit (in Echtzeit) für die einzelnen Kraft-Zeit- Verläufe 103 der einzelnen Steckverbindungen regelbasiert mithilfe der Ableitung 111 der Kraft 102 jeweils ein Einrastpunkt (soweit vorhanden) identifiziert werden. Die Klassifikation einer Steckverbindung kann dann auf Basis des Einrastpunktes erfolgen. Insbesondere kann Information in Bezug auf einen Einrastpunkt als Merkmal bei der Klassifikation verwendet werden. Für die Klassifikation können noch weitere relevante Eigenschaften bzw.

Merkmale eines Kraft-Zeit- Verlaufs 103 berücksichtigt werden. Insbesondere kann mithilfe einer funktionalen Hauptkomponentenanalyse die Form eines Kraft- Zeit- Verlaufs 103 analysiert werden. Des Weiteren können die Position und/oder die Stärke der Ableitung 111 eines Kraft-Zeit- Verlaufs 103 berücksichtigt werden. Die unterschiedlichen Eigenschaften bzw. Merkmale eines Kraft-Zeit- Verlaufs 103 können als Dimensionen eines Merkmalsvektors zusammengefasst werden, wobei der Merkmalsvektor den Kraft-Zeit- Verlauf 103 und damit die

Steckverbindung beschreibt. Die Merkmale können mithilfe eines Machine Learning Algorithmus (z.B.

Random Forest) klassifiziert werden. Auch die Ähnlichkeit eines Kraft-Zeit- Verlaufs 103 (z.B. über Dynamic Time Warping bestimmt) mit bereits

gemessenen Kraft-Zeit- Verläufen 103 kann zur Klassifikation berücksichtigt werden.

Es kann dabei ein Supervised Learning Verfahren zur Klassifikation verwendet werden. Zuerst kann ein Trainingsdatensatz für jeden Anwendungsfall (z.B. für einen bestimmten Typ von Steckverbindung) generiert werden. Dabei wird für jeden Kraft-Zeit- Verlauf 103 gelabelt, ob die entsprechende Steckverbindung IO oder NIO war. Aus diesem Trainingsdatensatz kann der Machine Learning

Algorithmus erlernen, zwischen IO und NIO zu unterscheiden. Insbesondere kann so der Merkmalsraum eines Merkmalsvektors zur Beschreibung von Kraft-Zeit- Verläufen 103 in zwei unterschiedliche Bereiche, einen Bereich für IO und einen Bereich für NIO, unterteilt werden. Dabei sollten für eine hohe Qualität der Klassifikation im Trainingsdatensatz alle auftretenden Fälle von IO und NIO abgedeckt werden, da ansonsten nicht trainierte Fehlertypen nicht

(notwendigerweise) als solche erkannt werden können.

Es kann somit automatisiert und in Echtzeit erkannt werden, ob eine

Steckverbindung korrekt oder fehlerhaft ist.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur

Überprüfung einer Steckverbindung. Bei der Steckverbindung wird ein erstes Steckteil mit einem zweiten Steckteil verbunden. Das Verfahren 300 umfasst das Ermitteln 301 eines Kraft-Zeit- Verlaufs 103 einer von einem Monteur während eines Montageprozesses einer Steckverbindung aufgebrachten Kraft 101. Zu diesem Zweck kann z.B. mittels eines Drucksensors an einem Daumen des Monteurs die Kraft 101 gemessen werden, mit der der Monteur das erste Steckteil in das zweite Steckteil presst, um die Steckverbindung herzustellen.

Außerdem umfasst das Verfahren 300 das Ermitteln 302 von Merkmalswerten einer Mehrzahl von Merkmalen des Kraft-Zeit- Verlaufs 103. Die Merkmale können unterschiedliche Dimensionen eines Merkmalsvektors sein. Es kann somit auf Basis des Kraft-Zeit- Verlaufs 103 der Wert eines Merkmalsvektors ermittelt werden. Beispielhafte Merkmale sind:

• ein Merkmal, das anzeigt, ob in dem Kraft-Zeit- Verlauf 103 ein

Einrastpunkt detektiert wurde oder nicht;

• ein Merkmal, das die Kraft 101 (z.B. die Fügekraft 104) an einem

detektierten Einrastpunkt anzeigt; und/oder

· zumindest ein Merkmal, das eine signifikante Hauptkomponente des

Kraft-Zeit- Verlaufs 103 oder des entsprechenden Ableitungs- Verlaufs 113 anzeigt.

Es kann somit der Wert eines Merkmalsvektors ermittelt werden, der den Kraft- Zeit- Verlauf 103 beschreibt. Das Verfahren 300 umfasst ferner das Klassifizieren 303 der Steckverbindung mittels eines maschinen-erlernten Klassifikators auf Basis der Merkmalswerte der Mehrzahl von Merkmalen. Der Klassifikator kann dabei eingerichtet sein, den von den Merkmalen aufgespannten Werteraum in zwei oder mehr unterschiedliche Klassen zu unterteilen. Insbesondere kann der Werteraum in genau zwei Klassen aufgeteilt werden, wobei eine erste Klasse anzeigt, dass die Steckverbindung korrekt bzw. in Ordnung ist und wobei eine zweite Klasse anzeigt, dass die Steckverbindung fehlerhaft bzw. nicht in Ordnung ist. Der Klassifikator kann z.B. einen Random Forrest Klassifikator umfassen.

Durch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren 300 kann in zuverlässiger und effizienter Weise bestimmt werden, ob eine Steckverbindung IO oder NIO ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.