CN115476035B - 创建预定断裂线的方法和通用设备以及具有这种设备的加工系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种借助扫描激光束(S)车辆内饰部件(1)中创建预定断裂线(2)的设备(0)及方法。借助相机(8)采集保持在工作面(A)内的车辆内饰部件(1)相对于激光扫描装置(6)的实际位置,并导出预定断裂线的实际位置。将所存储的与预定断裂线相对应的扫描图形的额定位置校正为实际位置,从而在扫描图形的扫描期间在车辆内饰部件(1)的预定位置处创建预定断裂线(2)。使用具有前置散射片(12)的传感器矩阵(3),因此扫描图形可位移,该传感器矩阵(3)可独立于激光束(S)沿扫描图形的位置而检测激光束(S)的透射部分。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于车辆内饰部件、优选地安全气囊盖板中创建预定断裂线的方法及设备,适合在生产线中通用。
这里,该设备的通用意味着它适合与不同的进给装置组合,又可与多个不同进给精度的进给装置组合,适用于创建不同轮廓的预定断裂线。该设备包含传感器矩阵和激光扫描装置,在车辆内饰部件的加工期间,在车辆内饰部件上扫描的激光束沿着预定断裂线剥离材料,直至传感器矩阵中的单体传感器检测到激光束的一部分透射过车辆内饰部件。
本发明还涉及一种具有根据本发明的设备和两个进给装置的加工系统。
需要声明,在本说明书含义内,预定断裂线是指独立于加工状态而沿其产生预定断裂线的线条。
背景技术
早已众所周知,在车辆的装备零件中,借助激光创建预定断裂线,例如用于仪表板、门板或方向盘毂中的安全气囊开口或作为乘客车厢突出部件等的断裂处,例如杯托。这样的预定断裂线既要在必要时可靠地断开,又要符合对装配件外观的美观要求,即车辆乘员不应肉眼可见预定断裂口,因此通过传感器监测或传感器控制沿着包围预定断裂口的预定断裂线剥离材料。
同样,在其他应用中,例如包装工业中,已知借助激光作为分离辅助手段在容器等中引入预定断裂线。
为了通过借助激光剥离材料来创建预定断裂线,沿着预设线条将不完全切断的狭缝或孔眼或所谓的微穿孔引入相关的车辆内饰部件,它们仅以极小的孔穿透车辆内饰部件。通过传感器监测或传感器控制,可以沿着形成预定断裂线的线条产生可复制的剩留余壁厚度或可复制直径的孔,即,在检测到透射余壁或孔的辐射能时,使用超过预设阈值作为控制变量。为此,至少一个传感器布置于与激光相对的车辆内饰部件一侧(可见侧),如果车辆内饰部件在相应加工点处的预定断裂线内仅有一定的余壁厚度或已有微孔,则该传感器在加工期间检测加工激光辐射的透射部分。原则上,可以通过激光束作为工具或工具固定通过车辆内饰部件建立产生预定断裂线所需的相对运动,经证实,激光束运动更易实现。相较于通过机械臂控制在预定断裂线上方沿着预定断裂线引导激光源,使激光束沿着预定断裂线的二维或三维扫描在技术上更易实施,还允许显著加快加工速度。
专利文献DE 10 2018 129 3 29 A1公开了一种使用激光加工设备对涂漆工件进行色漆剥离激光加工的方法以及这种激光加工设备。工件布置于激光加工设备的工作区域内,由激光加工设备的传感器元件检测工件的定位和/或定向。然后,可以生成激光加工设备的运行参数值,其中可以根据检测到的定位和/或检测到的定向来生成运行参数。激光加工设备根据生成值产生激光束,使工件暴露于激光束下。激光束移动,以使得来自色漆层的材料沿着工作轨迹得以剥离。
专利文献DE 10 2005 026 906 A1公开了一种车辆内饰部件以及这种内饰部件的制造方法。用于执行上述方法的设备包括具有聚焦光学器件的激光器以及扫描镜系统。由激光器产生的激光束的焦点位于内饰部件的深处,在这个焦点处剥离材料。
专利文献DE 10 2017 112 072 A1公开了一种用于部分去除涂布到车轮上的涂层的设备及方法。在该方法中,车轮上的表面暴露于由辐射源产生并从加工头射出的加工光束,直至该表面区域中的至少部分涂层受到热熔。
专利文献DE 10 2005 054 607 A1公开了一种用于在零部件中形成盲孔或切口时确定残余层厚的方法,其中借助激光辐射从零部件的一侧开始形成盲孔或切口,并且在零部件的相反表面上借助从该表面发出的电磁辐射以非接触方式确定温度,从而确定激光辐射的相应加工区域内的残余层厚。
专利文献EP 1 118 421 B1公开的方法描述了借助脉冲或连续的激光辐射创建由穿孔组成的预定断裂线。借助加工光学器件将激光束引导到车辆内饰部件的背面。传感器与车辆内饰部件的正面相对地位于激光器的光路中,即位于加工光学器件的光轴上。在车辆内饰部件与加工光学器件之间沿着待创建的预定断裂线进行相对运动期间,激光器发射有限序列的单脉冲(在车辆内饰部件上部分重叠)或者有限时长的连续激光辐射。在此情形下,在车辆内饰部件中形成余壁厚度不断削薄的狭缝。一旦使用传感器在正面检测到激光辐射穿透,激光辐射便会中断。如果要通过激光进行所需的相对运动,则传感器须以高精度实现跟踪,从而传感器轴与加工光学器件的光轴始终重合。
同样地,根据专利文献EP 0 827 802 B1,通过传感器从外侧检测加工部位处的透射辐射而确保以限定方式将材料剥离至余壁厚度(材料厚度)。为此,传感器必须布置于指向车辆内饰部件的激光束的光轴上。该文献中并未解释如何实现创建预定断裂线所必需的激光束与车辆内饰部件之间的相对运动。
专利文献EP 3 321 024 A1公开了一种用于借助激光通过材料剥离在平坦工件中沿预设轮廓创建弱化线的方法及设备。在该方法中,将工件布置于传感器阵列与激光扫描仪之间的工作场中。激光扫描仪在平坦工件的背面上沿弱化线扫描脉冲激光束,其中,在沿弱化线的大量剥离部位处呈孔形式剥离材料直至达到预设余壁厚度。在剥离材料过程中,由各个传感器采集透射到剥离部位的一部分激光束所产生的测量信号。由此形成比较信号,将该比较信号与预设余壁厚度相关联的参考信号进行比较。控制产生激光脉冲的激光发生器,以使得激光脉冲仅击中剥离部位,直至达到预设余壁厚度。于是,当激光脉冲的透射激光辐射功率高于传感器灵敏度范围的下限值时检测到该功率,可以在传感器阵列的视场内任意定位弱化线。在上述公开方法中,并未提供用于光学监测待加工工件的定位以及酌情将目标加工数据调适到实际情况的相机和图像处理方法。另外,同时采集的测量值也不会形成比较测量值。
现有技术中还公知具有模拟预定断裂线轮廓的传感器阵列的设备。这里,线性传感器阵列和待加工工件保持位置固定而沿着预定断裂线引导激光束。对于多个相同车辆内饰部件上相同的可复制余壁厚度,它必须布置成与传感器阵列完全相同的相对位置。
专利文献DE 10 2012 109 245 B3公开了一种借助激光辐射加工非旋转对称工件的方法及设备。该设备可以具有多个进给装置、加工装置或夹紧装置,它们可以彼此并行运行,由此可以将多个工件或更换的工件供给到加工装置。
专利文献DE 10 2019 133 745 A1公开了一种用于激光加工生产工件的生产系统及用于生产激光加工工件的方法。该设备设计有定位装置,该定位装置例如可以构造为多轴机械臂并配置为将一批多个工件、特别是布置于工件载体上的一批多个工件相对于激光加工设备定位。现有的传送系统可以包括具有至少一个多轴机械臂的机械臂系统。
根据专利文献EP 0711 627 B1,其中公开的设备实施例包含超声波传感器,该超声波传感器覆盖激光束的工作场,因此不必跟随激光束而是可以保持位置固定。在借助激光创建预定断裂线期间,将待加工的车辆内饰部件放置到超声波传感器上,沿着期望的预定断裂线引导激光束,其中采取连续槽或一系列穿孔(盲孔)形式进行剥离。例如,激光束应移动通过控位活动镜面系统(这将由扫描仪提供),或者激光发生器附接至机械臂操纵器。
超声波传感器检测对应于激光束划刻后留作余壁的材料厚度的信号,从而向中央计算机提供反馈信号以更改激光发生器的位置和/或其输出功率进而控制余壁厚度。与根据专利文献EP 0 711 627 B1的解决方案相比,该解决方案的优势是仅移动激光束,这在必要时能够在激光束与预定断裂线上的相应加工部位之间实现更快的定位速度。然而,根据专利文献EP 0 711 627 B1的设备中的大范围超声波传感器的无限制实际功能似乎存疑。对此的先决条件至少是传感器表面与车辆内饰部件表面无空气地相接触。经证实,这一点在车辆内饰部件的表面为三维延伸的自由曲面或其表面具有结构化高度廓线时难度极大。
专利文献DE 10 2007 024 510 B3公开了一种具有传感器的设备,该传感器布置于待加工的车辆内饰部件的外侧上,其测量范围覆盖整条预定断裂线。这里,传感器为矩阵相机,其像素可单独读取。相关的控制计算单元连接到传感器和激光发生器,该激光发生器通过信号技术产生加工激光辐射。控制计算单元设计为存储与各个加工部位相关联的矩阵相机的像素位置数据,以在加工期间仅读取与相关加工部位相关联的像素。
车辆内饰部件必须相对于传感器以相应的精度定位,从而沿着预定断裂线的各个加工部位相对于相应关联的像素居于预定的相对位置。
这里仅公开了矩阵相机设计为CMOS相机。
有利地,应当布置多个矩阵相机来代替仅仅一个矩阵相机,这些矩阵相机的测量范围分别覆盖预定断裂线的部分区域。
根据上述专利文献DE 10 2007 024 510 B3描述的方法,在车辆内饰部件中创建预定断裂线,其中将激光束指向在保持装置中保持位置固定的车辆内饰部件的内侧上,沿预定断裂线引导,在沿预定断裂线的多个加工部位处呈孔形式留有余壁厚度地促成剥离材料。在此情形下,由位置固定的传感器采集与余壁厚度相当的测量值,该传感器检测车辆内饰部件外侧上预定断裂线的完整路线的预定像素。根据测量值,与至少一个参考测量值的比较下控制发射激光束的激光发生器。对于上述专利文献DE 10 2007 024 510 B3公开的方法而言,重点是仅读取矩阵相机的预定像素来确定测量值。在此情形下,预定像素是与各个加工部位相关联地存储为可接受像素的像素。
上述方法的缺陷在于,待加工的车辆内饰部件必须相对于传感器精确布置,这意味着将车辆内饰部件供给到预定断裂线创建设备时会增加耗时。
发明内容
本发明的目的是开发一种方法,用来改进激光发生器的工作时间与执行该方法所需的辅助时间之间的比例关系,有利于激光发生器的工作时间。
本发明的另一目的是寻求一种适合于此的设备及具有这种设备的加工系统,它会进一步提高该设备增进的生产率。
为了达成上述目的,本发明提出一种用于车辆内饰部件中创建预定断裂线的方法,其中,拾取车辆内饰部件并布置于传感器矩阵与相对于传感器矩阵以限定方式布置的加工头之间的工作面内,加工头包含激光扫描装置;激光扫描装置在车辆内饰部件的内侧上扫描激光束来沿着预定断裂线描绘扫描图形,其中,呈孔形剥离材料直至沿着预定断裂线的大量加工部位处达到预设余壁厚度,并且在激光束透射到加工部位的部分引起的剥离材料期间,由传感器矩阵中的单体传感器采集测量值;由同时采集的测量值形成比较测量值,将比较测量值与预设余壁厚度相关联的参考测量值进行比较;以及根据比较结果,控制发射激光束的激光发生器。本发明的必要技术特征在于,采集全部单体传感器的高于预设阈值的测量值,从而能够在传感器矩阵的视场内任意定位预定断裂线;采取光学方式采集车辆内饰部件相对于激光扫描装置的实际位置,从而导出预定断裂线相对于激光扫描装置的实际位置;以及将针对预定断裂线额定位置所存储的扫描预定断裂线的扫描图形的额定位置校正为扫描图形的实际位置,从而在扫描图形的扫描期间在车辆内饰部件的预定位置处创建预定断裂线。
有利地,所述方法在时序重叠下对三个车辆内饰部件执行,其中借助两个进给装置将车辆内饰部件先后布置于工作面中,并且分别针对相应车辆内饰部件的相应实际位置确定扫描图形的实际位置。
优选地,将保持在两个进给装置中第一进给装置内的三个车辆内饰部件中第一车辆内饰部件进行加工,而第二进给装置将完成加工的第二车辆内饰部件传送到输出位,然后在输入位拾取尚未加工的第三车辆内饰部件并传送以供加工。
有利的是,激光束的透射部分发生散射,进而供更多个单体传感器采集测量值。
就设备而言,为了达成上述目的,本发明提出一种用于车辆内饰部件中创建预定断裂线的设备,包括:传感器矩阵;相对于传感器矩阵以限定方式布置的加工头,该加工头包含的激光扫描装置与激光发生器相连接,传感器矩阵与加工头之间的工作面内布置有待加工的车辆内饰部件;以及控制计算单元。在此情形下,传感器矩阵的视场大于预定断裂线的最大伸展范围。存在指向工作面的相机,该相机设计为采集布置于工作面中的车辆内饰部件相对于激光扫描装置的实际位置并由此导出预定断裂线的实际位置,并且控制计算单元设计为使得扫描图形与预定断裂线相符。本发明的必要技术特征在于,传感器矩阵前置有散射片。
有利的是,传感器矩阵中的单体传感器各自具有相互匹配的灵敏度,使得传感器矩阵具有均匀的灵敏度。
就加工系统而言,为了达成上述目的,本发明提出一种加工系统,包括根据本发明的用于车辆内饰部件中创建预定断裂线的设备,其中,该加工系统包含至少两个进给装置,用于将车辆内饰部件交替地传送并定位到用于创建预定断裂线的设备的工作面内。
有利地,至少两个进给装置包含多轴机械臂,该多轴机械臂将车辆内饰部件均在工作面中保持悬置。
本发明的重点是,为了在车辆内饰部件的预定位置处精确地创建预定断裂线,仅需将待加工的车辆内饰部件粗略保持在一个工作面上,这会缩短车辆内饰部件的供给时间。
传感器矩阵的全部单体传感器皆被读数,形成高于阈值的测量信号,因此不必让车辆内饰部件相对于传感器矩阵精确定位。取而代之,使描绘预定断裂线的扫描图形相对于车辆内饰部件定向。
附图说明
下面参照结合附图对本发明示例性实施例予以详述。图中:
图1示出一种用于车辆内饰部件中创建预定断裂线的设备的示意图;
图2示出具有图1所示的设备和两个进给装置的加工系统。
具体实施方式
图1示出根据本发明的用于车辆内饰部件1中创建预定断裂线2的设备的示意图。该设备包含传感器矩阵3、相对于传感器矩阵3以限定方式布置的加工头4和控制计算单元5,传感器矩阵3与加工头4之间的工作面A内布置有待加工的车辆内饰部件1。工作面A与车辆内饰部件1的表面轮廓相匹配而不必是几何平面。加工头5包含激光发生器7(或连接到激光发生器7)、激光扫描装置6和固定至激光扫描装置6的相机8。激光发生器7、激光扫描装置6和相机8通过信号技术连接到控制计算单元5。
位于工作面A中的相机视场有利地覆盖至少一个位于工作面A中的传感器矩阵视场。有利地,工作面A中的这两个视场等大且彼此完全重叠。通过激光发生器7发射的激光束S在扫描仪坐标系的x方向和y方向上的最大偏转来确定激光扫描装置的扫描区域,该扫描区域与传感器矩阵的视场大小相匹配,以便尽量完整地对其进行扫描。相机8与激光装置6相互固定连接,从而相机的相机坐标系相对于激光扫描装置的扫描仪坐标系具有已知的固定相对位置,使用相机8生成的图像的每个像点的图像坐标可以分别与激光扫描装置6的扫描仪位置的扫描坐标相关联。
为了利用根据本发明的设备完整地创建预定断裂线2,传感器矩阵的视场必须大于可能预定断裂线2的最大伸展范围。
根据本发明的设备的主要优势在于,保持在工作面A中的待加工的车辆内饰部件1仅需粗略定位。这里,粗略定位是指待创建的预定断裂线2仅需位于相机的视场内及激光扫描装置的扫描场内。这样开辟了例如使用多轴机械臂9将车辆内饰部件1保持在工作面A中的可行性,参见图2,而非将其置入可获得更高定位精度的部件专用夹持装置中。也可以例如使用吸盘10不甚精确地拾取车辆内饰部件1,这特别有利于保持相比夹钳11更大的车辆内饰部件1。相机8具有光学捕捉仅粗略定位于工作面A中的车辆内饰部件1的功能,以根据通过控制计算单元5获得的图像数据,确定车辆内饰部件1的实际位置并导出预定断裂线的实际位置。将针对预定断裂线的额定位置存储的扫描图形的额定位置(预定义加工坐标)校正为实际位置(校正加工坐标),并且将激光扫描仪装置6控制在车辆内饰部件1的实际位置以沿断裂线的预定位置实施扫描图形。为此,根据图像数据来确定车辆内饰部件1在相机坐标系中进而相对于扫描仪坐标系的相对位置。为此,在图像数据中确定车辆内饰部件1上的限定特征,预定断裂线2与该限定特征具有已知的固定位置关系。
有利地,控制计算单元5中不仅可以存储一个扫描图形,而且可以存储多个扫描图形,这些扫描图形均与待创建预定断裂线的某个额定位置相关,也可与其不同的额定位置相关。
因此,该设备可用于预定断裂线的位置和轮廓各异的各种车辆内饰部件。
利用该设备,将预定断裂线2在车辆内饰部件1上精确地引入预设位置,虽然车辆内饰部件1在布置于工作面A中时只是粗略定位,但通过使用传感器矩阵3可以结合激光扫描装置6的基于图像数据的控制。传感器矩阵3具有均匀的灵敏度,优选地通过使传感器矩阵3中单体传感器的灵敏度相互电子协调而调整传感器矩阵3的灵敏度。结果,对于相同的余壁厚度形成相同的比较值,而这与提供测量值的单体传感器的数目和位置无关。
传感器矩阵3前置有散射片12。在创建预定断裂线2期间,在各个加工部位处透射的激光束部分(这里也应理解为在加工部位处由激光束引起的二次辐射)被散射片12散射,进而与未前置散射片相比分布到更多个单体传感器上。
根据本发明的设备0特别适合安装到生产线中,该设备对待加工的车辆内饰部件的定位精度要求不高,因此能够与用于多种进给装置13的设备兼容。
该设备连同至少一个进给装置13、优选地连同两个进给装置形成加工系统,参见图2,其中进给装置13交替地从堆垛中取出车辆内饰部件1并将其传送到用于创建预定断裂线2的设备0的工作面A中。
如果进给装置13包含使车辆内饰部件1均在工作面A中保持悬置的多轴机械臂9,则会赋予极高的移动灵活性。
在根据本发明的用于车辆内饰部件1中创建预定断裂线的方法中,拾取车辆内饰部件1并将其布置于传感器矩阵3与相对于传感器矩阵3以限定方式布置的加工头4之间的工作面A内,该加工头4包含激光扫描装置6。
激光扫描装置6将激光束S引导到车辆内饰部件的内侧并使激光束沿着预定断裂线2扫描,描绘出扫描图形。在沿预定断裂线2的大量加工部位呈孔形式剥离材料,直至均达到预设余壁厚度。随着材料剥离量增加,加工部位的余壁厚度减薄,直至传感器矩阵中的单体传感器在材料剥离期间检测到激光束的透射部分并记录测量值。
各由传感器矩阵中的单体传感器同时采集的测量值形成比较测量值,将比较测量值与预设余壁厚度相关联的参考测量值进行比较。
在此情形下,无论位置如何,当相应的加工部位处达到相同的余壁厚度时,由单体传感器各自提供测量值而形成相同的比较值。
根据比较值与参考值之间的比较结果,控制发射激光束S的激光发生器7。这里,控制可以是指关闭激光发生器或更改激光参数,例如脉冲长度或脉冲幅度。
采集全部单体传感器的高于预设阈值的测量值,从而能够在传感器矩阵的视场内任意定位预定断裂线。诚然,由于了解对车辆内饰部件的粗略定位,也可以推断出单体传感器会在传感器矩阵的哪个区域给予测量信号,这意味着毋须读取全部单体传感器。
虽然如现有技术中惯用那样,当车辆内饰部件相对于激光扫描装置精确定位时,预定断裂线布置于额定位置,以便为此存储的扫描图形描绘出预定断裂线,但这里根据本发明,针对预定断裂线的额定位置存储扫描图形的额定位置,将该扫描图形的额定位置校正为与具体实际位置相关联的扫描图形实际位置。
为此,使用相机采取光学方式采集车辆内饰部件相对于激光扫描装置的实际位置,并且导出预定断裂线相对于激光扫描装置的实际位置。
将针对预定断裂线的额定位置存储的扫描图形的额定位置校正为扫描图形的实际位置,以使扫描图形与预定断裂线相符。
所述方法有利地在时序重叠下对三个车辆内饰部件执行,具体方式是,借助两个进给装置将这些车辆内饰部件相继布置于工作面中。
优选地,将保持在两个进给装置中第一进给装置内的三个车辆内饰部件中第一车辆内饰部件进行加工,而第二进给装置将完成加工的第二车辆内饰部件传送到输出位,然后在输入位拾取尚未加工的第三车辆内饰部件并将其传送以供加工。
理想情况下,传感器矩阵的灵敏度在其范围内均匀。这可以通过使激光束的透射部分发生散射来进行优化,这样更多个单体传感器检测透射部分并记录测量值,从而为任何波动幅度赋予相对度量。
附图标记列表
0 设备(用于创建预定断裂线)
1 车辆内饰部件
2 断裂线
3 传感器矩阵
4 加工头
5 控制计算单元
6 激光扫描装置
7 激光发生器
8 相机
9 多轴机械臂
10 吸盘
11 夹钳
12 散射片
13 进给装置
A 工作面
S 激光束
Claims (8)
1.一种用于车辆内饰部件(1)中创建预定断裂线(2)的方法,其中,
拾取车辆内饰部件(1)并布置于传感器矩阵(3)与相对于所述传感器矩阵(3)以限定方式布置的加工头(4)之间的工作面(A)内,所述加工头(4)包含激光扫描装置(6);
所述激光扫描装置(6)在所述车辆内饰部件(1)的内侧上扫描激光束(S)来沿着预定断裂线(2)描绘扫描图形,其中,呈孔形剥离材料直至沿着所述预定断裂线(2)的大量加工部位处达到预设余壁厚度,并且在所述激光束(S)透射到所述加工部位的部分引起的剥离材料期间,由所述传感器矩阵(3)中的单体传感器采集测量值;
由同时采集的测量值相应形成比较测量值,将所述比较测量值与所述预设余壁厚度相关联的参考测量值进行比较;以及
根据比较结果,控制发射所述激光束(S)的激光发生器(7),
其特征在于,
采集全部单体传感器的高于预设阈值的测量值,从而能够在所述传感器矩阵的视场内任意定位所述预定断裂线(2);
采取光学方式采集所述车辆内饰部件(1)相对于所述激光扫描装置(6)的实际位置,由此导出所述预定断裂线(2)相对于所述激光扫描装置(6)的实际位置;以及
将针对预定断裂线(2)的额定位置所存储的扫描所述预定断裂线(2)的扫描图形的额定位置校正为所述扫描图形的实际位置,从而在所述扫描图形的扫描期间在所述车辆内饰部件(1)的预定位置处创建所述预定断裂线(2)。
2.根据权利要求1所述的用于车辆内饰部件(1)中创建预定断裂线(2)的方法,其特征在于,所述方法在时序重叠下对三个车辆内饰部件(1)执行,其中借助两个进给装置(13)将所述车辆内饰部件(1)先后布置于所述工作面(A)中,并且分别针对相应车辆内饰部件(1)的相应实际位置确定所述扫描图形的实际位置。
3.根据权利要求2所述的用于车辆内饰部件(1)中创建预定断裂线(2)的方法,其特征在于,将保持在所述两个进给装置(13)中第一进给装置内的所述三个车辆内饰部件(1)中第一车辆内饰部件进行加工,而第二进给装置(13)将完成加工的第二车辆内饰部件(1)传送到输出位,然后在输入位拾取尚未加工的第三车辆内饰部件(1)并传送以供加工。
4.根据权利要求1所述的用于车辆内饰部件(1)中创建预定断裂线(2)的方法,其特征在于,所述激光束(S)的透射部分发生散射,进而供更多个单体传感器采集测量值。
5.一种用于车辆内饰部件(1)中创建预定断裂线(2)的设备(0),包括:
传感器矩阵(3);
加工头(4),其以限定方式布置在所述传感器矩阵(3)之上,并且所述加工头(4)包含的激光扫描装置(6)与激光发生器(7)相连接,所述传感器矩阵(3)与所述加工头(4)之间的工作面(A)内布置有待加工的车辆内饰部件(1);以及
控制计算单元(5),其中,
所述传感器矩阵(3)的视场大于预定断裂线(2)的最大伸展范围,
存在指向所述工作面(A)的相机(8),所述相机(8)设计为采集布置于所述工作面(A)中的车辆内饰部件(1)相对于所述激光扫描装置(6)的实际位置并由此导出所述预定断裂线(2)的实际位置,并且
所述控制计算单元(5)设计为使得扫描图形与所述预定断裂线(2)相符,
其特征在于,
所述传感器矩阵(3)前置有散射片(12)。
6.根据权利要求5所述的用于车辆内饰部件(1)中创建预定断裂线(2)的设备(0),其特征在于,所述传感器矩阵(3)中的单体传感器各自具有相互匹配的灵敏度,使得所述传感器矩阵(3)具有均匀的灵敏度。
7.一种加工系统,包括根据权利要求5至6中任一项所述的用于车辆内饰部件(1)中创建预定断裂线(2)的设备(0),其特征在于,所述加工系统包含至少两个进给装置(13),用于将车辆内饰部件(1)交替地传送并定位到用于创建预定断裂线(2)的设备(0)的工作面(A)内。
8.根据权利要求7所述的加工系统,其特征在于,所述至少两个进给装置(13)包含多轴机械臂(9),所述多轴机械臂(9)将所述车辆内饰部件(1)均在所述工作面(A)中保持悬置。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1703299A (zh) * | 2002-11-19 | 2005-11-30 | 詹诺普蒂克自动化技术有限公司 | 在平坦物体内制造一整体化的规定断裂线的方法 |
CN104768698A (zh) * | 2012-11-14 | 2015-07-08 | 肖特公开股份有限公司 | 用于通过超短聚焦脉冲激光束制造线状成列的破坏部位的方法;用于借助超短聚焦激光束在使用保护气体环境的情况下分离工件的方法和设备 |
CN108080801A (zh) * | 2016-11-11 | 2018-05-29 | 詹诺普蒂克自动化技术有限公司 | 在平面工件中沿预定轮廓产生撕裂线的方法和装置 |
DE102018120763A1 (de) * | 2018-08-24 | 2020-02-27 | Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh | Verfahren zur Herstellung wenigstens eines Schlitzes in ein flächenhaftes Werkstück mittels Laserstrahl |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5744776A (en) | 1989-07-14 | 1998-04-28 | Tip Engineering Group, Inc. | Apparatus and for laser preweakening an automotive trim cover for an air bag deployment opening |
DE19636429C1 (de) | 1996-09-07 | 1997-11-20 | Jenoptik Jena Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Schwächelinie mittels Laser |
CA2328743C (en) | 1999-12-22 | 2006-08-22 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Perforating machining method with laser beam |
DE102005001608B4 (de) * | 2005-01-12 | 2007-08-23 | Faurecia Innenraum Systeme Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung eines Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsteils |
DE102005026906B4 (de) | 2005-06-10 | 2007-02-15 | Lear Corp., Southfield | Innenverkleidungsteil für Fahrzeuge und Verfahren zum Herstellen eines solchen Innenverkleidungsteils |
DE102005054607A1 (de) | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Bestimmung der Restschichtdicke, bei der Ausbildung von Sacklöchern oder Schnittfugen in Bauteilen |
DE102007024510B3 (de) | 2007-05-24 | 2008-09-11 | Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Sollbruchlinie in ein Fahrzeuginnenverkleidungsteil |
DE102010060958A1 (de) * | 2010-12-02 | 2012-06-06 | Scanlab Ag | Laserbearbeitungsvorrichtung sowie Positionsermittlungsvorrichtung und Strukturermittlungsvorrichtung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung |
DE102012109245B3 (de) | 2012-09-28 | 2013-11-21 | Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von nicht-rotationssymmetrischen Werkstücken mittels Laserstrahlung |
DE102015201689A1 (de) * | 2015-01-30 | 2016-08-04 | Mahle International Gmbh | Vorrichtung zum Laserstrukturieren von Naben von Ventiltriebbauteilen |
DE102017111211B4 (de) * | 2017-05-23 | 2023-10-12 | Automotive Lighting Reutlingen Gmbh | Verfahren zur Material abtragenden Laserbearbeitung eines Werkstücks |
DE102017112072A1 (de) | 2017-06-01 | 2017-08-17 | Eisenmann Se | Verfahren und Vorrichtung zum teilweisen Entfernen einer auf ein Fahrzeugrad aufgebrachten Beschichtung |
DE102018129329A1 (de) | 2018-11-21 | 2020-05-28 | Automotive Lighting Reutlingen Gmbh | Verfahren zur Farbenlackabtragenden Laserbearbeitung eines lackierten Werkstücks |
DE102019133745A1 (de) | 2019-12-10 | 2021-06-10 | Pulsar Photonics Gmbh | Fertigungssystem zur laserbearbeitenden Fertigung eines Werkstücks sowie Verfahren zur Fertigung eines laserbearbeiteten Werkstücks |
-
2021
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- 2022-06-14 US US17/840,183 patent/US20220395927A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1703299A (zh) * | 2002-11-19 | 2005-11-30 | 詹诺普蒂克自动化技术有限公司 | 在平坦物体内制造一整体化的规定断裂线的方法 |
CN104768698A (zh) * | 2012-11-14 | 2015-07-08 | 肖特公开股份有限公司 | 用于通过超短聚焦脉冲激光束制造线状成列的破坏部位的方法;用于借助超短聚焦激光束在使用保护气体环境的情况下分离工件的方法和设备 |
CN108080801A (zh) * | 2016-11-11 | 2018-05-29 | 詹诺普蒂克自动化技术有限公司 | 在平面工件中沿预定轮廓产生撕裂线的方法和装置 |
DE102018120763A1 (de) * | 2018-08-24 | 2020-02-27 | Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh | Verfahren zur Herstellung wenigstens eines Schlitzes in ein flächenhaftes Werkstück mittels Laserstrahl |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102021115496B3 (de) | 2022-08-11 |
EP4104964A1 (de) | 2022-12-21 |
CN115476035A (zh) | 2022-12-16 |
US20220395927A1 (en) | 2022-12-15 |
KR20220168163A (ko) | 2022-12-22 |
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