DE102012209317A1 - Exhaust system production plant for manufacturing exhaust system for internal combustion engine, has measuring device that is provided with optical measuring device having sensor for sensing exhaust system with light - Google Patents
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Abstract
Description
Abgasanlagen von Brennkraftmaschinen umfassen üblicherweise mehrere Bauteile, wie z. Bsp. Rohre, Schalldämpfer, Partikelfilter, Katalysatoren, die zusammengebaut werden müssen, um die fertige Abgasanlage zu bilden. Dieser Zusammenbau der einzelnen Komponenten zur kompletten Abgasanlage erfolgt dabei in einer Abgasanlagenfertigungsstätte, wobei zum Verbinden der einzelnen Bauteile üblicherweise Schweißverbindungen verwendet werden. Eine derartige Fertigung ist mit Montagetoleranzen behaftet, so dass es am Ende der Fertigung erforderlich ist, die Geometrie der hergestellten Abgasanlage zu überprüfen. Abhängig von dieser Überprüfung kann dann eine Nachbearbeitung erforderlich sein. Exhaust systems of internal combustion engines usually comprise several components, such. Eg pipes, mufflers, particulate filters, catalysts that need to be assembled to form the finished exhaust system. This assembly of the individual components to the complete exhaust system is carried out in an exhaust system manufacturing plant, wherein for connecting the individual components usually welded joints are used. Such a production is subject to assembly tolerances, so that it is necessary at the end of the production to check the geometry of the exhaust system produced. Depending on this review, post-processing may be required.
Die Überprüfung der Geometrie der gefertigten Abgasanlage kann bspw. mit Hilfe von Schablonen durchgeführt werden. Die Herstellung derartiger Schablonen ist vergleichsweise aufwendig, da sie im Grunde sämtliche Montagetoleranzen berücksichtigen müssen. Ferner führen geringe Konstruktionsänderungen innerhalb der Abgasanlage zu einer aufwendigen Nachbearbeitung der Schablonen. Regelmäßig müssen sogar neue Schablonen erzeugt werden. Desweiteren gestaltet sich die Überprüfung der Geometrie der gefertigten Abgasanlage mit Hilfe von Schablonen vergleichsweise umständlich und zeitaufwendig, da eine vorbestimmte Relativlage zwischen Abgasanlage und Schablone exakt eingehalten werden muss. Schließlich hängt das Ergebnis der Überprüfung oft stark von der Sorgfalt des jeweiligen Mitarbeiters ab, der die Überprüfung mithilfe der Schablone durchführt. The checking of the geometry of the manufactured exhaust system can be carried out, for example, with the aid of templates. The production of such templates is relatively expensive, since they have to consider basically all mounting tolerances. Furthermore, minor design changes within the exhaust system lead to a costly reworking of the templates. Regularly even new templates have to be created. Furthermore, the verification of the geometry of the manufactured exhaust system using templates designed comparatively cumbersome and time-consuming, since a predetermined relative position between exhaust system and template must be maintained exactly. After all, the result of the review often depends heavily on the care taken by the individual reviewer using the template.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für die Fertigung von Abgasanlagen einen Weg aufzuzeigen, der die Qualitätssicherung vereinfacht.The present invention addresses the problem of finding a way for the manufacture of exhaust systems, which simplifies the quality assurance.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zum Vermessen der Abgasanlagen eine Messvorrichtung zu verwenden, die eine optische Messeinrichtung umfasst. Eine derartige optische Messeinrichtung führt somit eine optische Abtastung der gefertigten Abgasanlage durch und kann somit optisch ein dreidimensionales Bild der gefertigten Abgasanlage generieren, das dann mit einem Referenzbild verglichen werden kann, das in einem entsprechenden Speicher der Messvorrichtung hinterlegt ist. Somit lassen sich die Toleranzen rechnerisch überprüfen. Die Vorteile liegen auf der Hand, da eine derartige optische Messvorrichtung mit hoher Genauigkeit arbeiten kann und dabei weitgehend unabhängig ist von der Sorgfalt des jeweiligen Mitarbeiters. Auch ist es nicht zwingend erforderlich, eine vorbestimmte Relativlage für die zu vermessende Abgasanlage genau einzuhalten. Vielmehr kann es ausreichen, eine gewünschte Relativlage der Abgasanlage vergleichsweise grob einzuhalten. Ferner lassen sich Konstruktionsänderungen durch eine entsprechende Anpassung des hinterlegten Referenzmodells einfach integrieren. Insbesondere kann die Messvorrichtung zur Erzeugung des Referenzbilds grundsätzlich mit dem gleichen Datensatz arbeiten, der auch den Fertigungsstationen der Fertigungsstätte zur Verfügung steht. The invention is based on the general idea to use for measuring the exhaust systems, a measuring device comprising an optical measuring device. Such an optical measuring device thus performs an optical scanning of the manufactured exhaust system and can thus optically generate a three-dimensional image of the manufactured exhaust system, which can then be compared with a reference image, which is stored in a corresponding memory of the measuring device. Thus, the tolerances can be checked by calculation. The advantages are obvious, since such an optical measuring device can work with high accuracy and is largely independent of the care of the respective employee. It is also not absolutely necessary to adhere precisely to a predetermined relative position for the exhaust system to be measured. Rather, it may be sufficient to maintain a desired relative position of the exhaust system comparatively coarse. Furthermore, design changes can be easily integrated by a corresponding adaptation of the stored reference model. In particular, the measuring device for generating the reference image can basically work with the same data set, which is also available to the production stations of the production facility.
Besonders zweckmäßig ist dabei eine Ausführungsform, bei der die optische Messeinrichtung einen optischen Sensor zum Abtasten der Abgasanlage mit Licht aufweist. Eine derartige Lichtabtastung wird insbesondere dadurch realisiert, dass zum einen Licht auf die Abgasanlage abgestrahlt wird und dass zum anderen an der Abgasanlage reflektiertes Licht detektiert bzw. sensiert wird. Auf diese Weise kann das digitale dreidimensionale Abbild der zu vermessenden Abgasanlage generiert werden. Particularly useful is an embodiment in which the optical measuring device has an optical sensor for scanning the exhaust system with light. Such a light scanning is realized, in particular, by emitting light onto the exhaust system and by detecting or sensing light reflected from the exhaust system. In this way, the digital three-dimensional image of the exhaust system to be measured can be generated.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Sensor zum Emittieren einer Streifenlichtprojektion ausgestaltet sein. Bei einer Streifenlichtprojektion wird das Licht streifenförmig abgestrahlt, wobei die Streifen exakt vorbestimmte Abstände besitzen, wodurch ein genaues Abmessen der Abgasanlage vereinfacht ist. According to an advantageous embodiment, the sensor may be designed to emit a striped light projection. In a strip light projection, the light is emitted in strips, wherein the strips have exactly predetermined distances, whereby an accurate measurement of the exhaust system is simplified.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Sensor zum Emittieren von codiertem Licht ausgestaltet sein. Bei der Verwendung von codiertem Licht kann dem Lichtstrahl eine Zusatzinformation aufmoduliert werden, die ebenfalls eine exakte Vermessung unterstützt. In an alternative embodiment, the sensor may be configured to emit coded light. When using coded light, additional information can be modulated onto the light beam, which also supports an exact measurement.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Messvorrichtung einen Roboter aufweisen, der einen räumlich verstellbaren Roboterarm aufweist, der den Sensor trägt und diesen beim Vermessen einer Abgasanlage relativ zur Abgasanlage bewegt. Mit anderen Worten, mit Hilfe eines Roboters bzw. Roboterarms kann der Sensor beim Vermessen der Abgasanlage relativ zur Abgasanlage bewegt werden, wodurch das Erzeugen eines dreidimensionalen Bildes der Abgasanlage vereinfacht ist. In another advantageous embodiment, the measuring device may comprise a robot having a spatially adjustable robot arm, which carries the sensor and moves it when measuring an exhaust system relative to the exhaust system. In other words, with the aid of a robot or robot arm, the sensor can be moved when measuring the exhaust system relative to the exhaust system, whereby the generation of a three-dimensional image of the exhaust system is simplified.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die Messvorrichtung einen Messplatz aufweisen, in dem eine zu vermessende Abgasanlage platziert werden kann und in dem die Lichtabtastung erfolgt. Ein derartiger Messplatz kann das Messergebnis der Lichtabtastung erheblich verbessern. Zum einen wird sichergestellt, dass sich die Abgasanlage vollständig in einem Messbereich der Messvorrichtung befindet. Zum anderen kann der Messplatz bspw. so gestaltet sein, dass sich stets ein ausreichender Kontrast zur Abgasanlage einstellt, was ebenfalls für eine scharfe bzw. exakte Konturbildung im dreidimensionalen Bild vorteilhaft ist. In another embodiment, the measuring device may have a measuring station in which an exhaust system to be measured can be placed and in which the light scanning takes place. Such a measuring station can considerably improve the measurement result of the light scanning. On the one hand, it is ensured that the exhaust system is completely within a measuring range of the measuring device. On the other hand, the measuring station can, for example, be designed in this way be that always sets a sufficient contrast to the exhaust system, which is also advantageous for a sharp or exact contour formation in the three-dimensional image.
Bei einer speziellen Weiterbildung kann die Messvorrichtung eine Fahrbahn aufweisen, die eine lineare Verstellung zwischen dem vorstehend genannten Roboter und dem vorstehend genannten Messplatz ermöglicht. Bei einer derartigen Bauform lassen sich auch vergleichsweise große Abgasanlagen einfach und exakt vermessen. Beispielsweise kann hierbei der Messplatz stationär sein, so dass dann der Roboter mobil ist und relativ zum Messplatz entlang der Fahrbahn linear verstellt wird. Alternativ kann auch der Roboter stationär sein, während dann der Messplatz entlang der Fahrbahn relativ zum Roboter linear verstellbar ist. In a specific development, the measuring device may have a roadway which allows a linear adjustment between the above-mentioned robot and the aforementioned measuring station. In such a design, comparatively large exhaust systems can be measured easily and accurately. For example, in this case the measuring station can be stationary, so that then the robot is mobile and is adjusted linearly relative to the measuring station along the roadway. Alternatively, the robot can be stationary, while then the measuring station along the roadway relative to the robot is linearly adjustable.
Zusätzlich oder alternativ kann die Messvorrichtung einen Drehtisch aufweisen, der den vorstehend genannten Messplatz trägt und der relativ zum vorstehend genannten Roboter drehbar ist. Bei kleineren Abgasanlagen können diese auf dem Messplatz platziert werden und mit Hilfe des Drehtisches relativ zum Roboter gedreht werden, um ein dreidimensionales digitales Bild zu generieren. Additionally or alternatively, the measuring device may comprise a turntable which carries the aforementioned measuring station and which is rotatable relative to the above-mentioned robot. For smaller exhaust systems, these can be placed on the measuring station and rotated with the help of the turntable relative to the robot to generate a three-dimensional digital image.
Bei einer anderen Ausführungsform, bei der zumindest ein Messplatz der vorstehend beschriebenen Art vorhanden ist, kann die Messvorrichtung zumindest eine Positionierhilfe aufweisen, die am Messplatz angeordnet ist und die auf die zu vermessende Abgasanlage abgestimmt ist, und zwar derart, dass die Abgasanlage beim Platzieren im Messplatz zum Einnehmen einer vorbestimmten Relativlage an der Positionierhilfe ausrichtbar ist. Zwar kann mit Hilfe der Lichtabtastung und einer geeigneten relativen Verstellbarkeit zwischen Sensor und Abgasanlage ein dreidimensionales Abbild von der Abgasanlage unabhängig von der Relativlage zwischen Abgasanlage und Messplatz generiert werden, jedoch hat sich gezeigt, dass die Verwendung einer zumindest grob vorbestimmten Relativlage hierfür besonders vorteilhaft ist. Beispielsweise sorgt die Positionierhilfe dafür, dass die zu vermessende Abgasanlage vollständig im Messplatz platziert wird. Dabei muss diese vorbestimmte Relativlage nur ungefähr, nicht jedoch exakt eingehalten werden, was eine derartige Positionierhilfe deutlich von einer konventionellen Prüfschablone unterscheidet. In another embodiment, in which at least one measuring station of the type described above is present, the measuring device may have at least one positioning aid, which is arranged at the measuring station and which is tuned to the exhaust system to be measured, in such a way that the exhaust system when placing in Measuring station for taking a predetermined relative position on the positioning aid can be aligned. Although a three-dimensional image of the exhaust system can be generated independently of the relative position between exhaust system and measuring station with the aid of light scanning and a suitable relative adjustability between sensor and exhaust system, it has been shown that the use of an at least roughly predetermined relative position is particularly advantageous for this purpose. For example, the positioning aid ensures that the exhaust system to be measured is placed completely in the measuring station. In this case, this predetermined relative position must be maintained only approximately, but not exactly, which distinguishes such a positioning clearly from a conventional test template.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann eine Fertigungslinie vorgesehen sein, die mehrere aufeinander folgende Fertigungsstationen aufweist, wobei eine dieser Fertigungsstationen die vorstehend beschriebene Messvorrichtung bildet. Mit anderen Worten, die Abgasanlagenfertigungsstätte umfasst eine Fertigungslinie, die zumindest eine Fertigungsstation aufweist, in der wenigstens zwei Bauteile zusammengebaut werden, um die Abgasanlage oder zumindest einen Bestandteil der Abgasanlage zu bilden. Auf diese Fertigungsstation
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch, Show, in each case schematically,
Entsprechend
Gemäß
Die Messvorrichtung
Die Messvorrichtung
Im Beispiel der
Im Beispiel der
Die Messvorrichtung
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