CN111629860B - 用于密封件的位置识别的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

用于在自动施加密封件期间或之后自动进行密封件相对于构件或至少一个构件区域的位置识别的方法，借助一个或两个传感器检测密封件与构件或至少一个构件区域的相对位置。用于实施方法的装置，该方法用于在施加密封件期间或之后借助至少一个传感器自动进行环绕或局部延伸的密封件相对于构件或至少一个构件区域的位置识别，至少一个传感器被布置成，使得其主检测方向与密封件或构件或至少一个构件区域的延伸方向垂直地或偏离最大45度角地定向，并且至少一个传感器借助检测区域检测密封件和/或构件或至少一个构件区域(2)。

Description

用于密封件的位置识别的方法和装置
技术领域
用于密封件、尤其是门密封件在尤其是车辆上的构件上的位置识别的方法和装置。
这里描述的位置识别尤其是涉及粘贴的成型密封件(Profildichtung)或门密封件以及门凸缘上的密封件，其中也包括其它或另外的密封件在其它构件或表面上的位置识别。
借助根据本发明的位置识别能够检查已经自动、手动或以其它方式施加到相应构件上的密封件。就此而言可广泛应用。因此也包括如下的密封件，这些密封件可各自彼此独立地施加到或应用于车身开口，如后门、行李舱盖、行李舱门或窗户及其具有凸缘、折边或表面的特殊结构造型上。密封件也可以是环绕或局部环绕的密封件或门密封件或密封件区段。
背景技术
成型密封件、尤其是车辆上的成型密封件的问题在于，密封件在错误安装时或在安装超出预定公差时一方面可能会承受过大载荷和被过度挤压，从而导致过早老化或磨损或损坏并导致无法安装门甚至无法使用门或显著加大安装门或使用门的难度。另一方面不能满足密封要求，因为可能会产生空隙，空隙导致车辆中的背景噪声增加或使得水分能够进入，而这些均应避免。
基于错误安装或超出预定公差的安装，必须进行返修，这是耗时且成本高昂的，并且在自动化制造过程中导致显著的延迟，因为返修可能是手动进行的。
但由于也存在构件公差，因此在安装到构件上时必须在考虑构件公差的情况下参考密封件公差评估密封件的位置。
目前，借助游标卡尺、钢尺或模板手动实现密封件的位置。其它方法在形状不稳定的区域上进行测量。目前的质量控制是手动进行的并且仅以在几个点处随机检查的形式进行。这是耗时的，因为必须从自动化过程中取出构件并在检验合格(positive)后将这些构件再次输送到自动化过程中。
此外，目前仅在有限考虑相应构件公差的情况下进行密封件施加。因此，构件已经设有密封件，在这些构件上可能超过公差地施加密封件，其中，这可能不是因为密封件的施加而是因为构件，并且仅在下游的位置检验之后才确认这点。
发明内容
因此，本发明的任务在于提供用于密封件的自动位置识别的方法和装置，其中，除了密封件在相应构件上的位置之外还可检测构件公差，其中，基于所检测的位置和构件公差能够实现质量评估。在此应该不仅能够实现顺序的而且也能够实现不中断的位置识别和质量控制。
所基于的解决方案描述了一种测量方法，该方法测量允许在施加门密封件期间、尤其是在自动过程中测量密封件的位置。这意味着，用于位置识别的测量连续地进行并且因此也同步单独地进行或已经在施加过程中进行。但该测量也可顺序地进行、即仅在预定点上进行，只要这是过程所要求的。在此应将密封件的形状稳定区域、如密封件脚部用作参考点。为了测量密封件的位置，也应使用构件、如门上的特征、即轮廓或空间特征和/或平面特征，这应确保能实现密封件的相对位置确定。
在用于密封件相对于构件或至少一个构件区域的自动位置识别的方法中，在自动施加密封件期间或之后借助至少一个传感器根据所述构件或所述至少一个构件区域检测密封件的相对位置。
为此使用一种用于实施方法的装置，该方法用于环绕或局部延伸的密封件的自动位置识别，所述装置在施加密封件期间或之后参考构件或至少一个构件区域借助至少一个具有相应检测区域的传感器检测密封件和/或检测所述构件或所述至少一个构件区域，其中，所述至少一个传感器被布置成，使得其主检测方向与密封件或构件或至少一个构件区域的延伸方向垂直地定向或与垂直布置偏离最大45度角地定向。根据传感器类型，检测区域为扇形或锥形并且从传感器开始扩宽，从而检测扩大的平面区域并且根据密封件或构件也检测空间区域。
在所述装置的一种优选实施方式中，使用两个传感器。根据密封件和/或构件，这是必需的，因为可能出现根据密封件或构件的结构设计所产生的遮挡。但如果使用简单或仅略微弯曲的密封件或仅略微或不弯曲的构件，则对于密封件的安装和位置监控也可使用仅一个传感器。
除了所示应用领域外，还存在用于其它设备的可能性，在所述其它设备中自动施加密封件并且所述其它设备需要使用可靠的位置识别。
优点在于构件的全面检查。当前仅进行随机检查，或者在所谓的水试验中或在安装相应的构件、如车门时发现错误的施加。因此，必须再次拆卸相应的构件、如相应的车门，移除密封件，施加新的密封件并再次安装构件、如相应的车门。在返修时，校正有错误的门大约耗时50分钟。借助上面提到的本发明能够将这缩短到5分钟，因为能够在施加后立即做出反应并且在此能够在过程中立即返修密封件，如通过手动返修或自动过程的回送。
优点此外在于，在施加之前就已经可以使用所述方法，以便测出构件并且因此实施位置校正，该位置校正影响密封件的后续施加过程。
所述方法和所述装置的有利实施方式在从属权利要求中阐述。
通过对密封件相对于构件或至少一个构件区域的至少一个几何形状进行位置识别，实现更精确的位置识别和因此实现更精确的密封件施加。在此能够实现在构件或相应构件区域的结构设计方面的整体观察和细节观察，由此使密封件的位置识别变得更可靠且更精确。
在一种进一步扩展方案中，检测构件或构件区域的空间和/或平面特征，由此使位置识别变得更精确，因为位置识别也依赖于对构件或构件区域的不同的参数或另外的参数的检测并且构件公差也一并被检测，所述构件公差可直接被考虑或导致构件报废。
此外，至少局部地检测密封件的空间和/或平面特征，由此同样使位置识别变得更精确，因为针对位置识别检测密封件的不同的参数或另外的参数，由此除了检测具体位置外，还可检测形状公差或其它偏差并将其提供给施加过程。
空间和/或平面特征例如包括孔、凹部、切口、标记或颜色以及弯曲部或台阶部或边缘。
空间和/或平面特征也理解为轮廓。
有利的是，在形状稳定的区域上检测密封件。因此能够很大程度上避免或至少减小测量误差，因为形状稳定的区域在施加期间几乎或不会因变形而发生变化并且因此从该形状稳定的区域出发在每次测量时并且对于每次测量都存在基本上统一的出发点或参考点。
通过改变密封件的横截面、尤其是改变该密封件的柔性成型部的横截面，可提高测量的可靠性，因为由此一方面为测量提供定义或统一的横截面，并且另一方面消除由柔性的成型区域引起的遮挡或使形状稳定的区域为了测量而暂时露出。
在一种进一步扩展方案中，位置识别同步地、环绕地或点状地进行，由此实现立即地并且以非常短的测量距离求取门密封件的位置。借此在线、即在施加期间测量门密封件的位置。可输出测量结果，该测量结果可受参数限制，并且输出正常或异常意义中的结果。
通过同步测量，在施加密封件期间就已经可以允许校正后续的施加。另外，在施加之前就已经可以测出构件或构件区域并且因此已经可以实施位置校正，该位置校正影响并有利于密封件的后续施加过程。
作为补充，位置识别以距离测量的形式进行，由此使得位置识别得以改善并变得更精确。
通过根据三角测量法进行位置识别，对于任何轮廓或表面延伸能够检测密封件或构件或构件区域的更精确的延伸和区域以及位置。
在两个或更多传感器的情况下，通过将其中至少两个传感器的相应检测区域布置在一个平面中，能够更可靠地检测复杂的或宽广的或弯曲的或其它空间构造的几何形状，因为能够实现统一或连贯的测量以及统一或连贯的结果，这改善测量或位置识别的质量。避免可能由在不同平面上的不同测量部位所导致的结果扭曲。
利用如下的进一步扩展方案也能够检测纵向延伸变化和其中所含的偏差或扭曲，即，在两个或更多传感器的情况下，至少两个传感器沿密封件或构件或至少一个构件区域的延伸方向错位地布置。
在两个或更多传感器的情况下，通过将至少两个传感器在侧面彼此错位地布置，同样能够更可靠地检测弯曲的或其它空间构造的几何形状，其中能够实现统一或连贯的测量以及统一或连贯的结果，这改善测量或位置识别的质量。
通过由至少两个传感器彼此平行定向或彼此成1至90度、优选50至70度角定向而成的主检测方向或检测区域，可靠地实现，同样可靠地检测特殊的空间或弯曲几何形状以及因此可靠地检测密封件相对于构件或构件区域的位置。因此，构件和相关密封件的空间和平面特征以及几何形状预定主检测方向彼此定向的角度或彼此应该定向的角度，以便可靠地检测相应的空间和平面特征以及相应的几何形状。
通过将传感器对准密封件的形状稳定区域和/或构件或至少一个构件区域的空间和/或平面特征，实现传感器对准基本上统一的出发点或参考点或实现传感器检测这些出发点或参考点，从而简化位置识别及其评估。因此能够减少或避免对不断变化的几何形状的动态适应。
利用如下的进一步扩展方案提高所述装置用于不同自动化解决方案的灵活性，即，传感器是位置固定的、可移动的或能围绕构件或至少一个构件区域被引导。因而能够实现监控密封件在静止构件或运动构件上的施加或检测密封件的位置。
通过使至少两个传感器的检测方向重叠或叠加，能够组合或从不同视角联合各个传感器的检测区域，由此不仅能够检测增大的平面区域，而且也能够检测复杂的空间区域。
附图说明
下面详细阐述本发明的不同实施例。附图如下：
图1示出作为构件的车门连同环绕的密封件以及具有扇形传感器形式的两个传感器的装置，所述两个传感器在侧面错位地位于一个平面中并且在侧面检测密封件和检测分别与密封件侧面邻接的构件区域；
图2示出图1的细节片段；
图3示出作为构件的车门连同环绕的密封件的局部剖视图并且示出具有两个传感器的装置，所述两个传感器在侧面错位地位于一个平面中并且在侧面检测密封件和检测分别与密封件侧面邻接的构件区域；
图4示出作为构件的车门连同环绕的密封件的局部剖视图并且示出具有两个传感器的装置；
图5和6示出构件连同密封件以及处于不同视角中两个传感器的检测区域的细节剖视图，所述两个传感器在侧面错位地位于一个平面中并且利用密封件和构件的空间、平面特征在侧面检测密封件和检测分别与密封件侧面邻接的构件区域；
图7以剖视图示出构件区域的细节图；和
图8示出作为没有密封件的构件的车门的局部细节图并且示出具有两个布置在不同视角中的传感器的装置。
具体实施方式
根据本发明的用于密封件1相对于构件2或至少一个构件区域2的自动位置识别的方法规定，在自动施加密封件1期间或之后借助至少一个传感器3检测密封件1相对于构件2或至少一个构件区域2的相对位置。
在此对密封件1相对于构件2或至少一个构件区域2的几何形状进行位置识别。为此检测构件2或至少一个构件区域2的空间和平面特征9，如这在图1至6中示出。因此考虑检测折边、凸肩或倒圆或轮廓的延伸变化或方向变化。至少局部地检测密封件1的空间和/或平面特征10。尤其是，在施加时受到强烈压缩的密封件1此外引起可能的不精确性。为了排除形状偏差，在形状稳定区域4上检测密封件1。这例如是密封件脚部4，其借助粘合剂或借助双面胶带被粘贴到构件2、如车门或相应构件区域2上并且因此即使在施加时中也不会扭曲并且因此构成适合的测量或位置识别参考点。
除了为了检测作为形状稳定区域4的密封件脚部4之外，为了调整可具有任意横截面的密封件1以便位置检测，设置密封件1的横截面改变、尤其是该密封件1的柔性成型部5的横截面改变，即在密封件脚部4上方的横截面改变。这可以是为了获得非常狭窄的横截面的压缩或朝向一侧的挤压，以便使密封件脚部4为了位置检测而暴露或保持暴露。
位置识别在此同步地、环绕地或点状地进行。因此能够实现持续的、在特定点上进行或不规则地进行的随机检查类型的位置识别。根据施加方式，构件2随着施加的密封件1的延伸沿所述至少一个传感器3被引导或所述至少一个传感器3沿施加的密封件1被引导。这优选借助机器人来进行。
位置识别以距离测量的形式进行，优选借助至少一个扇形传感器或光截面传感器(Lichtschnittsensor)进行，其中，位置识别借此以三角测量法的形式进行。
为了改进该方法，使用两个传感器3，所述传感器3彼此错位地从两侧检测密封件1。因此，也能够在密封件1两侧检测构件2或构件区域2。位置检测因此从两个构件区域2出发进行，分别在密封件1侧面并从密封件1开始。因此也在密封件1的两侧检测形状稳定区域4。
扇形传感器分别检测密封件1和分别以其独特轮廓或几何形状与密封件1侧面邻接的构件区域2，如这在图1至6中示出。在图5和6中，尤其是分别在右侧和左侧示出密封件1和构件2或构件区域2的这些侧面的检测区域以及构件2或构件区域2的空间和平面特征9和密封件1的空间和平面特征10。可看出宽的区域，在所述宽的区域中检测构件2和密封件1。
用于密封件1的自动位置识别的方法可借助根据本发明的装置来实施，其中所述至少一个传感器3被布置成，使得其主检测方向6与密封件1或构件2或至少一个构件区域2的延伸方向7垂直地或偏离最大45度角地定向并且所述至少一个传感器3利用检测区域8检测密封件1和构件2或在密封件1旁的至少一个构件区域2。
如图1至6所示，例如使用两个传感器3。这两个传感器在侧面彼此错位并且布置在一个平面中，如图1至4所示固定在承载板或承载体上，其端部根据传感器3的主检测方向6或检测区域8弯曲，其中，承载板固定在支架或机械臂(未示出)上。作为替代方案，这些在侧面彼此错位布置的传感器3也可沿密封件1的延伸方向7错位，即不布置在一个平面中。
传感器3对准密封件1的形状稳定区域4并且对准构件2或相应构件区域2的空间以及平面特征9。
根据密封件和构件2的几何形状，两个或更多传感器3被布置成，使得所述传感器3的主检测方向6或检测区域8彼此以大约85度角定向，如这在图1至6中示出。
根据密封件1和构件2的类型，适合的是，至少两个传感器3的检测区域8重叠或叠加。但根据密封件1的类型和几何形状不排除检测区域8的重叠被密封件1部分或完全挡住。
图7示出构件2连同密封件1的剖视图。示出构件几何形状中的示例性的可能的偏差11，这些偏差在未被考虑的情况下将导致密封件1的错误施加。
图8示出，也能够在没有密封件1的情况下借助传感器3实现构件测量。在此情况下，传感器3的检测区域8在构件2上在待检测的区域中重叠。
所述方法已在作为构件2的门衍生物(Türderivat)上并且借助机器人引导的传感器3以及也在机器人引导的构件2上实施。
例如可检测作为门密封件的密封件1在作为构件区域2的门凸缘上的相对位置。在此，目的应在于根据门凸缘识别密封件脚部4，以便尽可能排除制造公差。
该测量方法在此能够实现在定义的测量点上的可靠测量。规定，可以在整个施加过程中、即环绕地生成和评估测量结果。在这里能够实现立即影响施加。
本发明的一种具体实施方式当前基于所谓的光截面传感器，所述光截面传感器借助已知的三角测量法来产生激光光斑(Laserstich)，该激光光斑然后能够识别作为空间、平面特征9、10的几何形状并且可以输出由此产生的测量结果。规定也可借助其它技术进行识别。
原则上，作为优选特征，适合用于确定密封件1位置的是：使用(Antastung)从弯(Radius)到直的过渡部作为在相应构件2、相应构件表面(作为构件区域2)上的空间、平面特征9或作为在相应密封件1上的空间、平面特征10或者使用孔或其它空间或平面特点作为构件2的空间、平面特征9。哪个特征最适合于此优选取决于构件2的可用几何形状或密封件1的其它空间或平面特点以及传感器3相对于相应特征的角度。
可以并行检测密封件1的宽度，但为了清楚起见未示出宽度。
传感器3在此识别门密封件的形状稳定的背部以及门的空间和平面特征9，例如从弯到直的过渡部。为了更可靠地确保这点，在该具体实施例中安装有两个传感器3，这两个传感器一方面竖直地、即垂直地朝向(schauen)密封件1并且另一方面同样相对于密封件1以大约50-70度的变化角度安装。根据图1至8的测量结构示出传感器3的用于在两个参考边缘上检查密封件1的位置的示意性布置。基于视角，两个传感器的布置是必要的。
在各个测量部位上检测距离作为简单的外形测量。在此可同步处理和计算左边和右边的传感器3的测量结果。
对于该具体实施例，已经研究了测量部位的可接近性和测量的稳定性。在此，可以在所有测量部位上检测轮廓并提供稳定的外形(Profile)。
为了监控密封件1的位置，三个不同的方案设计是可行的，这三种方案设计在其详细程度和检测其它错误原因/错误模式的可能性方面有所不同。
A：最简单的方案在此为跟踪密封件1的绝对位置。这也可以利用仅一个传感器3进行。
B：为了排除门把手位置中的不确定性，可以附加地测量密封件1相对于一个作为空间、平面特征9的门几何形状的位置。
C：为了排除在该作为空间、平面特征9的门几何形状本身上基于车身制造中的制造公差的不确定性，可以在第三步骤中将参考测量扩展为每截面两个门几何形状。为此使用两个传感器。但根据传感器的选择，仅一个传感器3也可以是足够的。
一种实现方式例如在于，传感器3围绕固定的构件2被引导，从而在密封件施加期间或为了位置识别需要移动传感器3，以便在固定在静态保持系统的构件2上相对测量密封件1在例如作为构件2的门凸缘上的位置。在此，构件2为了施加过程和位置识别而被位置固定，并且为了施加和位置检验所需要的部件在构件2、如车门旁引导经过或运动经过，而车门暂时是位置固定的。
此外，一种实现方式在于，将传感器3的连接设计成固定不变的，即在施加密封件期间不需要移动传感器3，从而可以借助静态测量系统相对测量密封件1在作为构件2的门凸缘上的位置。在此，构件2、如车门为了施加和位置检查在相应用于施加和位置检查的部件旁引导经过或运动经过，而所述部件是位置固定的。
在一种实施例中，将两个传感器3设置在一个相应结构上。在此，作为构件2的车门，由机器人引导地，在模拟的施加头旁沿其被引导并且在施加头稍前或稍后进行测量。由于密封件凸起在压紧密封件1时被压向门内侧，因此传感器3之一在门内侧上有利地布置成与密封件成90度角。为了在密封件1两侧无碰撞地检测密封件脚部4，传感器3例如布置成与密封件间隔开例如200mm。通过一个附加机器人使传感器3跟踪门运动不是强制需要的，因为不会由此产生遮挡并且也可以在处理中通过倾斜投射来补偿可能的测量误差。
在该具体实施例中，例如使用Keyence公司的测量头LJ-V7200作为传感器3。该示例性的测量头(也称为探头)具有如下的功能原理，在该功能原理中，扩展成线的激光束被投射到测量对象表面上。由其反射的光入射到接收器、如HSEa-CMOS上。通过在传感器3上对位置和形状变化的识别来测量位移和形状。与摄像头系统相比，在使用测量头(也称为探头)时的优点在于，测量头提供校准的高度值并且无需重新校准。此外，没有可调节的部件、如镜头或光圈。景深在整个测量范围上给出。此外，测量头对环境光直至类型相关的最大环境亮度不敏感。
尽管如此，也可以使用摄像头系统作为传感器3，摄像头系统能够借助本身已知的三维检测方法实现顺序以及也连续的测量。
附图标记列表
1     密封件
2     构件、构件区域、车门
3     传感器
4     形状稳定区域、密封件脚部
5     柔性成型部
6     主检测方向
7     延伸方向
8     检测区域
9     空间、平面特征
10    空间、平面特征
11    偏差

Claims (17)

1.用于在自动施加密封件(1)之后自动对粘贴的密封件(1)相对于构件(2)或至少一个构件区域进行位置识别的方法，其中，借助一个传感器(3)或两个传感器(3)检测所述密封件(1)相对于所述构件(2)的相对位置或所述密封件(1)相对于所述至少一个构件区域的相对位置，其中，所述一个传感器(3)或两个传感器(3)利用检测区域(8)在作为形状稳定区域(4)的密封件脚部上检测所述密封件(1)并且检测所述构件(2)，或者在作为形状稳定区域(4)的密封件脚部上检测所述密封件(1)并且检测所述至少一个构件区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述密封件(1)相对于所述构件(2)或所述至少一个构件区域的至少一个几何形状进行位置识别。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测所述构件(2)或所述至少一个构件区域的空间和/或平面特征(9)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少局部检测所述密封件(1)的空间和/或平面特征。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，改变所述密封件(1)的柔性成型部(5)的横截面。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置识别同步地、环绕地或点状地进行。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置识别以距离测量的形式进行。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置识别根据三角测量法进行。
9.用于实施方法的装置，该方法用于在借助粘合剂施加密封件(1)之后借助一个或两个传感器(3)自动对环绕的或局部延伸的密封件(1)相对于构件(2)或至少一个构件区域进行位置识别，其中，至少一个传感器(3)被布置成，使得其主检测方向(6)与所述密封件(1)和所述构件(2)的延伸方向(7)或与所述密封件(1)和所述至少一个构件区域的延伸方向垂直地或偏离最大45度角地定向，并且所述一个或两个传感器(3)利用检测区域(8)在作为形状稳定区域(4)的密封件脚部上检测所述密封件(1)并且检测所述构件(2)或在作为形状稳定区域(4)的密封件脚部上检测所述密封件(1)并且检测所述至少一个构件区域。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在两个传感器(3)的情况下，在所述两个传感器(3)中，相应的检测区域(8)布置在一个平面中。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在两个传感器(3)的情况下，所述两个传感器(3)沿所述密封件(1)或所述构件(2)或所述至少一个构件区域的延伸方向(7)错位布置。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在两个传感器(3)的情况下，所述两个传感器(3)在侧面彼此错位地布置。
13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在两个传感器(3)的情况下，所述两个传感器(3)的主检测方向(6)或检测区域(8)彼此平行定向或彼此成1至90度定向。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，在两个传感器(3)的情况下，所述两个传感器(3)的主检测方向(6)或检测区域(8)彼此成50至70度角定向。
15.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述一个或两个传感器(3)对准所述密封件(1)的形状稳定区域(4)和/或对准所述构件(2)或所述至少一个构件区域的空间和/或平面特征(9)。
16.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述一个或两个传感器(3)是位置固定的、可移动的或能围绕所述构件(2)或所述至少一个构件区域被引导。
17.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，两个传感器(3)的检测区域(8)重叠或叠加。
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