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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung mit der Nummer 61/847,049, die am 16. Juli 2013 eingereicht wurde, wobei deren vollständiger Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme hier mit aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Detektion von Urethan, das auf ein Werkstück aufgetragen wurde, und insbesondere die automatisierte Infrarot-Detektion des Auftragens von Urethan auf ein Werkstück, um ein nicht korrektes Auftragen des Urethans zu detektieren.
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Während des Einbaus eines feststehenden Fensters, etwa einer Windschutzscheibe oder einer Heckscheibe, bei einem Fahrzeugmontageprozess in einer Montagefabrik kann ein automatisierter Prozess verwendet werden, um ein Urethanbett um einen Umfang des Fensters herum aufzutragen. Das Fenster wird dann an einer Fahrzeugstruktur montiert, was manuell oder durch einen Roboter innerhalb einer kurzen Zeitspanne bewerkstelligt werden kann. Das Urethan klebt dann an der Struktur fest. Dieser Montageprozess wird verwendet, um den Umfang der Scheibe an der Struktur sowohl zu befestigen, als auch damit abzudichten. Bei einer korrekten Installation wird das Urethan eine wasserdichte Abdichtung um den gesamten Umfang herum bereitstellen und ein Rückhaltevermögen des Fensters sicherstellen, das Kraftfahrzeuganforderungen genügt.
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Wenn die Urethanauftragung jedoch nicht passend ist, kann sich die Möglichkeit für ein Lecken oder eine Klebestärke ergeben, die geringer als gewünscht ist. Folglich gab es mehrere Versuche, einen automatisierten Prozess zu verwenden, der das Urethan unmittelbar nach dem Auftragen und vor der Montage an dem Fahrzeug untersucht. Ein derartiges Inspektionssystem umfasste eine mechanische Vorrichtung, die sich entlang des Urethanbettes bewegt und einen Lichtstrahl und Sensoren verwendet, um ein korrektes/nicht korrektes Auftragen des Betts zu untersuchen und zu detektieren. Dieser Systemtyp war jedoch allgemein anfällig für Wartungsprobleme aufgrund dessen, dass das Urethan auf die Sensoren gelangt und diese blockiert, aufgrund von Kabelverschleißproblemen wegen der Bewegung um den Umfang jeder Fensterscheibe herum, während die Untersuchung stattfindet, aufgrund von Fahrzeugerfassungssystemen, welche bereits an der Scheibe montiert sind und die im Weg stehen, und aufgrund von Störungsproblemen wegen der Biegung der Fensterscheibe. Außerdem kann das Bewegen eines Sensors entlang der gesamten Bettlänge mehr Zeit erfordern, als bei einem Montageprozess wünschenswert ist.
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Zusätzlich sind visuelle Inspektionen des Auftragens von Urethan auf Kraftfahrzeugscheiben, aufgrund eines Mangels an visuellem Kontrast zwischen dem Urethan und der Scheibe allgemein nicht besonders gut brauchbar. Dieser Kontrastmangel zwischen dem verwendeten Urethan und der Scheibe ist beabsichtigt, um ästhetische Probleme für Fahrzeuginsassen zu vermeiden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Ausführungsform betrachtet ein Verfahren zum Auftragen von Urethan auf ein Werkstück, das die Schritte umfasst, dass: ein Bett aus Urethan auf eine vorbestimmte Stelle einer Oberfläche des Werkstücks aufgetragen wird; die Oberfläche zu einer Infrarotdetektionsvorrichtung hin orientiert wird; ein Infrarotbild der Oberfläche und des Bettes erzeugt wird; und festgestellt wird, ob das aufgetragene Bett einer vorbestimmten Anforderung genügt.
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Eine Ausführungsform betrachtet ein System zum Auftragen von Urethan auf ein Werkstück. Das System kann einen Roboter, der so ausgestaltet ist, dass er das Werkstück für das Auftragen von Urethan festhält, eine Urethanauftragevorrichtung, die ein Bett aus Urethan auf das Werkstück aufträgt, eine Infrarotdetektionsvorrichtung, die ein Infrarotbild des Werkstücks nach dem Auftragen des Urethans erzeugt, und einen Controller umfassen, der feststellt, ob das Auftragen des Betts einer vorbestimmten Anforderung genügt.
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Ein Vorteil einer Ausführungsform besteht darin, dass eine automatisierte Untersuchung des Auftragens von Urethan um einen Umfang herum schnell und leicht bewerkstelligt werden kann, und ohne dass Wartungs- oder Störungsprobleme auftreten. Aufgrund der schnellen und genauen Untersuchung können nicht korrekte Auftragungen von Urethan detektiert und korrigiert werden, wodurch eine Fenstermontage sichergestellt wird, die die Wahrscheinlichkeit für Wasserlecks minimiert und eine korrekte Klebestärke des Fensters an der Struktur sicherstellt. Die Untersuchung und die korrekte Installation beim ersten Mal kann auch zu Kosteneinsparungen bei den Gesamtkosten der Fahrzeugmontage führen.
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Ein zusätzlicher Vorteil einer Ausführungsform besteht darin, dass die automatisierte Untersuchung des Auftragens von Urethan eine größere Produktvariation bei den Fensterformen ermöglichen kann, die installiert werden, und weniger Wartung des Untersuchungssystems benötigt.
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Außerdem kann die Untersuchung des Bettes nach einem vollständigen Auftragezyklus ausgeführt werden (d. h. nachdem ein Bett um den gesamten Umfang der Scheibe herum platziert wurde), was die Genauigkeit beim Detektieren von Fehlern beim Auftragen des Bettes erhöhen kann.
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Darüber hinaus kann die Infrarotdetektionsvorrichtung stationär sein und von der Urethanverteilungshardware beabstandet sein, wodurch das Risiko einer Verschmutzung des Sensors verringert wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Ansicht eines Systems zum Auftragen und Detektieren von Urethan, und eines Fensters mit einem frischen Urethanauftrag um den Umfang des Fensters herum, das von einem Roboter getragen wird, vor der Montage des Fensters an einer Struktur.
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2 ist eine schematische Ansicht eines Temperaturbilds des Fensters mit dem frischen Urethanauftrag um den Umfang des Fensters herum vor dem Montieren des Fensters an einer Struktur.
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3 ist eine schematische Ansicht eines verarbeiteten Temperaturbilds eines frischen Urethanauftrags um den Umfang des Fensters herum, wobei ein fehlerhaftes Auftragen von Urethan veranschaulicht ist, vor der Montage des Fensters an einer Struktur.
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4 ist eine schematische Ansicht des Fensters, das an einer Struktur montiert ist, etwa einer Fahrzeugstruktur.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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1 veranschaulicht schematisch ein System 20 zum Auftragen und Detektieren von Urethan. Ein Roboterabschnitt 22 des Systems 20 kann einen Roboter 24 mit einem Arm 26 umfassen, der Stützelemente 28, etwa Saugnäpfe, zum temporären Festhalten, Anheben und Bewegen eines Werkstücks 30, etwa eines Fensters aufweist. Der Roboter 24 kann durch einen Controller 32 gesteuert werden. Dieser Roboterabschnitt 22 des Systems 20 und dessen Steuerung kann herkömmlich sein, falls das gewünscht ist, und wird daher hier nicht in weiterem Detail erörtert. Das Werkstück 30 kann beispielsweise eine Windschutzscheibe, eine Heckscheibe oder ein anderes feststehendes Fenster sein, das an einer Fahrzeugstruktur montiert wird.
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Das System 20 kann außerdem eine Urethanauftragevorrichtung 34 mit einer Düse 36 zum Verteilen von Urethan 38 um einen Umfang 40 des Werkstücks 30 herum umfassen. Die Auftragevorrichtung 34 kann in Koordination mit dem Roboter 22 gesteuert werden, um das Urethan 38 auf das Werkstück 30 aufzutragen. Diese Auftragevorrichtung 34 und deren Steuerung können ebenfalls herkömmlich sein, falls das gewünscht ist, und werden daher hier nicht in weiterem Detail erörtert.
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Das System 20 kann außerdem einen Infrarotdetektionsabschnitt 42 umfassen, welcher mit dem Controller 32 in Kommunikation stehen kann. Dieser Controller kann ein einzelner Controller sein oder aus mehreren Controllern bestehen, die in Kommunikation zueinander stehen, und kann aus verschiedenen Kombinationen von Hardware und Software hergestellt sein, wie dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt ist. Der Detektionsabschnitt 42 kann eine Infrarotkamera 44 umfassen, die sich in dem allgemeinen Bereich befindet, bei dem das Urethan 38 aufgetragen wird. Die Kamera 44 ist vorzugsweise an einer Position angeordnet, bei der der Roboter 24 das Werkstück 30 anheben kann, unmittelbar nachdem das Urethan 38 aufgetragen wurde, und die Seite mit dem aufgetragenen Urethan zu der Kamera 44 hin orientieren. Die Kamera 44 steht in Verbindung mit dem Controller 32, sodass die Infrarotbilder von dem Controller 32 empfangen werden. Der Controller 32 und/oder der Infrarotdetektionsabschnitt 42 umfassen eine Ausgabevorrichtung 46, bei der die Ergebnisse einer Infrarotabtastung des Urethans 38 an einen Arbeiter in der Montagefabrik übermittelt werden. Diese Ausgabevorrichtung 46 kann visuell, akustisch oder mit beidem kommunizieren, um den Status der Urethanauftragung und -Untersuchung anzuzeigen.
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Die Arbeitsweise des Systems 20 zum Auftragen und Detektieren von Urethan wird nun mit Bezug auf 1–3 erörtert. Bei dieser Erörterung ist das Werkstück 30 ein Fenster, das gerade auf einer Fahrzeugstruktur installiert wird. Der Roboter 24 bewegt den Arm 26 derart, dass die Saugnäpfe 28 gegen das Fenster 30 gedrückt und aktiviert werden, um an dem Fenster 30 anzuhaften. Falls es gewünscht ist, können andere Mechanismen zum Festhalten des Fensters 30 anstelle von Saugnäpfen verwendet werden. Dann wird das Fenster 30 angehoben und zu der Urethanauftragevorrichtung 34 bewegt.
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An dieser Stelle werden der Arm 26, die Auftragevorrichtung 34, die Auftragevorrichtungsdüse 36 oder eine Kombination aus den dreien relativ zueinander bewegt, sodass Urethan 38 verteilt wird, während sich die Düse 36 um die Peripherie 40 des Fensters 30 herum bewegt, um ein Bett zu bilden. Das heißt, abhängig von der gewünschten Einrichtung des Systems kann die Urethanauftragevorrichtung 34 relativ zu dem Fenster 30 bewegt werden, während das Fenster 30 stationär gehalten wird, wobei der Roboter 24 das Fenster 30 relativ zu einer stationären Urethanauftragevorrichtung 34 bewegen kann, oder die beiden können sich relativ zueinander während des Prozesses des Auftragens von Urethan bewegen.
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Dann hebt der Arm 26 die Scheibe 30 an und hält die Oberfläche 48 der Scheibe 38, auf die das Urethan 30 aufgetragen ist, zu der Infrarotkammer 44 hin. Dieses System 20 ermöglicht, dass die Infrarotkamera 44 stationär ist, wenn dies gewünscht wird. Diese Orientierung zu der Kamera 44 hin tritt vorzugsweise innerhalb von etwa 30 Sekunden nach dem Beenden des Auftragens des Urethans 38 auf. Dies liegt daran, dass der Auftrageprozess dazu führt, dass die Temperatur des Urethans 38 über die Raumtemperatur ansteigt, welche in etwa die Temperatur der Scheibe 30 ist. Aber je länger sich das Urethan 38 auf der Scheibe 30 befindet, bevor ein Infrarotbild aufgenommen wird, desto näher wird das Urethan 38 bei der Raumtemperatur sein, wodurch der Kontrast im Infrarotbild zwischen dem Urethan 38 und der Scheibe 30 reduziert wird. Diese anfängliche Temperaturdifferenz kann beispielsweise etwa dreißig Grad Fahrenheit (siebzehn Grad C) über der Raumtemperatur betragen.
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Die Kamera 44 nimmt ein Infrarotbild 50, von der Scheibe 30 mit dem aufgetragenen Urethan 38 auf, wie in 2 veranschaulicht ist, und übermittelt dieses Bild an den Controller 32. Das Urethan 38 mit höherer Temperatur wird in dem Bild getrennt von der Scheibe 30 mit allgemeiner Raumtemperatur erscheinen, welche als helle Bereiche (Urethan) und dunkle Bereiche (Fenster und Umgebung bei Raumtemperatur) im Infrarotbild erscheinen können. Dann analysiert der Controller das Bild 50, um zu detektieren, ob das Auftragen akzeptabel gewesen ist oder fehlerhaft ist.
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2 zeigt das Infrarotbild 50 mit einem Bett aus Urethan 38 mit einer kontinuierlichen, relativ einheitlichen Breite um den Umfang 40 des Fensters 30 herum. Dieses Bild zeigt das akzeptable (gewünschte) Bett aus Urethan 38 zum Abdichten und Befestigen des Fensters 30. Die speziellen Konturen, Breiten und Formen des akzeptablen Urethanbetts 38 können von einer speziellen Größe und Form eines Fensters zum nächsten variieren, aber eine akzeptable Einheitlichkeit und Kontinuität des Betts für das korrekte Auftragen einer Dichtung und Befestigung ist dem Fachmann bekannt.
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3 zeigt ein Bild 52 mit einem defekten (nicht akzeptablen) Urethanbett 38 um den Umfang 40 des Fensters 30 herum, wobei die Auftragung des Betts einer vorbestimmten Anforderung nicht genügt. Beispielsweise kann es einen Spalt 56 im Urethanbett 38 geben (nicht kontinuierlich) oder einen Spalt mit einem Fortsatz 58, an dem das Urethanbett 38 von dem Fenster 30 weg nach unten hängt (nicht kontinuierlich und Bett weicht von der Strecke ab), oder eine Blase (Verdickung) 60, bei der es entweder zu viel Urethan gibt oder dieses von dem Umfang 40 des Fensters 30 weg verschmiert wurde (zu breit), wodurch es einer oder mehrerer dieser vorbestimmten Anforderungen nicht genügt. Dies sind nur Beispiele, da es andere vorbestimmte Anforderungen zur Konformität des Bettes geben kann, um die gewünschte Haftung und/oder Abdichtung sicherzustellen. Folglich zeigen sich beispielsweise dunkle Bereiche in dem Temperaturbild dort, wo Urethan (helle Bereiche) erscheinen sollten, oder helle Bereiche, die zu breit sind. Wieder können die speziellen Konturen, Breiten und Formen des bzw. der Defekte, die ein defektes Urethanbett 38 anzeigen, von einer speziellen Größe und Form des Fensters zur nächsten variieren, aber eine akzeptable Einheitlichkeit und Kontinuität des Betts zum korrekten Auftragen der Abdichtung und Befestigung ist dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt.
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Die Infrarotkamera 44 stellt das Infrarotbild schnell bereit und dieses Bild detektiert die Größe, Form und Kontinuität des speziellen Betts 38 auf dem entsprechenden Fenster 30 akkurat. Dies ermöglicht eine schnelle automatisierte Feststellung, ob das aufgetragene Urethanbett akzeptabel oder defekt ist. Beispielsweise können der Roboterprozess und die Untersuchung durch die Temperaturkamera nur zwei Sekunden benötigen, um das Urethanbett 38 zu untersuchen.
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Außerdem kann die Infrarotkamera 44 während dieses Prozesses bei einer Distanz von dem Fenster 30 gehalten werden, die wesentlich genug ist, um die Wahrscheinlichkeit zu vermeiden, dass Urethan auf die Kamera selbst gelangt. Dies kann potentielle Stillstandzeiten zum Reinigen der Untersuchungsausrüstung minimieren. Außerdem kann die Kamera 44 durch das Beibehalten dieser Distanz ein Infrarotbild aufnehmen, das das gesamte Fenster 30 und Bett 38 in nur einem Bild umfasst, das die vollständige Analyse des Betts in einem Bild ermöglicht, während außerdem die Untersuchungszeit minimiert wird. Außerdem ermöglicht dies das leichte Anpassen der Untersuchung auf Fenster mit anderer Größe und Form, da die Kamera 44 während der Untersuchung bei einer Distanz angeordnet sein kann.
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Wenn die Urethanauftragung, wie in 4 veranschaulicht ist, als akzeptabel detektiert wird, dann bewegt der Arm 26 die Scheibe 30 in Position für entweder eine automatisierte oder eine manuelle Installation der Scheibe 30 auf einer Struktur, etwa einer Fahrzeugstruktur 54. An dieser Stelle haftet das Urethan 38 dann an der Struktur 54 an, um die Scheibe 30 an der Struktur 54 sowohl um den Umfang herum abzudichten als auch zu befestigen.
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Wenn die Urethanauftragung als nicht akzeptabel detektiert wird, dann kann irgendeine Art von Fehlermeldung von der Ausgabevorrichtung an den Montagearbeiter übermittelt werden. Dieser Arbeiter kann dann geeignete Schritte ergreifen, um sicherzustellen, dass ein Fenster 30 mit einer defekten Urethanbettauftragung nicht an der Fahrzeugstruktur 54 montiert wird, und um eine Wartung an dem System 20 auszuführen, die zum Korrigieren des Fehlers benötigt wird.
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Obwohl bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, wird der Fachmann auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung, die durch die folgenden Ansprüche definiert wird, in die Praxis umzusetzen.
