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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Korrigieren der Form
eines Blechteils und/oder einer Baugruppe gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 6 und eine Steuereinheit gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 11.
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Bei
der Montage einer Karosserie eines Fahrzeuges wird aus separat gefertigten
Blechteilen und/oder Baugruppen, beispielsweise der Fahrzeugfront,
dem Fahrzeugheck, den Fahrzeugtüren, der Fahrgastzelle
und/oder dem Chassis das komplette Fahrzeug zusammengebaut. In die
Blechteile werden Anbauteile und Aggregate eingebaut. Bei der Fertigung
der Blechteile und/oder Baugruppen muss deshalb eine besonders hohe
Maßgenauigkeit gewährleistet sein. Die Blechteile
und/oder Baugruppen weisen prozessbedingt und Blechteil bedingt
Maßabweichungen ihrer Form auf. Daher werden die Blechteile
und/oder Baugruppen vor dem Zusammenbau in einer Messstation vermessen
und die Maßabweichungen in einer Richtstation in einem
anschließenden Arbeitsvorgang korrigiert.
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Aus
der Patentanmeldung
DE
102 60 909 A1 ist eine Mess- und Richtstation für
Türen bzw. Türbleche von Kraftfahrzeugen bekannt.
Um auftretende Maßabweichungen beim Richtprozess detektieren und
korrigieren zu können, sind eine oder eine Anzahl von Messstationen
und eine oder eine Anzahl von Richtstationen zusammengefasst. Um
die Maßabweichungen einer gesamten Tür zu beseitigen, sind
Paare vor Richt- und Messvorrichtungen über das Umfangsprofil
einer Tür angeordnet. Durch diese Anordnung kann eine Tür
durch das gleichzeitige Richten und Messen der Mess- und Richtvorrichtungspaare
gerichtet werden. Durch die Kombination von Mess- und Richtvorrichtungen,
die von einer zentralen Auswerte- und Steuereinheit geregelt werden, kann
die Qualität beim Mess- und Richtprozess gesteigert bzw.
die Genauigkeit erhöht werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu schaffen, mit dem bzw. mit der die Form von Blechteilen und/oder Baugruppen
zuverlässig korrigiert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Schritte
auf:
- 1. Bereitstellen des Blechteils und/oder
der Baugruppe in einer Richteinrichtung;
- 2. Vermessen des Blechteils und/oder der Baugruppe zum Ermitteln
eines ersten Messwertes, der dessen/deren Maßabweichungen
betrifft;
- 3. Ermitteln eines Einstellwertes zur Durchführung eines
Richtprozesses;
- 4. Anfahren einer Ist-Position und Durchführen des
Richtprozesses;
- 5. Anfahren einer Soll-Position und Freifahren des Blechteils
und/oder der Baugruppe;
- 6. Vermessen des Blechteils und/oder der Baugruppe zum Ermitteln
eines zweiten Messwertes;
- 7. Ausschleusen und Freigeben des Blechteils und/oder der Baugruppe,
falls der zweite Messwert keine Maßabweichungen aufweist;
- 8. Ermitteln eines Einstellwertes zur Durchführung eines
erneuten Richtprozesses, falls der zweite Messwert Maßabweichungen
aufweist und Durchlaufen der auf den Prozessschritt drei folgenden
Prozessschritte.
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Das
Verfahren wird in einer Vorrichtung zum Korrigieren der Form von
Blechteilen und/oder Baugruppen, insbesondere eines Fahrzeuges,
angewendet, wobei die Vorrichtung eine Messeinrichtung und eine
Richteinrichtung aufweist.
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Das
Verfahren des Korrigierens ist ein iterativer Prozess und weist
eine Regelschleife auf, da das Blechteil und/oder die Baugruppe
vor dem Richtprozess und nach dem Richtprozess vermessen wird und
die Ermittelung des Einstellwertes für den Richtprozess
unter Berücksichtigung der Messwerte erfolgt. Die Vermessung
nach dem Richtprozess erfolgt hierbei bevor das Blechteil ausgeschleust
wird, das heißt inline. Während des Korrigierens
der Form des Blechteils kann auf unterschiedliche Maßabweichungen
des Blechteils und/oder der Baugruppen reagiert werden, indem der
Richtprozess mittels der Einstellwerte regelbar ist und somit entsprechend
der gemessenen Maßabweichung (erster Messwert) angepasst
werden kann. Mit der Vermessung nach dem Richtprozess erfolgt eine Überprüfung
und gegebenenfalls kann ein zweiter Richtprozess durchgeführt werden.
Im Gegensatz hierzu kann bei den bekannten Verfahren nur eine regelmäßig
wiederkehrende Maßabweichung der Blechteile korrigiert
werden, da keine Überprüfung nach dem Richtprozess
und vor dem Ausschleusen der Blechteile erfolgt.
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Vorteilhaft
ist hierbei, dass einstellbare Toleranzen gewährleistet
werden können, da jedes Blechteil und/oder jede Baugruppe
mittels einer inline-Messung kontrolliert wird und der Richtprozess ein
gesteuerter Richtprozess ist.
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In
einer Weiterbildung des Verfahrens wird der erste Messwert mit in
einer Datenbank gespeicherten Messwerten verglichen und die Einstellwerte für
die Richteinrichtung werden mittels eines künstlichen neuronalen
Netzes ermittelt. Die Steuereinheit weist somit Elemente der künstlichen
Intelligenz auf. Mittels des künstlichen neuronalen Netzes
ist eine Möglichkeit geschaffen einen Regler mit festen
Einstellwerten in den bekannten Anlagensteuerungen zu ersetzen durch
einen veränderbaren Einstellwert. Der einstellbare Wert
kann aufgrund des Prozessverlaufes, der aus den gespeicherten Messwerten
ermittelt werden kann, ermittelt werden. Das künstliche neuronale
Netz ist vorzugsweise auf einem Rechner, insbesondere auf einem
PC (Personal Computer) installiert, der Bestandteil der Steuereinheit
ist. Da nicht bekannt ist mit welchen Maßabweichungen die Blechteile
aus der Produktion kommen (bezeichnet als Funktion eines Prozesses),
kann das künstliche neuronale Netz besonders vorteilhaft
eingesetzt werden. Es sind viele gespeicherte Messwerte vorhanden,
aber die Funktion ist nicht bekannt.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung wird die Vermessung an mindestens
sechs Positionen am Blechteil und/oder der Baugruppe durchgeführt.
Somit können Blechteile und/oder Baugruppen mit einer komplexen
Form und Geometrie vermessen werden. In weiteren Ausführungsformen
der Vorrichtung können auch Sensoren an mehr als sechs
Positionen vorgesehen sein. Die Vermessung erfolgt bevorzugt berührungslos.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird jeder
Messwert gespeichert und protokolliert. Die gespeicherten Messwerte können
zum Vergleich mit den aktuell gemessenen ersten und zweiten Messwerten
herangezogen werden. Dadurch kann eine sich ändernde Qualität
des Blechteils und/oder der Baugruppe, insbesondere eine sich stetig
verschlechternde Qualität mit größeren
Maßabweichungen sofort erkannt werden. Es ist ferner eine
Dokumentation der in der Linie durchgeführten Richt- und
Messprozesse gewährleistet.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung ist eine Lernphase des künstlichen
neuronalen Netzes, in der mindestens hundert Blechteile und/oder
Baugruppen in der Vorrichtung vermessen und gerichtet werden, vorgesehen.
Bevorzugt sind es mehrere hundert Blechteile und/oder Baugruppen.
Nach der Lernphase kann die Vorrichtung dann selbstständig
arbeiten und es ist eine vollautomatische Vorrichtung geschaffen.
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In
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Korrigieren
der Form eines Blechteils und/oder einer Baugruppe, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, weist die die zentrale Steuereinheit
eine Datenbank und ein künstliches neuronales Netz auf.
Die Vorrichtung weist ferner eine Messeinrichtung, eine Richteinrichtung
und andere Einrichtungen der zentralen Steuereinheit zum Steuern
und Regeln der Vorrichtung auf. Die in der Messeinrichtung gemessenen
Messwerte die Maßabweichung der Blechteile und/oder Baugruppen
betreffend, können mit in der Datenbank gespeicherten Messwerten
früherer vermessener Blechteile verglichen werden und ein
Einstellwert für die Richtstation zum Korrigieren der Form
der Blechteile und/oder Baugruppen kann ermittelt werden. Somit
können auch von der allgemeinen Maßabweichung
verschiedene Maßabweichungen durch angepasste Einstellwerte
korrigiert werden. Im Unterschied dazu konnten bekannte Richtstationen
nur mit fest eingestellten Einstellwerten arbeiten und dadurch nur
wiederkehrende Maßabweichungen der Blechteile und/oder
Baugruppen korrigieren.
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In
einer Weiterbildung der Vorrichtung wird der Einstellwert für
die Richteinrichtung mittels des künstlichen neuronalen
Netzes ermittelt. Hierbei wird insbesondere ein erster vor dem Richtprozess
ermittelter Messwert oder ein zweiter nach dem Richtprozess ermittelter
mit in der Datenbank gespeicherten Messwerten verglichen wird, wobei
die Messwerte jeweils die Maßabweichungen des Blechteils
und/oder der Baugruppe betreffen. Mittels des zweiten Messwertes
wird überprüft, ob der Richtprozess erfolgreich
war oder ob das Blechteil und/oder die Baugruppe noch Maßabweichungen
aufweist. Sind noch Maßabweichungen, die durch Vergleichen
mit im Datenspeicher abgelegter Messwerte ermittelt werden, vorhanden,
wird ein erneuter Richtprozess durchgeführt. Ist keine
Maßabweichung mehr feststellbar, wird das Blechteil und/oder
die Baugruppe ausgeschleust und kann für den weiteren Karosseriezusammenbau
verwendet werden. Das künstliche neuronale Netz erlaubt
eine schnelle Ermittelung des Einstellwertes unter Berücksichtigung
der Maßabweichungen bereits vermessener und gerichteter Blechteile
und/oder Baugruppen, die in der Datenbank gespeichert sind.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung weist die Messeinrichtung
mindestens sechs Sensoren, insbesondere Optosensoren auf. Mittels Optosensoren
ist eine berührungslose Vermessung des Blechteils und/oder
der Baugruppe mit einer komplexen Form und Geometrie ermöglicht.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung weist die Richteinrichtung elektrisch
ansteuerbare Stelleinrichtungen, insbesondere elektrische Stellantriebe
auf. Der in der Steuereinheit ermittelte Einstellwert wird beispielsweise
per Datenleitung an die Stellantriebe gesendet, die ein dementsprechendes
Richten des Blechteils und/oder der Baugruppen im Richtprozess durchführen.
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In
einer günstigen Ausgestaltung weist die Vorrichtung in
der Steuereinheit eine Schutzkreissteuerung auf. Die Vorrichtung
bildet zusammen mit der Anlagensteuerung, dem Rechner, dem künstlichen
neuronalen Netzwerk, dem Datenspeicher und der Schutzkreissteuerung
die Steuereinheit.
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Die
Steuereinheit für eine Vorrichtung zum Korrigieren von
Blechteilen und/oder Baugruppen, weist einen Datenspeicher und ein
künstliches neuronales Netz zum Ermitteln eines Einstellwertes
für eine Richteinrichtung der Vorrichtung auf. Im Datenspeicher
können von einer Messeinrichtung ermittelte Messwerte gespeichert
werden. Das neuronale Netz ermittelt die Einstellwerte für
die Stellantriebe der Richteinrichtung. Bevorzugt weist die Steuereinheit
ferner einen Rechner und eine Anlagensteuerung der Mess- und der
Richteinrichtung auf.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Figuren der Zeichnung näher
beschrieben, aus denen sich auch unabhängig von der Zusammenfassung
in den Patentansprüchen weitere Merkmale, Einzelheiten
und Vorteile der Erfindung ergeben.
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Es
zeigen in schematischer Darstellung:
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1 eine
schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Korrigieren der Form von Blechteilen und/oder Bauteilen;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Richtmoduls in Draufsicht;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Richtmoduls in Draufsicht aus einer anderen Perspektive, und
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4 ein
Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Gleiche
oder im Wesentlichen gleich bleibende Elemente werden in den Figuren
jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum
Korrigieren der Form eines Blechteils und/oder einer Baugruppe.
Die Vorrichtung 10 weist eine Messeinrichtung 12,
mindestens eine als Richtmodul bezeichnete Richteinrichtung 14,
eine Anlagensteuerung 16, einen Rechner 18, ein
künstliches neuronales Netz 20, einen Datenspeicher 22 und eine
Schutzkreissteuerung 24 auf. Die Anlagensteuerung 16,
der Rechner 18, der Datenspeicher 22 und das künstliche
neuronale Netz 20 bilden eine Steuereinheit der Vorrichtung 10.
Das Richtmodul 14 weist Stelleinrichtungen, bevorzugt elektrisch
ansteuerbare Stellantriebe (nicht dargestellt) auf. Die Anlagensteuerung 16 dient
der Steuerung der Datenaufnahme der Messeinrichtung 12 und
der Steuerung und Regelung der Stellantriebe. Die Anlagensteuerung 16 bekommt
ihre Einstellwerte für die Stellantriebe von einem Rechner 18,
der mit einem neuronalen Netz 20 verbunden ist. Die von
der Messeinrichtung 12 aufgenommenen Messwerte werden auf
einem Datenspeicher 22 gespeichert und bilden eine Datenbank
von Messwerten. Im künstlichen neuronalen Netz 20 werden
die Einstellwerte für die Stellantriebe zum Richten des
Blechteils und/oder der Baugruppe ermittelt und an die Anlagensteuerung 16 weitergegeben.
Die Doppelpfeile 26, 28, 30 und 32 stellen
jeweils die Kommunikationspfade zwischen dem Rechner 18,
dem neuronalen Netz 20, dem Datenspeicher 22,
der Schutzkreissteuerung 24 und der Anlagensteuerung 16 dar.
Die Linien 34 stellen die elektrischen Verbindungen zwischen
der Messeinrichtung 12 und der Anlagensteuerung 16 dar
und die Linien 36 stellen die elektrischen Verbindungen
zwischen dem Richtmodul 14 und der Anlagensteuerung 16 dar.
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2 zeigt
ein Richtmodul 14 mit Spannern 38 und Stellantrieben 40.
In die Spanner 38 wird das zu richtende Blechteil oder
die Baugruppe eingespannt (nicht dargestellt). In 2 sind
weitere hier nicht näher beschriebene Elemente des Richtmoduls 14 gezeigt.
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3 zeigt
ein Richtmodul 14 aus einer anderen Perspektive, bei dem
Sensoren 42 der Messeinrichtung 12 gezeigt sind.
Ferner ist eine Führung 44 erkennbar. Vorzugsweise
sind sechs Sensoren 42 vorgesehen, es können aber
auch mehr Sensoren 42 am Blechteil oder an der Baugruppe
angeordnet sein. Die Sensoren 42 sind vorzugsweise Optosensoren zur
berührungslosen Vermessung des Blechteils und/oder der
Baugruppe (nicht dargestellt).
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In 4 ist
das erfindungsgemäße Verfahren schematisch als
Ablaufdiagramm dargestellt. Im ersten Verfahrensschritt 46 wird
das Blechteil und/oder die Baugruppe bereitgestellt, in das Richtmodul 14 eingelegt
und der Spanner 38 wird geschlossen. Im zweiten Verfahrensschritt 48 wird
das Blechteil und/oder die Baugruppe mittels der Sensoren 42 der
Messeinrichtung 12 vermessen und ein erster Messwert ermittelt.
Der Messwert wird in dem Datenspeicher 22 gespeichert.
Um den Richtprozess durchzuführen, wird eine Ist-Position
angefahren. Im nächsten Verfahrensschritt 50 wird
ein Einstellwert für die Stellantriebe 40 mittels
des künstlichen neuronalen Netzes 20 ermittelt
und an die Anlagensteuerung 16 über den Kommunikationspfad 30 weitergegeben.
Im nächsten Verfahrensschritt 52 wird der Richtprozess
durchgeführt, das Blechteil wird überdruckt. Im
Verfahrensschritt 54 wird die Soll-Position angefahren,
die Richtspanner 38 geöffnet und das Blechteil
und/oder die Baugruppe freigefahren. Im Verfahrensschritt 56 wird
das gerichtete Blechteil und/oder die Baugruppe mittels der Sensoren 42 erneut
vermessen. Im Verfahrensschritt 58 wird der gemessene zweite
Messwert mit im Datenspeicher 22 gespeicherten Messwerten
im Rechner 18 verglichen und im künstlichen neuronalen
Netz 20 wird ein neuer Einstellwert für die Stellantriebe 40 ermittelt,
falls eine Maßabweichung festgestellt wird. Das Verfahren
wird mit Verfahrensschritt 50 weitergeführt. Wird im
Rechner 18 keine Maßabweichung festgestellt, wird
das Blechteil im Verfahrensschritt 60 ausgeschleust.
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Alle
Messvorgänge werden im Datenspeicher 22 gespeichert,
protokolliert und dokumentiert. Der Richtprozess ist ein iterativer
Prozess, bei dem sich Messvorgänge und Richtvorgänge
abwechseln, und zwar solange bis das Blechteil und/oder die Baugruppe
keine Maßabweichung mehr aufweist. Alle Blechteile und/oder
Baugruppen weisen nach dem Verlassen der Vorrichtung 10 eine
Maßgenauigkeit der Form auf und können im weiteren
Prozess, beispielsweise dem Zusammenbau einer Fahrzeugkarosserie
verwendet werden. Die Vorrichtung 10 ist eine lernende
Vorrichtung mit künstlicher Intelligenz, die nach einigen
hundert gespeicherten Vermessungs- und Richtprozessen als selbstständige
Einheit arbeitet.
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- 10
- Vorrichtung
zum Korrigieren der Form von Blechteilen und/oder Baugruppen
- 12
- Messeinrichtung
- 14
- Richteinrichtung
- 16
- Anlagensteuerung
- 18
- Rechner
- 20
- künstliches
neuronales Netz
- 22
- Datenspeicher
- 24
- Schutzkreissteuerung
- 26
- Kommunikationspfad
zwischen Rechner und neuronalem Netz
- 28
- Kommunikationspfad
zwischen neuronalem Netz und Datenspeicher
- 30
- Kommunikationspfad
zwischen dem Rechner und der Anlagensteuerung
- 32
- Kommunikationspfad
zwischen der Anlagensteuerung und der Schutzkreissteuerung
- 34
- elektrische
Leitungen zwischen der Anlagensteuerung und der Messeinrichtung
- 36
- elektrische
Leitungen zwischen der Anlagensteuerung und der Richteinrichtung
- 38
- Spanner
- 40
- Stellantriebe
- 42
- Sensor
- 44
- Führung
- 46
- erster
Verfahrensschritt
- 48
- zweiter
Verfahrensschritt
- 50
- dritter
Verfahrensschritt
- 52
- vierter
Verfahrensschritt
- 54
- fünfter
Verfahrensschritt
- 56
- sechster
Verfahrensschritt
- 58
- siebenter
Verfahrensschritt:
- 60
- achter
Verfahrensschritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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