CN113874163A - 用于协调识别和处理工件缺陷的方法及执行该方法的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于协调工件(5)的所述表面涂层中的缺陷(1)的识别并经由使用至少一个研磨或抛光工具(7，8)进行研磨和/或抛光来处理所述缺陷的方法，所述研磨或抛光工具能够基于存储的程序以自动的计算机控制的方式在所述缺陷(1)上移动，所述方法包括以下方法步骤：a)对所述工件(5)的所述表面涂层进行自动扫描，特别是光学扫描，并在数据库中检测所述扫描的位置数据；b)通过将所述检测到的位置数据与所述工件(5)的存储目标数据进行比较来识别所述缺陷(1)；c)模拟所述研磨或抛光工具(7，8)的可能运动，以便处理所述缺陷(1)；d)将在所述模拟中确定的所述研磨或抛光工具(7，8)的所述设置数据转发给主计算机；e)将用于处理所述缺陷(1)的所述确定的处理数据传送到所述研磨或抛光工具(7，8)；以及f)使用所述研磨或抛光工具(7，8)处理所述缺陷(1)。本发明还涉及一种用于执行所述方法的装置。

Description

用于协调识别和处理工件缺陷的方法及执行该方法的装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的协调识别和通过至少一个研磨或抛光工具对至少一个缺陷进行研磨和/或抛光处理的方法，该研磨或抛光工具可基于存储的程序以自动的计算机控制的方式在工件表面涂层的缺陷上移动，并且本发明还涉及一种用于执行该方法的装置。

背景技术

特别是在涂漆表面存在缺陷的情况下，诸如在车身上发现的缺陷，特别是灰尘夹杂物、尘土颗粒、油漆凸起和凹坑的形式的缺陷，尽管做了很多努力，这些缺陷仍然无法避免，必须通过打磨和抛光来重新加工这些缺陷。

特别地，对检测到的故障进行故障排除和故障分类非常耗时，即使对于受过专门培训且经验丰富的员工来说也是如此。

根据缺陷分类，然后选择合适的磨料，并通过手工研磨和后续抛光去除缺陷。

事实证明，对于研磨来说，基底带有微细纹理的磨料是最佳选择。这些磨料可作为磨料片而被手动使用，或在手动引导的机器上旋转、偏心、轨道或振动地使用。

根据缺陷大小，目的是使生成的研磨区域尽可能小，并为后续抛光做好准备，使其粗糙度深度最小。

对于研磨过程，基本上已知有两种不同的方法，其各有优缺点。

例如，在所谓的干研磨的情况下，研磨过程中产生的研磨粉会聚集在研磨片上，这意味着每个研磨片只能处理较少缺陷。

如果使用所谓的湿研磨方法进行研磨，其中用研磨水润湿缺陷和/或研磨片，则可处理相当多的缺陷。然而，由于粘附的研磨粉或泥，待处理的缺陷在抛光之前研磨过程之后应该进行清洁，这可能非常耗时，尤其是在竖直表面上。

为了进行抛光，将适量的抛光膏配给到研磨区域和/或抛光轮上，并用抛光机处理研磨区域。

处理缺陷是非常耗时和费力的，特别是当缺陷位于过渡处、弯曲表面、油污边缘或裂缝附近时。

当处理缺陷区域时，如果以一定角度设置手持式研磨和抛光机，例如，如果不得不在对人体工程学不利的地方进行研磨，使用了错误的微颗粒，研磨片在衬垫上的位置不正确，没有及时更换研磨片，研磨时间过长并导致磨削过深，用于研磨区域的抛光膏的量选择得过多，从而在诸如机动车的车身的工件上留下不必要的抛光膏溅渍，或者抛光膏选择得太少，从而不能达到最佳的抛光效果，并且由于接触压力过大和抛光时间太长，抛光区域变得过热，并且抛光膏絮凝并产生抛光卷曲，那么员工可能会在质量方面蒙受相当大的损失并增加额外工作量。

由质量管理团队进行的独立产品和过程审核定期地评估过程，对员工提出改进并进行培训。

现有技术中已知的是，部分地自动化故障定位和故障处理。

在故障排除过程中，定位程序有助于确定缺陷的位置并将其用于进一步的处理，其中定位程序可是半自动的或全自动的。

根据现有技术，在固定定位方法和模块化定位方法之间进行了区分，在固定定位方法中，通过系统检查工件，例如完成喷漆的车身的表面，以及在模块化定位方法中，工件根据外部轮廓由检测单元进行检查，检测单元具有附接到机器人臂的检测器。

利用固定定位方法，可相对于轮廓检查不同尺寸和特性的工件，其中，由于该方法，不可能在工件的阴影区域和底切处进行检查。此外，与模块化定位方法相比，这种方法记录的扫描位置数据和缺陷分类的准确度较低。

在缺陷处理过程中，员工会得到部分自动化的研磨和抛光时段，或者这些都是自动进行的。

发明内容

本发明的目的是进一步开发一种通用类型的方法，使得研磨或抛光结果得到优化，特别是缺陷检测和自动研磨和抛光得到更好的协调。

通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求15的特征的装置来实现该目的。

根据本发明的协调识别和通过用至少一个研磨或抛光工具对至少一个缺陷进行研磨和/或抛光来处理的方法，该研磨或抛光工具可基于存储的程序以自动的计算机控制的方式在工件表面涂层的缺陷上移动，该方法具有以下方法步骤：

a)在检测站(2)中对工件(5)的表面涂层进行自动扫描，特别是光学扫描，并将扫描的位置数据存储在数据库中；

b)将检测到的位置数据与工件(5)的存储目标数据进行比较，识别缺陷(1)；

c)模拟用于处理缺陷(1)的研磨或抛光工具(7，8)的可能运动；

d)将在模拟期间确定的用于研磨或抛光工具(7，8)的设置数据转发至主计算机；

e)将确定的用于处理缺陷(1)的处理数据传送到研磨或抛光工具(7，8)；

f)通过研磨或抛光工具(7，8)处理缺陷(1)。

根据本发明的方法明显改善了各个方法步骤的精确协调，特别是通过自动缺陷检测和自动研磨和抛光的互动。

这伴随着明显的时间节省，因为特别是自动检测缺陷所需的时间比由受过培训的人员手动或目视检测缺陷所需的时间更短。

此外，检测到的缺陷的坐标的自动存储能够直接传递这些坐标，以用于研磨工具或抛光工具的对准。

在进行研磨或抛光之前，预模拟研磨或抛光过程确保了可通过可用的研磨或抛光工具自动处理相应的缺陷。

基于传送到研磨或抛光工具的控制单元的处理数据，可优化研磨或抛光工具对缺陷的后续处理，特别是在速度方面。

本发明的有利的实施例变型是从属权利要求的主题。

根据本发明方法的有利的实施例变型，在检测站借助于可移动的检测单元进行工件表面涂层的光学扫描。

这使得在位置数据、缺陷大小和缺陷类型方面提高定位过程的准确性成为可能。这反过来又使得能够以尽可能小的研磨点进行处理。

根据本发明方法的有利的实施例变型，当在步骤c)中检测到不可能通过研磨或抛光工具自动处理缺陷区域时，标记和指示该缺陷区域。

这样做的优点在于，研磨或抛光工具直接绕过此类缺陷，从而进一步节省时间。不可加工的缺陷在屏幕上显示给操作员，并且存储该缺陷的坐标，这使得在自动可加工的缺陷被处理后，能够由经过培训的专业人员进行此类缺陷的处理。

根据另一个有利的实施例变型，在步骤e)之前将工件细分至处理区域，特别是在检测到多个缺陷的情况下。

这样做的优点在于，借助于路径规划软件，可以对缺陷进行速度优化处理。

优选地，基于工件的几何形状和相应研磨或抛光工具的可接近性来计算处理区域。

这可明显改善协调性，尤其是在现有几种研磨或抛光工具的情况下。此外，可避免工具的碰撞。

根据又一个优选的实施例变型，在有多个待处理缺陷的情况下，控制至少一个研磨或抛光工具，使得在时间和距离方面优化对缺陷的处理。特别地，同时控制彼此相邻布置的几个研磨或抛光工具来处理相应的缺陷。

这使得能够同时处理几个缺陷，这意味着可进一步缩短工件的处理时间。

根据另一个有利的实施例变型，在工件部件可在它们的保持件中移动预定距离的情况下，利用存储的工件目标数据，例如CAD数据，通过距离传感器在线计算开度角，并且在缺陷处理期间加以考虑该开度角，使得研磨和抛光工具可完成正确的表面法线。

这种情况尤其发生在带有车门、引擎盖或挡板的车身上，这些车门、引擎盖或挡板在预先喷漆和干燥后并不处于其关闭位置，而只是预先固定在各自的垫片上。

根据另一个有利的实施例变型，研磨过程专门以所谓的干研磨进行。

这使得缺陷的处理周期更加紧凑，因为在研磨过程中产生的研磨灰尘保持结合在磨料中，因此可省略抛光前对研磨区域的中间清洁。

根据又一个有利的实施例变型，在对缺陷进行抛光处理过程中，对先前研磨处理过的表面的多个区域进行处理，这尤其具有在抛光点区域中产生的热量较少的优点，从而防止所使用的抛光剂的絮凝等。

根据本发明的用于执行上述方法的装置包括检测站、研磨站和抛光站。至少一个研磨工具设计为机器人，其连接到计算机并且具有支撑装置，该支撑装置附接到机器人的臂上，能够以旋转和/或振动和/或轨道方式移动并且用于保持研磨带；以及抛光工具设计为机器人，其连接到计算机并且具有支撑板，该支撑板附接到机器人的臂上，能够以旋转和/或振动和/或轨道方式移动并且用于保持抛光海绵，其中臂在计算机控制下是可移动的。

研磨带特别适用于干研磨，因为此种研磨带可在每次处理缺陷后循环调整，使得研磨带的未使用的表面片可用于待处理的每个缺陷，从而使得每个缺陷的研磨处理质量一致。

根据优选的实施例变型，至少一个研磨或抛光工具可沿着线性轴线移动，这允许研磨或抛光工具有更大的触及范围。

根据优选的实施例变型，抛光工具包括擦拭装置和/或吹气装置，以及可选地包括检测单元。因此，擦拭装置能够自动擦拭抛光点。吹气装置能够通过将压缩空气特别吹入抛光海绵来进一步冷却抛光点。检测单元使得能够检查结果。

特别地，根据本发明的方法和装置，取消了现有技术中通过研磨、抛光和擦拭抛光区域手工处理缺陷所需的光道以及结果控制，由于干研磨的结果而显著减少了清洁工作，磨料的废物优化形式为带而不是磨料片，由于使用真空紧固而省略了紧固磨料的其他必要的精加工步骤，由于通过抛光海绵的精确协调的定量给料而减少了抛光膏的消耗，并明显降低了空间要求，生态平衡和可持续性得到了极大的改善。

附图说明

下面参考附图更详细地描述优选的示例性实施例，其中：

图1示出了根据本发明的装置的实施例变型的示意性俯视图，其用于执行根据本发明的方法；

图2示出了图1所示装置的侧视图，以及

图3、图4和图5分别示出了图1和图2所示装置的细节的透视图。

具体实施方式

在以下附图描述中，诸如顶、底、左、右、前、后等的术语专门指在各个图中选择的检测站、抛光站、研磨站、研磨工具、抛光工具和工件等的示例性表示和位置。不应限制性地理解这些术语，即不同的工作位置或镜像对称设计等可以改变这些引用。

在图1和图2中，附图标记1共同表示根据本发明的装置的实施例变型，该装置执行一种用于通过用至少一个研磨或抛光工具7、8在工件5的表面涂层上进行研磨和/或抛光至少一个缺陷1来检测和处理的方法，该研磨或抛光工具7、8可基于存储的程序自动并在计算机控制下在缺陷1上移动。

如图1和图2可看到的，该装置包括检测站2、研磨站3和抛光站4。各个站通过轨道系统9相互连接，在轨道系统上，以例如机动车辆的车身部件的形式的待处理的工件5可在站间移动，并以定时的方式输送到各个站。

如图1、图2和图3所示，检测站2包括两个机器人，其各自具有机械臂，光学扫描装置附接到机械臂的端部。优选地，光学传感装置包括指向工件5的电磁辐射源和用于检测和随后评估从工件5反射的光束的检测器单元61。

光学扫描装置6可在可移动机械臂的帮助下光学检测工件5表面的所有区域。

优选地，机械臂由具有连接到数据库的高级主计算机控制，其中存储了待扫描的工件5的表面的相对坐标。

基于工件5的表面的相对坐标，永久存储或预先自动确定与工件5相关的阻挡区域，例如沿着工件5的边缘，沿着设计为主体模块的工件5的油污边缘，以及在工件5的紧缩半径内。所有必要的参数变量都存储在机器人的处理运动中，并根据各自的缺陷大小进行调整。存储参数变量的极限值，其可为持续改进处理而进行更改。

光学扫描装置6优选地通过施加光束来扫描工件5的表面。由检测器检测反射的辐射，并且在工件5的表面上发现的任何缺陷都数位地存储在第二数据库中。

在存储期间，存储位置数据和可选的缺陷权重。连同其中存储有工件5的表面的相对坐标的主计算机的前述数据库一起，将检测到的缺陷数据与存储的工件5的相对坐标进行比较，并与即将进行的进一步自动化处理(即研磨处理和随后的抛光处理)相协调。

根据待处理的工件，也可以设想在检测站2中仅提供一个附接有缺陷检测装置的机器人，或者提供甚至两个以上的此类机器人。

根据工件的尺寸或者为了提高定位过程在位置数据、缺陷尺寸和缺陷类型方面的精度，也可以设想在研磨工具本身上安装检测单元或另一个检测单元。

因为检测站2的光学扫描装置6是可移动的，所以也可以扫描固定定位系统不能检查的工件区域，诸如工件的阴影区域或底切。

还可以设想仅检测缺陷位置，这样就不需要对运载工具和工件进行大量且昂贵的位置检测。

在这种情况下，采集单元将预先光学扫描缺陷区域，并且更精确的数据将用于步骤b)中的进一步处理。

如图1、图2和图4所示，两个机器人也布置在邻近检测站2的研磨站3中。在这里所示的示例性实施例中，机器人可沿着线性轴线32移动。还可以设想将检测站2和/或抛光站4的机器人放置在此类线性轴线32上。还可以设想，研磨站3的机器人以静止但可旋转的方式布置在研磨站3中。

在由主计算机控制研磨站3的研磨工具7之前，预先执行用于处理相应缺陷的研磨工具7的可能运动的模拟。

如果在此种模拟过程中确定由研磨工具7自动处理缺陷是不可能的，例如由于缺陷的位置对于进行自动处理不利，则该缺陷的坐标被传送到主计算机并显示给员工，优选地在屏幕上可视化。

如果模拟显示可自动处理缺陷，则该缺陷的位置数据被转发到主计算机，以便通过研磨进一步处理。在处理时，将研磨工具7和附接有研磨工具7的机器人臂带到预期位置，以便研磨缺陷。

如图1和图2所示，如果具有相应研磨工具7的几个机器人布置在研磨站3中，则在将为处理缺陷而确定的处理数据传送到研磨工具7之前，优选地将工件5分成几个处理区域。

基于工件5的几何形状和相应研磨工具7的可接近性来计算这些处理区域。随后，控制时间和距离最小的研磨工具7，使得缺陷的处理在时间和距离方面得到优化。

研磨时，优选的方法是在缺陷周围的同心研磨路径中进行研磨。

特别地，研磨工具7的控制计算以及在随后的抛光过程中抛光工具8的控制计算借助于软件进行，使得以优化的速度处理待处理工件5的缺陷区域。

当处理缺陷时，还考虑到，在几个研磨或抛光工具同时工作的情况下，可并行处理缺陷，而在研磨或抛光工具之间或者在机器人和机器人臂之间没有碰撞，在每个机器人臂上设置有此种研磨或抛光工具。

优选地，在完成研磨过程之后，主计算机使用统计方法进行评估，以特别是通过减少处理步骤的数量来进一步提高缺陷处理的自动化。

这基本上适用于在邻近研磨站3的抛光站4中的缺陷的抛光。

在工件部件可在它们的保持件中移动预定距离的情况下，相应地对准研磨或抛光工具，或者通过将其轻轻地放置在工件5的工件部件上来补偿微小的偏差。

此种情况发生在例如带有车门、发动机罩或挡板的车身中，这些车门、发动机罩或挡板在预先喷漆和干燥后并不处于其关闭位置，而只是预先固定在各自的垫片上，并且可通过施加压力而移动到关闭位置。

因此，优选地，在待处理工件5的一部分的打开位置到达1°的情况下，通过在法线方向上将处理工具轻轻地放置在待处理工件5的一部分上来补偿与存储坐标的此类偏差。

可选地，也可以在特别是放下研磨工具7之前通过上游距离传感器计算开度角，并因此在研磨操作过程中加以考虑。

如图4所示，可在干研磨中工作的研磨工具7优选用于研磨过程。为此目的，研磨工具7优选包括研磨带71，在进行每次研磨操作后，研磨带移位到使得研磨带的未使用部分被用于随后的研磨操作。因此，研磨带71优选地通过真空保持在研磨工具7的衬垫上。

这意味着在抛光之前不再需要对研磨区域进行中间清洁，因为缺陷周围的区域完全没有灰尘，并且可在例如断裂期间更换磨料。

这里使用的微颗粒与使用的抛光膏相匹配。优选的微颗粒尺寸是FEPA-P范围之外的微颗粒尺寸，其最大粗糙度深度小于0.5μm。

在研磨处理中，相同的微颗粒优选用于所有缺陷类型或尺寸。在较大缺陷的情况下，进行多次研磨，但总是使用未用过的磨料，其中研磨运动要适应缺陷尺寸。通过使用未用过的磨料，即使在处理较大的缺陷时，研磨区域的表面粗糙度也在狭窄的公差范围内。

如在图5中可进一步看到的，抛光工具8具有附接到机械臂的抛光装置，机械臂带有抛光海绵，可通过该抛光海绵供给抛光剂，特别是以抛光膏形式的抛光剂。也可以设想将抛光剂直接供给到研磨点上或供给到抛光海绵本身中。

通过在更换抛光海绵后将抛光膏剂量一次至少增至三倍，可省去抛光海绵表面进行耗时地润湿。

还可以设想在使用后借助垫片垫圈对抛光海绵进行再处理，然后继续使用抛光海绵。根据工艺变量，优选在第三次清洁后更换抛光海绵。

各个缺陷处的抛光处理面积优选比先前通过研磨处理的表面面积大好几倍。特别是在抛光时间的后半部分，通过改变接触压力和通过用压缩空气进入抛光海绵以进行冷却，可因此最小化热量的产生。

此外，抛光工具8优选包括擦拭装置，例如以微纤维布或清洁海绵的形式，以便能够自动擦拭抛光区域。因此，擦拭装置优选地与抛光装置8一起附接到机器人臂，其中擦拭装置设计成可枢转的。

此外，抛光工具8优选包括吹气装置，通过该吹气装置，可将压缩空气施加到抛光点以冷却抛光点。特别是对于紧密循环，其中将抛光介质供给到抛光点上以进入抛光海绵本身中或通过抛光海绵供给到抛光点，可最小化在抛光过程中产生的热量，特别是通过改变抛光海绵对待抛光点的接触压力和通过前面提及的压缩空气进行冷却。

还可以想到，安装在抛光工具上的检测单元6光学扫描处理过的区域，并将其用于检查结果。

附图标记列表

1缺陷

2检测站

3研磨站

32工具轨道/线性轴线

4抛光站

5工件

6检测单元

61检测器

7研磨工具

71研磨带

8抛光工具

81抛光海绵

9轨道系统。

Claims (18)

1.一种用于协调识别和通过至少一个研磨或抛光工具(7，8)对至少一个缺陷(1)进行研磨和/或抛光来处理的方法，所述研磨或抛光工具能够基于存储的程序以自动的计算机控制的方式在工件(5)的表面涂层中的所述缺陷(1)上移动，所述方法包括以下步骤：

a)在检测站(2)中对所述工件(5)的所述表面涂层进行自动扫描，特别是光学扫描，并将扫描的位置数据存储在数据库中；

b)将检测到的位置数据与所述工件(5)的存储目标数据进行比较，识别所述缺陷(1)；

c)模拟用于处理所述缺陷(1)的所述研磨或抛光工具(7，8)的可能运动；

d)将在所述模拟期间确定的用于所述研磨或抛光工具(7，8)的设置数据转发至主计算机；

e)将确定的用于处理所述缺陷(1)的处理数据传送到所述研磨或抛光工具(7，8)；

f)通过用所述研磨或抛光工具(7，8)研磨来处理所述缺陷(1)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于可移动的检测单元(6)在检测站(2)中进行所述工件(5)的所述表面涂层的所述光学扫描。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当在步骤c)中检测到不可能通过所述研磨或抛光工具(7，8)自动处理所述缺陷时，标记并指示所述缺陷。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤e)之前，所述工件(5)被划分为处理区域。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述工件(5)的几何形状和相应的研磨或抛光工具(7，8)的可接近性来计算所述处理区域。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在有多个待处理的缺陷的情况下，控制所述至少一个研磨或抛光工具(7，8)，使得在时间和距离方面优化对所述缺陷的处理。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，同时控制彼此相邻布置的多个研磨或抛光工具(7，8)以处理相应的缺陷。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在工件部件能够在它们的保持件中移动预定距离的情况下，控制所述研磨或抛光工具(7，8)，使得所述研磨或抛光工具(7，8)根据存储的期望数据按表面法线对准，或者通过轻微放置在所述工件上来补偿微小偏差。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，研磨操作仅作为干研磨进行。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在围绕所述缺陷的同心研磨路径中的研磨处理期间执行研磨。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于缺陷尺寸来调整研磨操作的次数。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述缺陷的抛光处理期间，对先前研磨处理的表面的多个区域进行处理。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在抛光所述缺陷之后，通过擦拭装置清洁所述缺陷。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在抛光所述缺陷之后进行结果检查。

15.一种用于执行根据权利要求1所述的方法的装置，包括检测站(2)、研磨站(3)和抛光站(4)，其特征在于，至少一个研磨工具(7)设计为机器人，所述机器人连接到计算机并且具有支撑装置，所述支撑装置附接到所述机器人的臂上并且能够以旋转和/或振动和/或轨道方式移动以保持研磨带(71)，并且抛光工具(8)设计为机器人，所述机器人连接到计算机并且具有支撑板，所述支撑板固定到所述机器人的臂上并且能够以旋转和/或振动和/或轨道方式移动并且旨在保持抛光海绵(81)，其中所述臂能够在计算机控制下移动，并且其中至少所述检测站(2)具有光学检测单元(6)。

16.根据权利要求15所述的用于执行方法的装置，其特征在于，所述研磨或抛光工具(7，8)中的至少一者能够沿着线性轴线(32)移动。

17.根据权利要求15或16所述的用于执行方法的装置，其特征在于，所述研磨或抛光工具(7，8)中的至少一者包括光学检测单元(6)。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的用于执行方法的装置，其特征在于，所述抛光工具(8)包括擦拭装置和/或吹气装置。

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