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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Head-up-Display-Moduls in ein Fahrzeug.
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Mittels eines Head-up-Displays können Fahrzeug- und Verkehrsinformationen auf eine Windschutzscheibe projiziert werden, welche vom Fahrer, ohne den fließenden Verkehr außer Acht zu lassen, gelesen werden können.
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Um ein klar lesbares und flimmerfreies Bild zu generieren, bedarf es einer sehr geringen Toleranz zwischen dem Head-up-Display und der Windschutzscheibe. Durch Fertigungstoleranzen einer Karosserie eines Fahrzeugs, der Cockpitbaugruppe und der Windschutzscheibe kann in der industriellen Fertigung eine meist unscharfe Darstellung der Projektion resultieren. Als Cockpitbaugruppe kann eine vormontierte Baueinheit für ein Cockpit eines Fahrzeugs bezeichnet werden. Daher ist eine zusätzliche Justierstation notwendig, welche sehr aufwändig und kostenintensiv ist. Weiterhin erfordert ein nicht korrekter Verbau eines Head-up-Displays meist eine mehrstündige Nacharbeit und eine neue Windschutzscheibe.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2013 008 496 A1 ist ein Verfahren zum Einstellen eines Head-up-Displays für einen Kraftwagen bekannt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Ermitteln der Raumlage des Head-up-Displays; Bestimmen einer Abweichung zwischen der ermittelten Raumlage und einer vorgegebenen Referenzraumlage; Ermitteln wenigstens eines Korrekturwertes zum Ansteuern des Head-up-Displays, mittels welchem ein sich aufgrund der Abweichung der Raumlage von der Referenzraumlage ergebender Projektionsfehler des Head-up-Displays auf einen vorgegebenen Wert reduziert wird; Speichern des Korrekturwertes in einem Steuergerät zum Steuern des Head-up-Displays. In einer Ausführungsform kann die Raumlage des Head-up-Displays durch Messung vorgegebener Punkte am Rohbau des Kraftwagens ermittelt werden.
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Bei dem in der
DE 10 2013 008 496 A1 beschriebenen Verfahren wird jedoch eine Fehllage des Cockpits, in welchem das Head-up-Display integriert ist, bei der Ermittlung des Korrekturwertes nicht berücksichtigt.
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Daher besteht die Möglichkeit, dass die Maßkette unterbrochen wird und nicht mehr zusammenhängend verarbeitet werden kann.
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Aus der
DE 10 2013 017 629 A1 sind eine Festlegungsstruktur einer Informationsanzeigevorrichtung und ein Verfahren zum Festlegen einer Informationsanzeigevorrichtung bekannt. Das Verfahren zum Festlegen einer Informationsanzeigevorrichtung an einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs umfasst die Schritte: Festlegen der Informationsanzeigevorrichtung an einem oberen Abschnitt einer Messgeräteeinheit, welche an dem Armaturenbrett vorgesehen wird, so dass ein Anzeigeabschnitt der Informationsanzeigevorrichtung vor einer Anzeigeoberfläche der Messgeräteeinheit positioniert wird und eine obere Fläche bzw. Seite des Anzeigeabschnitts fähig ist, eine Designfläche darzustellen; und Festlegen eines vorderen Endabschnitts der Anzeigeinformationsvorrichtung auf einem Abstützträger, um durch den Abstützträger abgestützt zu werden.
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Aus der
DE 10 2011 008 299 A1 sind ein Verfahren zur Montage eines Cockpit-Modulteils sowie eine Messvorrichtung zur Montage eines solchen Cockpit-Modulteils bekannt. Das Verfahren zur Montage eines Cockpit-Modulteils in einer Karosserie eines Personenkraftwagens umfasst die Schritte: Erfassen wenigstens eines ersten Bezugspunkts, welcher eine Lage eines zu montierenden Türinnenverkleidungsteil relativ zur Karosserie charakterisiert, Erfassen wenigstens eines zweiten Bezugspunkts, welcher eine Lage des zu montierenden Cockpit-Modulteils relativ zur Karosserie charakterisiert, Ermitteln einer Abweichung einer Ist-Relation von einer Soll-Relation der beiden Bezugspunkte zueinander, Ermitteln wenigstens eines Korrekturwerts zur Kompensation der Abweichung, Montieren des Cockpit-Modulteils in der Karosserie unter Kompensation der Abweichung anhand des Korrekturwerts.
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Aus der
DE 10 2007 057 065 A1 ist ein Verfahren zum Vermitteln eines eine Instrumententafel umfassendes Cockpitmoduls in einem Kraftwagen bekannt. Das Verfahren umfasst die Schritte: Einsetzen des Cockpitmoduls in den Innenraum des Kraftwagens; zumindest einmaliges Messen eines seitlichen Abstandes zwischen einer jeweiligen Messstelle, insbesondere einer äußeren Stirnseite, der Instrumententafel und einer zugeordneten Messstelle, insbesondere einer Seitenwand, der Kraftwagenkarosserie; und Vermitteln des Cockpitmoduls in Fahrzeugquerrichtung anhand der gemessenen seitlichen Abstände, falls diese von entsprechenden Sollabständen abweichen. Als karosserieseitige Messstelle kann das Türscharnier gewählt werden.
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Aus der
DE 10 2007 057 065 A1 ist die Ermittlung von Messpunkten an einem linken und einem rechten Türscharnier an einer Karosserie des Fahrzeugs zur Positionierung der Cockpitbaugruppe bekannt. Zudem sind eine Positionierung und ein Einbau der Cockpitbaugruppe aufgrund der ermittelten Messpunkte an dem linken und dem rechten Türscharnier an der Karosserie bekannt.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem eine Einhaltung einer toleranzreduzierten Maßkette gewährleistet wird.
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Lösung der Aufgabe
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Die Erfindung wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Vorteile der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei der Montage aufgrund einer spielbehafteten Lagerung der Karosserie auf dem Montageband und durch fertigungstechnische Verbautoleranzen, beispielsweise aufgrund einer toleranzbehafteten Positioniergenauigkeit von Montagerobotern, bei nicht durchgängiger Messtechnik ein Fehlverbau resultieren kann.
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Daher werden zur Einhaltung einer toleranzreduzierten Maßkette bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für jedes einzubauende Head-up-Display-Modul die Ist-Positionen der Komponenten bestimmt, die für eine optimale Ausrichtung/Positionierung des Spiegels des Head-up-Display-Moduls zur Windschutzscheibe, die die Projektionsfläche bietet, erforderlich sind.
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Zu diesen Komponenten zählen:
- • das linke und rechte Türscharnier, anhand derer die Cockpitbaugruppe in der Karosserie positioniert und eingebaut wird,
- • der Windschutzscheibenrahmen der Karosserie, auf den die Windschutzscheibe mittels einer sog. Kleberaupe (Klebstoffstrang, welcher entlang des gesamten Umfangs der Windschutzscheibe 3 aufgetragen wird) geklebt wird, sowie
- • die Windschutzscheibe mit dem Projektionsfeld.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum automatisierten Einbau eines Head-up-Display-Moduls in ein Fahrzeug umfasst folgende Schritte:
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Schritt 1:
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Ermittlung von Messpunkten an einem linken und einem rechten Türscharnier an einer Karosserie des Fahrzeugs zur Positionierung der Cockpitbaugruppe. Ermittlung von Messpunkten an einem Windschutzscheibenrahmen der Karosserie zur Auflage einer an der Karosserie zu befestigenden Windschutzscheibe. Mittels der Messpunkte können die Ist-Positionen der beiden Türscharniere sowie des Windschutzscheibenrahmens bestimmt werden.
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Schritt 2:
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Positionierung und Einbau der Cockpitbaugruppe aufgrund der in Schritt 1 ermittelten Messpunkte an dem linken und dem rechten Türscharnier an der Karosserie.
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Schritt 3:
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Ermittlung von Messpunkten an der Windschutzscheibe zur Auflage an den Windschutzscheibenrahmen der Karosserie und von Messpunkten eines tatsächlichen Projektionsfeldes auf der Windschutzscheibe. Mittels der Messpunkte die Ist-Positionen der Windschutzscheibe sowie des Projektionsfeldes bestimmt werden.
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Schritt 4:
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Positionierung und Einbau des Head-up-Display-Moduls an die Cockpitbaugruppe aufgrund der in den Schritten 1 und 3 ermittelten Messpunkte.
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Schritt 5:
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Auftragen einer Kleberaupe auf den Rand der Windschutzscheibe, wobei die Stärke der Kleberaupe aufgrund der in den Schritten 1 und 3 ermittelten Messpunkte an dem Windschutzscheibenrahmen und die Windschutzscheibe gewählt wird.
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Schritt 6:
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Positionierung und Einbau der Windschutzscheibe an den Windschutzscheibenrahmen der Karosserie aufgrund der in den Schritten 1 und 3 ermittelten Messpunkte.
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Die Messpunkte dienen zur Bestimmung der Ist-Positionen, wobei die ermittelten Koordinaten zur Steuerung von Montagerobotern verwendet werden können. Zur Steuerung der Montageroboter können vorab ermittelte und gespeicherte Soll-Positionen als Referenzpunkte mittels geeigneter Messtechnik angefahren, die Ist-Positionen ermittelt, und anhand eines Abgleichs der Soll-Position von der Ist-Position ein Korrekturwert zur Steuerung der Montageroboter ermittelt werden. Mittels der Montageroboter können die Cockpitbaugruppe, das Head-up-Display-Modul und die Windschutzscheibe in das Fahrzeug eingebaut werden.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine durchgängig verwertbare Maßkette gewährleistet. Weitere Vorteile des Verfahrens bestehen in einer geringen Toleranz, in einer Einsparung von Nachjustiereinheiten, in einer Erhöhung der Prozesssicherheit sowie der Senkung der Produktions- und Fertigungskosten. Zudem ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine aufwendige elektrische verfahrbare Spiegeleinheit zur reinen Fokussierung nicht notwendig. Dieser Vorteil ermöglicht eine einfachere Spiegelaufhängung im Head-up-Display-Modul, die Schwingungen durch Fahreinflüsse robuster unterdrücken kann (sog. Bildstabilisierung im Fahrbetrieb). Weiterhin ist ein plattformübergreifender Mixverbau möglich, d. h. ein Verbau in verschiedenen Fahrzeugtypen mit verschiedenen Lagen des Head-up-Display-Moduls auf einer Montagelinie.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden in Schritt 1 die Messpunkte optisch ermittelt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird in Schritt 2 die Cockpitbaugruppe mittels eines Manipulators in eine Einbaulage positioniert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden in Schritt 3 die Messpunkte optisch ermittelt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird in Schritt 4 das Head-up-Display-Modul mittels dreidimensionaler Toleranzausgleichselemente an einen Modulträger der Cockpitbaugruppe eingebaut. Ein dreidimensionales Toleranzausgleichselement ist beispielsweise eine Käfigmutter mit Schwimmung in X-Y-Richtung des Fahrzeug-Koordinatensystems.
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Zeichnungen
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Es zeigen:
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1: eine schematische Draufsicht auf eine Karosserie eines Fahrzeugs;
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2: eine schematische Seitenansicht auf die Karosserie mit einer einzubauenden Cockpitbaugruppe;
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3: eine schematische Seitenansicht auf die Karosserie mit einer eingebauten Cockpitbaugruppe;
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4: eine schematische Draufsicht auf eine Windschutzscheibe;
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5: eine perspektivische Ansicht auf ein Head-up-Display-Modul;
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6: eine Draufsicht auf das in 5 dargestellte Head-up-Display-Modul;
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7: eine perspektivische Ansicht auf einen Ausschnitt der Cockpitbaugruppe;
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8: eine perspektivische Ansicht auf den Einbau des Head-up-Display-Moduls.
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In 1 ist eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Karosserie 1 eines Fahrzeugs dargestellt. Das Fahrzeug kann auch ein Nutzfahrzeug oder ein landwirtschaftliches Fahrzeug sein. An der Karosserie 1 werden zwei Messpunkte M1, M2 an jeweils einem nicht dargestellten linken und rechten Türscharnier sowie sechs Messpunkte M3, M4, M5, M6, M7 und M8 zur Auflage einer nicht dargestellten Windschutzscheibe an einen Windschutzscheibenrahmen 2 ermittelt. Die Messpunkte M1 bis M8 werden optisch vermessen werden. Die ermittelten Koordinaten der Messpunkte M1 bis M8 können zur Steuerung von Montagerobotern verwendet werden. Mittels optischer Messtechnik werden Referenzpunkte, die Soll-Positionen darstellen, an den beiden Türscharnieren und an dem Windschutzscheibenrahmen 2 angefahren, die Ist-Positionen ermittelt, und anhand eines jeweiligen Abgleichs der Soll-Position von der Ist-Position ein Korrekturwert zur Steuerung der Montageroboter ermittelt.
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Die 2 und 3 zeigen eine schematische linke Seitenansicht auf einen Ausschnitt der Karosserie 1. Eine Cockpitbaugruppe 3 ist in 2 in einer Einbaulage und in 3 nach dem Einbau dargestellt. Die Positionierung der Cockpitbaugruppe 3 (ohne ein Head-up-Display-Modul) in der Karosserie 1 erfolgt aufgrund der Messpunkte M1 und M2 an den beiden Türscharnieren. Anhand der beiden Ist-Positionen der Türscharniere kann die Cockpitbaugruppe 3 unter Einhaltung von Fugenmaßen in die Karosserie 1 eingebaut werden.
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In 4 ist eine Windschutzscheibe 4 schematisch dargestellt. An der Windschutzscheibe 4 werden sechs Messpunkte M9, M10, M11, M12, M13 und M14 zur Auflage an der Karosserie 1 erfasst. Für ein tatsächliches Projektionsfeld 5 werden vier Messpunkte M15, M16, M17 und M18 erfasst. Die Messpunkte M9 bis M18 werden optisch ermittelt. Die ermittelten Koordinaten der Messpunkte M9 bis M18 können zur Steuerung von Montagerobotern verwendet werden. Mittels optischer Messtechnik werden Referenzpunkte, die Soll-Positionen darstellen, für die Windschutzscheibe 4 und das Projektionsfeld 5 angefahren, die Ist-Positionen ermittelt, und anhand eines jeweiligen Abgleichs der Soll-Position von der Ist-Position ein Korrekturwert zur Steuerung der Montageroboter ermittelt.
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Um die Windschutzscheibe 4 in die Karosserie 1 zu kleben, wird diese in dem Randbereich, in welchem die Windschutzscheibe 4 mit dem Windschutzscheibenrahmen 2 der Karosserie 1 aufliegen wird, mit einer nicht dargestellten Kleberaupe versehen. Anhand der ermittelten Messpunkte M3 bis M14 wird die Stärke und ggf. die geometrische Position (beispielsweise der Neigungswinkel) gewählt. Zwischen den Messpunkten M3 bis M14 wird die Stärke der Kleberaupe interpoliert.
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In den 5 bis 8 ist ein Head-up-Display-Modul 6 zum Einbau in die Cockpitbaugruppe 3 dargestellt. Das Head-up-Display-Modul 6 umfasst vier zweidimensionale Toleranzausgleichselemente 7, die eine schwimmende Lagerung in X-Y-Richtung (des Fahrzeug-Koordinatensystems) ermöglichen. Die Cockpitbaugruppe 3 umfasst einen Modulträger 8 zur Aufnahme des Head-up-Display-Moduls 6. Der Modulträger 8 umfasst vier eindimensionale Toleranzausgleichselemente 9 in Z-Richtung (des Fahrzeug-Koordinatensystems). Die zweidimensionalen Toleranzausgleichselemente 7 und die eindimensionalen Toleranzausgleichelemente 9 bilden somit dreidimensionale Toleranzausgleichselemente, mittels derer das Head-up-Display-Modul 6 an den Modulträger 8 der Cockpitbaugruppe 3 eingebaut werden kann. Zudem kann das Head-up-Display-Modul 6 weitere nicht dargestellte Feinjustierelemente aufweisen, mittels derer eine Einstellung nach dem Einbau, beispielsweise für Reparaturfälle der Windschutzscheibe, erfolgen kann.
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Das Head-up-Display-Modul 6 wird mittels eines Roboters 10 über dem Modulträger 8 der Cockpitbaugruppe 3 positioniert und anschließend eingebaut.
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Nach dem Einbau des Head-up-Display-Moduls 6 wird die Windschutzscheibe 4 in den Windschutzscheibenrahmen 2 der Karosserie 1 geklebt.
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Mittels der erfassten Messpunkte M1 bis M18 lassen sich montagespezifische Toleranzverschiebungen herleiten. Durch eine übergreifende Messtechnik wird eine Qualitätssteigerung erzielt.
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Die erfassten Messpunkte M1 bis M18 werden ausschließlich für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gespeichert. Nach Abschluss der Bandmontage können diese gelöscht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Karosserie
- 2
- Windschutzscheibenrahmen
- 3
- Cockpitmodul
- 4
- Windschutzscheibe
- 5
- Projektionsfeld
- 6
- Head-up-Display-Modul
- 7
- zweidimensionales Toleranzausgleichselement
- 8
- Modulträger
- 9
- eindimensionales Toleranzausgleichselement
- 10
- Roboter
- M1
- Messpunkt
- M2
- Messpunkt
- M3
- Messpunkt
- M4
- Messpunkt
- M5
- Messpunkt
- M6
- Messpunkt
- M7
- Messpunkt
- M8
- Messpunkt
- M9
- Messpunkt
- M10
- Messpunkt
- M11
- Messpunkt
- M12
- Messpunkt
- M13
- Messpunkt
- M14
- Messpunkt
- M15
- Messpunkt
- M16
- Messpunkt
- M17
- Messpunkt
- M18
- Messpunkt
