DE102020108680B4

DE102020108680B4 - Method and arrangement for the surface treatment of a workpiece

Info

Publication number: DE102020108680B4
Application number: DE102020108680.6A
Authority: DE
Inventors: Victor Schmadalla; Stephan Walter; Bianca Gehrig; Severin Hönle; Jan-Oliver Brassel; Hannah Pulli; Jürgen FLEISCHER
Original assignee: Audi AG; Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Current assignee: Audi AG; Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2022-06-15
Anticipated expiration: 2040-03-31
Also published as: DE102020108680A1

Abstract

Verfahren (100) zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks (1) mit folgenden Schritten:Erfassen und Analyse einer dreidimensionalen Geometrie des Werkstücks (1) bezüglich eventueller Oberflächenfehler, Ableiten eines Änderungsbedarfs an der Oberfläche (3) des Werkstücks (1) basierend auf Referenzdaten eines erkannten Oberflächenfehlers und einer fehlerfreien Solloberfläche, wobei topografische Kenngrößen des erkannten Oberflächenfehlers und basierend auf diesen topografischen Kenngrößen topografische Kenngrößen der fehlerfreien Solloberfläche als Referenzdaten ermittelt werden, wobei basierend auf den topografischen Kenngrößen des erkannten Oberflächenfehlers und der fehlerfreien Solloberfläche der Änderungsbedarfs an der Oberfläche des Werkstücks (1) abgeleitet wird, wobei die topografischen Kenngrößen des Oberflächenfehlers zur Bestimmung und Zuordnung zu einer Fehlerklasse analysiert werden, wobei die topografischen Kenngrößen der Solloberfläche im Bereich des Oberflächenfehlers basierend auf den topografischen Kenngrößen des korrespondierenden Oberflächenfehlers und der ermittelten Fehlerklasse ermittelt werden, wobei bei der Ermittlung der Solloberfläche ein erforderlicher Oberflächenzustand und ein erforderliche Oberflächentopografie für einen Folgeprozess berücksichtigt werden, Erstellen von mindestens einem lokalen Bearbeitungsprozess mit mindestens einem Bearbeitungsschritt zur Realisierung des Änderungsbedarfs, wobei wenigstens einer der Bearbeitungsschritte ein Schleifvorgang für einen ermittelten Materialabtrag ist, welcher bezüglich seiner Schleifparameter variabel ist, Erstellen eines Roboterprogramms zum Umsetzen des mindestens einen lokalen Bearbeitungsprozesses mittels mindestens einem geeigneten Werkzeug (12), Abarbeiten des Roboterprogramms an einer geeigneten Bearbeitungsstation (19), in welcher das Werkstück (1) entsprechend dem Änderungsbedarf automatisch bearbeitet wird,wobei in Abhängigkeit von werkstückspezifischen Prozessgrenzen die Schleifparameter so berechnet und eingestellt werden, dass während des Schleifvorgangs eine Erwärmung des Werkstücks (1) im Bereich des Oberflächenfehlers unter einem vorgebbaren Temperaturwert bleibt.Method (100) for the surface treatment of a workpiece (1) with the following steps: detecting and analyzing a three-dimensional geometry of the workpiece (1) with regard to possible surface defects, deriving a need for a change to the surface (3) of the workpiece (1) based on reference data of a detected surface defect and a defect-free target surface, topographical parameters of the detected surface defect and, based on these topographical parameters, topographical parameters of the defect-free target surface being determined as reference data, wherein based on the topographical parameters of the detected surface defect and the defect-free target surface, the change requirement on the surface of the workpiece (1) is derived, with the topographical parameters of the surface defect being analyzed for determination and assignment to a defect class, with the topographical parameters of the target surface in the area of the surface defect ba based on the topographical parameters of the corresponding surface defect and the defect class determined, with a required surface condition and a required surface topography for a subsequent process being taken into account when determining the target surface, creating at least one local machining process with at least one machining step to implement the change requirement, wherein at least one of the machining steps is a grinding process for a determined material removal, which is variable with regard to its grinding parameters, creating a robot program for implementing the at least one local machining process using at least one suitable tool (12), processing the robot program at a suitable machining station (19), in which the workpiece (1) is automatically processed according to the need for change, with the loop depending on workpiece-specific process limits f parameters are calculated and set in such a way that during the grinding process the workpiece (1) is heated up in the area of the surface defect below a predefinable temperature value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks, welche ausgeführt ist, das Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks auszuführen.The invention relates to a method for the surface treatment of a workpiece. Furthermore, the invention relates to an arrangement for the surface treatment of a workpiece, which is designed to carry out the method for the surface treatment of a workpiece.

Verfahren zur autonomen Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks, insbesondere von Karosserieaußenhautteilen für Fahrzeuge, sind in zahlreichen Variationen bekannt. Die Oberflächenqualität von Karosserieaußenhautteilen stellt ein zentrales Qualitätskriterium innerhalb der Fahrzeugherstellung, insbesondere im Premiumsegment, dar. Weitere Anforderungen wie geringe Fertigungskosten führen dabei zu einem Spannungsfeld, welches in der Kleinserienproduktion weiter verschärft wird. In der Kleinserienproduktion stehen diesem Qualitätsanspruch zudem die kleineren Stückzahlen, die hohe Fertigungsflexibilität und die möglichst geringen Investitionskosten gegenüber. Um eine hohe Flexibilität bei gleichzeitig geringen Investitionskosten zu erreichen, haben Kleinserienproduktionen häufig einen niedrigen Automatisierungsgrad. Speziell in der Einzelteilherstellung und im Karosseriebau haben die nicht automatisierten, und somit stets schwankenden Produktionsprozesse aufgrund des block- bzw. chargenweisen Kundenbedarfs negative Auswirkungen auf die Reproduzierbarkeit der Bauteilqualität. Für die Bauteiloberflächen bedeutet dies, dass die Fehlerbilder zwischen den einzelnen Bauteilen hoch variabel sind. Um die Qualität von Bauteilen zu sichern, wird die Oberflächenqualität regelmäßig in Oberflächenaudits überprüft und bei Abweichungen nachbearbeitet. Dabei wird in der Regel eine visuelle Bewertung vorgenommen, anschließend wird die Oberfläche mit einem Tasthandschuh abgetastet und zudem mit einem Abziehstein abgezogen. Eine Klassifizierung der Oberflächenfehler erfolgt beispielsweise nach entsprechenden Qualitätsrichtlinien der Fahrzeughersteller. Fällt der erkannte Oberflächenfehler in eine bestimmte Klasse, dann wird das Werkstück nachgearbeitet. Die Fertigstellung der Karosserieoberflächen mit kundentauglicher Qualität erfolgt in der Regel manuell durch Ausbeulen, Feilen, Schleifen und Exzentern.Methods for the autonomous surface treatment of a workpiece, in particular body shell parts for vehicles, are known in numerous variations. The surface quality of outer body skin parts is a central quality criterion within vehicle manufacture, especially in the premium segment. Other requirements such as low production costs lead to a conflict that is further aggravated in small series production. In small-series production, this demand for quality is offset by smaller quantities, high production flexibility and the lowest possible investment costs. In order to achieve high flexibility with low investment costs at the same time, small series productions often have a low degree of automation. Especially in the production of individual parts and in body construction, the non-automated and therefore constantly fluctuating production processes have a negative impact on the reproducibility of the component quality due to the block or batch-wise customer requirements. For the component surfaces, this means that the error patterns between the individual components are highly variable. In order to ensure the quality of components, the surface quality is regularly checked in surface audits and reworked in the event of deviations. As a rule, a visual assessment is carried out, then the surface is scanned with a tactile glove and also honed with a whetstone. The surface defects are classified, for example, according to the vehicle manufacturer's quality guidelines. If the detected surface defect falls into a specific class, the workpiece is reworked. The completion of the body surfaces with customer-suitable quality is usually done manually by bulging, filing, grinding and eccentrics.

Als nachteilig ist bei der visuellen Bewertung der Oberfläche kann hierbei die Subjektivität des Menschen angesehen werden. Zudem sind Ergebnisse nur bedingt reproduzierbar. Außerdem ist die Durchgängigkeit der Prozesskette nicht automatisiert umgesetzt.The subjectivity of the human being can be regarded as disadvantageous in the visual evaluation of the surface. In addition, results are only partially reproducible. In addition, the consistency of the process chain is not implemented automatically.

Aus der US2015/0290764 A1 sind ein Verfahren und ein System zum Beobachten und Überwachen der thermischen Eigenschaften eines Bearbeitungsvorgangs, wie beispielsweise eines Oberflächenveredelungsvorgangs bekannt, der an einem Werkstück ausgeführt wird. Der Oberflächenveredelungsvorgang kann an dem Werkstück durchgeführt werden, um einen Oberflächenfehler, wie beispielsweise eine Trennlinie auf einer Oberfläche des Werkstücks zu beseitigen und/oder um dem Werkstück eine spiegelglatte Oberfläche zu verleihen. Hierbei wird eine Emissionsschicht auf das Werkstück aufgebracht, um das thermische Emissionsvermögen des Werkstücks zu erhöhen. Zudem kann eine Endbearbeitungsfläche sowie ein zur Endbearbeitung verwendetes Werkzeug und/oder Schmiermittel überwacht werden. Des Weiteren kann während der Bearbeitung ein thermisches Profil der Oberfläche des Werkstücks, der Endbearbeitungsoberfläche und/oder des Schmiermittels erstellt werden und der Endbearbeitungsvorgang in Reaktion auf die überwachten thermischen Eigenschaften modifiziert werden, um das Auftreten von Defekten zu verhindern und die Wirksamkeit des Endbearbeitungsvorgangs zu verbessern.From the US2015/0290764 A1 discloses a method and system for observing and monitoring the thermal properties of a machining operation, such as a surface finishing operation, performed on a workpiece. The surface finishing operation may be performed on the workpiece to eliminate a surface defect such as a parting line on a surface of the workpiece and/or to impart a mirror finish to the workpiece. Here, an emissive coating is applied to the workpiece to increase the thermal emissivity of the workpiece. In addition, a finishing surface as well as a tool and/or lubricant used for finishing can be monitored. Furthermore, during processing, a thermal profile of the surface of the workpiece, the finishing surface, and/or the lubricant can be created and the finishing operation modified in response to the monitored thermal properties to prevent the occurrence of defects and improve the effectiveness of the finishing operation .

Aus der DE 10 2016 224 683 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung und Bewertung der thermischen Randzoneneigenschaften während der Bearbeitung an einer Oberfläche eines mittels Schleifen bearbeiteten Werkstücks bekannt, bei dem eine Oberfläche eines Werkstücks, das aus zumindest an der bearbeiteten Oberfläche aus einem ferromagnetischen Werkstoff gebildet ist, mit einem Schleifwerkzeug bearbeitet wird. Während der Bearbeitung wird durch den mechanischen Kontakt das Werkstück angeregt und durch diese Anregung eine im Werkstück sich ausbreitende Schallwelle erzeugt, die mit magnetostriktiven Bloch-Wänden wechselwirkt, wobei durch diese Anregung Ummagnetisierungsvorgänge ausgelöst werden, die in mindestens einem Magnetfeldsensor eine elektrische Spannung induzieren. Dabei ist die Größe dieser induzierten elektrischen Spannung von den Randzoneneigenschaften abhängig. Dabei wird/werden mit dem mindestens einen Magnetfeldsensor die Amplitude und/oder der Mittelwert der magnetischen Anregung detektiert und mit einem dementsprechenden vorgebbaren Schwellwert verglichen, wobei der mindestens eine Magnetfeldsensor an der zu bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks angeordnet ist.From the DE 10 2016 224 683 A1 a method and a device for monitoring and evaluating the thermal surface zone properties during machining on a surface of a workpiece machined by means of grinding are known, in which a surface of a workpiece, which is formed from at least the machined surface of a ferromagnetic material, with a grinding tool is processed. During processing, the workpiece is stimulated by the mechanical contact and this stimulation generates a sound wave that propagates in the workpiece and interacts with magnetostrictive Bloch walls. This stimulation triggers magnetization processes that induce an electrical voltage in at least one magnetic field sensor. The size of this induced electrical voltage depends on the properties of the edge zone. The amplitude and/or the mean value of the magnetic excitation is/are detected with the at least one magnetic field sensor and compared with a corresponding predefinable threshold value, the at least one magnetic field sensor being arranged on the workpiece surface to be machined.

Aus der US 2003/0139836 A1 ist ein Verfahren zum Erfassen und Reparieren von Lackfehlern an einer Fahrzeugkarosserie bekannt. Das Verfahren umfasst ein Ermitteln von Lackdefektdaten unter Verwendung einer elektronischen Abbildung der Fahrzeugkarosserie, wobei auf die elektronische Bildgebung mit Fahrzeug-CAD-Daten Bezug genommen wird, um dreidimensionale Lackdefektkoordinaten für jeden Lackfehler zu entwickeln. Zudem werden Lackdefektdaten und der Lackdefektkoordinaten bezogen auf die Fahrzeugkarosserie gespeichert und basierend auf den Lackdefektdaten und den Lackdefektkoordinaten eine Reparaturstrategie entwickelt. Anschließen werden die Lackfehler basierend auf der Reparaturstrategie unter Verwendung eines Robotersystems automatisch repariert. Das Roboterreparatursystem kann eine Mehrzahl von automatisierten Robotern umfassen, welche zur Reparatur einer großen Vielzahl von Lackfehlern geeignet sind. Diese automatisierten Roboter können eine Vielzahl von Aufgaben erfüllen, einschließlich Schleifen und Polieren des Lackdefekts.From the US 2003/0139836 A1 a method for detecting and repairing paint defects on a vehicle body is known. The method includes determining paint defect data using an electronic image of the vehicle body, the electronic imaging being referenced with vehicle CAD data to develop three-dimensional paint defect coordinates for each paint defect. In addition, paint defect data and the paint defect coordinates are stored in relation to the vehicle body and based on the paint defect data and the paint defect coordinates, a repair strategy is developed. Then, based on the repair strategy, the paint defects are automatically repaired using a robotic system. The robotic repair system may include a plurality of automated robots capable of repairing a wide variety of paint defects. These automated robots can perform a variety of tasks including grinding and polishing the paint defect.

Aus der DE 10 2015 119 240 B3 sind ein Verfahren und eine Anordnung zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks bekannt, bei welchem Defekte bzw. Fehler in einer Werkstückoberfläche automatisch erkannt werden. Das Verfahren umfasst die nachfolgenden Schritte: Optische Inspektion der Oberfläche zur Detektion von Defekten. Dreidimensionale Vermessung der Werkstückoberfläche mittels optischer Sensoren im Bereich von detektierten Defekten. Ermitteln der Topographie der Werkstückoberfläche im Bereich von zumindest einem Defekt. Ermitteln eines Parametersatzes, welcher den zumindest einen Defekt charakterisiert. Kategorisieren des zumindest einen Defekts anhand des ermittelten Parametersatzes, wobei der Defekt einer Defektkategorie zugeordnet wird. Auswahl eines Bearbeitungsprozesses abhängig von der Defektkategorie des mindestens einen Defekts, wobei jedem Bearbeitungsprozess mindestens eine Vorlage einer Bearbeitungsbahn zugeordnet ist, entlang der der Defekt bearbeitet werden soll. Ermitteln einer Bearbeitungsbahn für den zumindest einen Defekt mittels Projektion der mindestens einen Vorlage auf die Werkstückoberfläche gemäß einem CAD-Modell des Werkstücks und computergestütztes Erstellen eines Roboterprogramms zur robotergestützten Bearbeitung des zumindest einen Defekts. Die Anordnung zum automatisierten Erkennen und robotergestützten Bearbeiten von Defekten in einer Werkstückoberfläche umfasst ein optisches Inspektions- und Messsystem zur Inspektion der Oberfläche zur Detektion von Defekten sowie zur dreidimensionalen Vermessung der Werkstückoberfläche mittels optischer Sensoren im Bereich detektierter Defekte, mindestens einen Industrieroboter zur Bearbeitung der Werkstückoberfläche und eine Datenverarbeitungsanlage, welche dazu ausgebildet ist, die Topographie der Werkstückoberfläche im Bereich von zumindest einem Defekt zu ermitteln, einen Parametersatz zu ermitteln, welcher den zumindest einen Defekt charakterisiert, den zumindest einen Defekt anhand des ermittelten Parametersatzes zu kategorisieren, wobei der Defekt einer Defektkategorie zugeordnet wird, einen in einer Datenbank hinterlegten Bearbeitungsprozess abhängig von der Defektkategorie des mindestens einen Defekts auszuwählen, wobei jedem Bearbeitungsprozess mindestens eine Vorlage einer Bearbeitungsbahn zugeordnet ist, entlang der der Defekt bearbeitet werden soll, eine Bearbeitungsbahn für den zumindest einen Defekt mittels Projektion der mindestens einen Vorlage auf die Werkstückoberfläche gemäß einem CAD-Modell des Werkstücks zu ermitteln; und ein Roboterprogramm zur robotergestützten Bearbeitung des zumindest einen Defekts durch mindestens einen Industrieroboter zu erstellen.From the DE 10 2015 119 240 B3 a method and an arrangement for the surface treatment of a workpiece are known, in which defects or faults in a workpiece surface are automatically detected. The procedure includes the following steps: Optical inspection of the surface to detect defects. Three-dimensional measurement of the workpiece surface using optical sensors in the area of detected defects. Determining the topography of the workpiece surface in the area of at least one defect. Determining a parameter set that characterizes the at least one defect. Categorizing the at least one defect based on the determined set of parameters, the defect being assigned to a defect category. Selection of a machining process depending on the defect category of the at least one defect, each machining process being assigned at least one template of a machining path along which the defect is to be machined. Determining a processing path for the at least one defect by projecting the at least one template onto the workpiece surface according to a CAD model of the workpiece and computer-assisted creation of a robot program for robot-assisted processing of the at least one defect. The arrangement for the automated detection and robot-supported processing of defects in a workpiece surface comprises an optical inspection and measuring system for inspecting the surface to detect defects and for three-dimensional measurement of the workpiece surface using optical sensors in the area of detected defects, at least one industrial robot for processing the workpiece surface and a data processing system that is designed to determine the topography of the workpiece surface in the area of at least one defect, to determine a parameter set that characterizes the at least one defect, to categorize the at least one defect using the determined parameter set, with the defect being assigned to a defect category is to select a processing process stored in a database depending on the defect category of the at least one defect, with each processing process having at least one template associated processing path, along which the defect is to be processed, to determine a processing path for the at least one defect by projecting the at least one template onto the workpiece surface according to a CAD model of the workpiece; and to create a robot program for robot-assisted processing of the at least one defect by at least one industrial robot.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks und eine korrespondierende Anordnung zur Durchführung des Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks bereitzustellen, welche eine automatisierte Erkennung und Bearbeitung von Oberflächenfehlern unter Berücksichtigung von werkstückspezifischen Prozessgrenzen ermöglichen.The invention is based on the object of providing a method for processing the surface of a workpiece and a corresponding arrangement for carrying out the method for processing the surface of a workpiece, which enable automated detection and processing of surface defects, taking into account workpiece-specific process limits.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Anordnung zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a method for machining the surface of a workpiece having the features of patent claim 1 and by an arrangement for machining the surface of a workpiece having the features of patent claim 14 . Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the dependent patent claims.

Um ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks bereitzustellen, welches eine automatisierte Erkennung und Bearbeitung von Oberflächenfehlern unter Berücksichtigung von werkstückspezifischen Prozessgrenzen ermöglicht, werden in Abhängigkeit von werkstückspezifischen Prozessgrenzen Schleifparameter so berechnet und eingestellt, dass während des Schleifvorgangs eine Erwärmung des Werkstücks im Bereich des Oberflächenfehlers unter einem vorgebbaren Temperaturwert bleibt.In order to provide a method for the surface treatment of a workpiece, which enables automated detection and processing of surface defects taking into account workpiece-specific process limits, grinding parameters are calculated and adjusted depending on workpiece-specific process limits in such a way that during the grinding process the workpiece is heated in the area of the surface defect below a specified temperature value remains.

Hierbei umfasst das Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks die folgenden Schritte: Erfassen und Analyse einer dreidimensionalen Geometrie des Werkstücks bezüglich eventueller Oberflächenfehler. Ableiten eines Änderungsbedarfs an der Oberfläche des Werkstücks basierend auf Referenzdaten eines erkannten Oberflächenfehlers und einer fehlerfreien Solloberfläche. Erstellen von mindestens einem lokalen Bearbeitungsprozess mit mindestens einem Bearbeitungsschritt zur Realisierung des Änderungsbedarfs, wobei wenigstens einer der Bearbeitungsschritte ein Schleifvorgang für einen ermittelten Materialabtrag ist, welcher bezüglich seiner Schleifparameter variabel ist. Erstellen eines Roboterprogramms zum Umsetzen des mindestens einen lokalen Bearbeitungsprozesses mittels mindestens einem geeigneten Werkzeug. Abarbeiten des Roboterprogramms an einer geeigneten Bearbeitungsstation, in welcher das Werkstück entsprechend dem Änderungsbedarf automatisch bearbeitet wird. Hierbei werden topografische Kenngrößen des erkannten Oberflächenfehlers und basierend auf diesen topografischen Kenngrößen topografische Kenngrößen der fehlerfreien Solloberfläche als Referenzdaten ermittelt, wobei basierend auf den topografischen Kenngrö-ßen des erkannten Oberflächenfehlers und der fehlerfreien Solloberfläche der Änderungsbedarfs an der Oberfläche des Werkstücks abgeleitet wird. Hierbei können die topografischen Kenngrößen der Oberfläche zumindest in Bereichen des Werkstücks mit zu erwartenden Oberflächenfehlern ermittelt werden. Die die topografischen Kenngrößen umfassen beispielsweise eine beliebige Kombination aus Volumen, Fläche, Umriss, Länge, Breite, maximale Höhe, maximale Tiefe, durchschnittliche Höhe, durchschnittliche Tiefe, mittlere Krümmung und/oder Gauß'sche Krümmung der Oberfläche des Werkstücks. Zudem werden die topografischen Kenngrößen des Oberflächenfehlers zur Bestimmung und Zuordnung zu einer Fehlerklasse analysiert, wobei die topografischen Kenngrößen der Solloberfläche im Bereich des Oberflächenfehlers dann basierend auf den topografischen Kenngrößen des korrespondierenden Oberflächenfehlers und der ermittelten Fehlerklasse ermittelt wird. Dadurch können die spezifischen Bedingungen der Bearbeitung von Karosseriebauteilen aus Blech insbesondere von Blechteilen im Sichtbereich des Endkunden berücksichtigt werden. Dies betrifft sowohl die Ermittlung der Sollgeometrie als auch die Auswahl der Bearbeitungsparameter. Bei der Ermittlung der Sollgeometrie wird berücksichtigt, welcher Oberflächenzustand und welche Oberflächentopografie für den Folgeprozess erforderlich sind. Im Fall von Karosseriebauteilen ist das der Lackierprozess. Zudem kann nach der Fehleridentifikation bei der Fehlerklassifizierung nicht nur die Abweichung zu einer Sollgeometrie herangezogen, sondern auch die Wahrnehmbarkeit zugeordnet werden. Die Kombination der anschließenden Berechnung der Bearbeitungsstrategie ermöglicht einen automatisierten Ablauf der gesamten Prozesskette.Here, the method for the surface treatment of a workpiece includes the following steps: detecting and analyzing a three-dimensional geometry of the workpiece with regard to possible surface defects. Deriving a change requirement on the surface of the workpiece based on reference data of a detected surface defect and a defect-free target surface. Creation of at least one local machining process with at least one machining step to implement the change requirement, wherein at least one of the machining steps is a grinding process for a determined material removal, which is variable with regard to its grinding parameters. Creating a robot program for implementing the at least one local machining process using at least one suitable tool. Processing of the robot program at a suitable processing station in which the workpiece is automatically processed according to the need for change. Here, topographical parameters of the detected surface defect and, based on these topographical parameters, topographical parameters of the defect-free target surface are determined as reference data, with the need for changes to the surface of the workpiece being derived based on the topographical parameters of the detected surface defect and the defect-free target surface. Here, the topographical parameters of the surface can be determined at least in areas of the workpiece with surface defects to be expected. The topographical characteristics include, for example, any combination of volume, area, outline, length, width, maximum height, maximum depth, average height, average depth, mean curvature, and/or Gaussian curvature of the surface of the workpiece. In addition, the topographical parameters of the surface defect are analyzed to determine and assign them to a defect class, with the topographical parameters of the target surface in the area of the surface defect then being determined based on the topographical parameters of the corresponding surface defect and the determined defect class. As a result, the specific conditions of processing body parts made of sheet metal, in particular sheet metal parts in the end customer's field of vision, can be taken into account. This affects both the determination of the target geometry and the selection of the machining parameters. When determining the target geometry, the surface condition and surface topography required for the subsequent process are taken into account. In the case of body components, this is the painting process. In addition, after the error has been identified, not only the deviation from a target geometry can be used for error classification, but also the perceptibility can be assigned. The combination of the subsequent calculation of the processing strategy enables the entire process chain to run automatically.

Zudem wird eine Anordnung zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks vorgeschlagen, welche ein Messsystem, mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit, mindestens ein Werkzeug und mindestens einen an einer Bearbeitungsstation angeordneten Industrieroboter umfasst und ausgeführt ist, das Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks auszuführen.In addition, an arrangement for surface treatment of a workpiece is proposed, which comprises a measuring system, at least one evaluation and control unit, at least one tool and at least one industrial robot arranged at a processing station and is designed to carry out the method for surface treatment of a workpiece.

Die Auswerte- und Steuereinheit kann zur Datenverarbeitung zumindest eine Recheneinheit, welche Informationen von dem Messsystem aufbereiten und/oder verarbeiten kann, und Ansteuersignale für das mindestens eine Werkzeug und den Industrieroboter erzeugen kann, eine Speichereinheit zum Speichern von Daten bzw. Informationen und mindestens eine entsprechende Schnittstelle zum Empfangen der Informationen von dem Messsystem und zum Ausgeben der Ansteuersignale an das mindestens eine Werkzeug und den Industrieroboter aufweisen. Die mindestens eine Schnittstelle kann hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise als Signalprozessor oder Mikrocontroller ausgeführt sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Das Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks kann beispielsweise als Computerprogrammprodukt mit Programmcode ausgebildet sein. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem maschinenlesbaren Speichermedium, wie beispielsweise einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert und von der Auswerte- und Steuereinheit in Kombination mit dem Messsystem, dem mindestens einen Werkzeug und dem Industrieroboter ausgeführt werden.For data processing, the evaluation and control unit can have at least one computing unit, which can prepare and/or process information from the measuring system and can generate control signals for the at least one tool and the industrial robot, a storage unit for storing data or information and at least one corresponding Having an interface for receiving the information from the measuring system and for outputting the control signals to the at least one tool and the industrial robot. The at least one interface can be in the form of hardware and/or software. In the case of a software design, the interfaces can be software modules which are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules. The arithmetic unit can be designed as a signal processor or microcontroller, for example, with the memory unit being able to be a flash memory, an EEPROM or a magnetic memory unit. The method for the surface treatment of a workpiece can be embodied, for example, as a computer program product with program code. The computer program product can be stored on a machine-readable storage medium, such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory, and can be executed by the evaluation and control unit in combination with the measuring system, the at least one tool and the industrial robot.

Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vorzugsweise zur autonomen Oberflächenbearbeitung von Karosserieaußenhautteilen eingesetzt, welche insbesondere als dünne Blechteile ausgeführt sind. Hierbei können die Karosserieaußenhautteile beispielsweise aus Stahl oder einem Leitmetall wie Aluminium, Magnesium usw. oder einer geeigneten Metalllegierung hergestellt werden. Durch die Berechnung und Einstellung der Schleifparameter in Abhängigkeit von werkstückspezifischen Prozessgrenzen und die damit verbundene Beschränkung der Erwärmung des Werkstücks im Bereich des Oberflächenfehlers während des Schleifvorgangs, kann ein geometrischer Verzug des bearbeiteten Karosserieaußenhautteils in vorteilhafter Weise vermieden oder zumindest reduziert werden. Der vorgegebene Temperaturwert entspricht vorzugsweise einem werkstoffspezifischen Grenzwert, welcher nicht überschritten werden soll, da es ansonsten zu einem geometrischen Verzug des Werkstücks kommen kann. Dieser Verzug kann sowohl den Bearbeitungsprozess, da sich die Geometrie des Oberflächenfehlers während der Bearbeitung ändern kann, als auch die erreichbare Bauteiloberfläche nach der Bearbeitung stören, da sich ein neuer Oberflächenfehler durch die resultierenden Bauteilspannungen beim Abkühlen des Werkstücks nach der Bearbeitung ergeben kann. Die Schleifparameter können beispielsweise Drehzahl und/oder Anpressdruck und/oder Vorschub und/oder Anstellwinkel des Werkzeugs und/oder Körnung eines Schleifmittels umfassen.Embodiments of the method according to the invention are preferably used for the autonomous surface treatment of body shell parts, which are designed in particular as thin sheet metal parts. In this case, the outer body skin parts can be made, for example, from steel or a conductive metal such as aluminum, magnesium, etc., or a suitable metal alloy. By calculating and setting the grinding parameters as a function of workpiece-specific process limits and the associated limitation of heating of the workpiece in the area of the surface defect during the grinding process, geometric distortion of the machined outer body skin part can be advantageously avoided or at least reduced. The predetermined temperature value preferably corresponds to a material-specific limit value, which should not be exceeded, since otherwise geometric distortion of the workpiece can occur. This distortion can disrupt both the machining process, since the geometry of the surface defect can change during machining, and the component surface that can be reached after machining, since a new surface defect can result from the resulting component stresses when the workpiece cools down after machining. The grinding parameters can include, for example, rotational speed and/or contact pressure and/or feed and/or setting angle of the tool and/or grain size of an abrasive.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann die dreidimensionale Geometrie zumindest in Bereichen des Werkstücks mit zu erwartenden Oberflächenfehlern erfasst werden. Dadurch ist eine schnellere Erfassung und Analyse der Werkstückoberfläche möglich. Selbstverständlich kann bei Bedarf auch die dreidimensionale Geometrie des gesamten Werkstücks erfasst werden.In an advantageous embodiment of the method, the three-dimensional geometry can be recorded at least in areas of the workpiece with surface defects that are to be expected. This enables faster acquisition and analysis of the workpiece surface. Of course, if required, the three-dimensional geometry of the entire workpiece can also be recorded.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann bei der Ableitung eines Änderungsbedarfs auch der Grad der Wahrnehmbarkeit des korrespondierenden Oberflächenfehlers berücksichtigt werden.In a further advantageous embodiment of the method, the degree of perceptibility of the corresponding surface defect can also be taken into account when deriving a need for change.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann in Abhängigkeit von werkstückspezifischen Prozessgrenzen die Schleifparameter so berechnet und eingestellt werden, dass während des Schleifvorgangs eine mechanische Belastung des Werkstücks im Bereich des Oberflächenfehlers unter einer vorgebbaren Kraft- und Momentbelastung bleibt. Durch die Berechnung und Einstellung der Schleifparameter in Abhängigkeit von werkstückspezifischen Prozessgrenzen und die damit verbundene Beschränkung der Kraft- und Momentbelastung des Werkstücks im Bereich des Oberflächenfehlers während des Schleifvorgangs, kann eine dauerhafte Beschädigung des bearbeiteten Karosserieaußenhautteils in vorteilhafter Weise vermieden oder zumindest reduziert werden. So kann eine übermäßige Krafteinleitung in Bauteilnormalenrichtung zu einem Eindellen des Blechs führen. Insbesondere bei dünnen, vergleichsmäßig weichen Blechwerkstoffen von Karosserieanbauteilen ist diese Krafteinleitung zu berücksichtigen.In a further advantageous embodiment of the method, the grinding parameters can be calculated and set as a function of workpiece-specific process limits such that mechanical stress on the workpiece in the area of the surface defect remains below a specifiable force and moment load during the grinding process. By calculating and setting the grinding parameters as a function of workpiece-specific process limits and the associated limitation of the force and moment load on the workpiece in the area of the surface defect during the grinding process, permanent damage to the machined outer body skin part can be advantageously avoided or at least reduced. Excessive application of force in the normal direction of the component can lead to denting of the sheet metal. This application of force must be taken into account, particularly in the case of thin, comparatively soft sheet metal materials for add-on body parts.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann in Abhängigkeit von werkstückspezifischen Prozessgrenzen ein zulässiger Grenzwert für den maximalen Materialabtrag beim Schleifen vorgegeben werden. Dadurch kann verhindert werden, dass die verbleibende Dicke des bearbeiteten Werkstücks einen Grenzwert unterschreitet. Dies dient der Sicherstellung der Bauteileigenschaften hinsichtlich Festigkeit und Steifigkeit.In a further advantageous embodiment of the method, a permissible limit value for the maximum material removal during grinding can be specified as a function of workpiece-specific process limits. This can prevent the remaining thickness of the machined workpiece from falling below a limit value. This serves to ensure the component properties in terms of strength and rigidity.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens können die werkstückspezifischen Prozessgrenzen für verschiedene Werkstücke vorab simuliert und korrespondierende Wertebereiche für die verschiedenen Werkstücke vorgegeben werden. So können beispielsweise für verschiedene Werkstücke die korrespondierenden spezifischen Prozessgrenzen abgespeichert werden. In Abhängigkeit von dem zu bearbeitenden Werkstück, können dann die spezifischen Prozessgrenzen ausgelesen und die korrespondierenden Grenzwerte für die Berechnung und der Schleifparameter vorgegeben werden.In a further advantageous embodiment of the method, the workpiece-specific process limits for different workpieces can be simulated in advance and corresponding value ranges can be specified for the different workpieces. For example, the corresponding specific process limits can be saved for different workpieces. Depending on the workpiece to be machined, the specific process limits can then be read out and the corresponding limit values for the calculation and the grinding parameters can be specified.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens können in Abhängigkeit von Prozessgrenzen eines stabilen Fertigungsprozesses dynamische Eigenschaften des mindestens einen Werkzeugs so eingestellt werden, dass eine Kombination aus Bauteilsteifigkeit und regelungstechnischer Dynamik des Werkzeugs innerhalb der Prozessgrenzen bleibt. Die Kombination aus Bauteilsteifigkeit und regelungstechnischer Dynamik des mindestens einen Werkzeugs führen zu einer Prozessgrenze, innerhalb derer ein stabiler Fertigungsprozess möglich ist. Bei Verlassen der Systemgrenzen kann ein unstabiler Prozess entstehen, der zur Entstehung von unbeabsichtigten Schwingungen einzelner Systemkomponenten führen kann. Diese können dann zu Abweichungen von der vorgegebenen Sollbearbeitung führen.In a further advantageous embodiment of the method, dynamic properties of the at least one tool can be set as a function of process limits of a stable manufacturing process such that a combination of component rigidity and control dynamics of the tool remains within the process limits. The combination of component rigidity and control engineering dynamics of the at least one tool lead to a process limit within which a stable manufacturing process is possible. Leaving the system limits can result in an unstable process that can lead to the emergence of unintentional oscillations in individual system components. These can then lead to deviations from the specified target processing.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens können mehrere geeignete Werkzeuge für das Umsetzen des mindestens einen lokalen Bearbeitungsprozesses zur Auswahl vorgesehen sein, insbesondere bei Vorhandensein von mehreren verschiedenen Oberflächenfehlern. Dadurch kann die Bearbeitung einfach an verschiedene erkannte Oberflächenfehler angepasst werden.In a further advantageous embodiment of the method, a number of suitable tools for implementing the at least one local machining process can be provided for selection, in particular when there are a number of different surface defects. This allows the processing to be easily adapted to different detected surface defects.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann der mindestens eine lokale Bearbeitungsprozess eine Bewegungsbahn für das mindestens eine Werkzeug umfassen. Dadurch kann die Nachbearbeitung der Oberfläche des Werkstücks einfach auf den erkannten Oberflächenfehler begrenzt und an dessen Form und Abmessungen angepasst werden.In a further advantageous embodiment of the method, the at least one local machining process can include a movement path for the at least one tool. As a result, the post-processing of the surface of the workpiece can be easily limited to the detected surface defect and adapted to its shape and dimensions.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann für das Roboterprogramm unter Berücksichtigung von Taktzeit, mechanischen Grenzen und Prozessgrenzen eine Bearbeitungsreihenfolge vorgegeben werden, wobei mehrere lokale Bearbeitungsprozesse zu einem Gesamtbearbeitungsprozess zusammengefasst werden können, insbesondere bei Vorhandensein von mehreren verschiedenen Oberflächenfehlern. Dadurch ist eine optimierte Nachbearbeitung von mehreren erkannten Oberflächenfehlern möglich.In a further advantageous embodiment of the method, a processing sequence can be specified for the robot program, taking into account the cycle time, mechanical limits and process limits, with several local machining processes being able to be combined into one overall machining process, particularly when there are several different surface defects. This enables optimized post-processing of several detected surface defects.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Anordnung kann das Messsystem eine dreidimensionale Geometrie des Werkstücks optisch erfassen. Zudem kann das mindestens eine Werkzeug das Werkstück bearbeiten, und der mindestens eine Industrieroboter kann das mindestens eine Werkzeug während der Bearbeitung des Werkstücks führen. Bei der Bearbeitung von mehreren erkannten Oberflächenfehlern unter Verwendung von mehreren Werkzeugen, kann der Industrieroboter die entsprechenden Werkzeuge auswählen.In an advantageous embodiment of the arrangement, the measuring system can optically record a three-dimensional geometry of the workpiece. In addition, the at least one tool can process the workpiece, and the at least one industrial robot can guide the at least one tool during the processing of the workpiece. When processing multiple detected surface defects using multiple tools, the industrial robot can select the appropriate tools.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Anordnung kann die mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit die erfasste dreidimensionale Geometrie des Werkstücks bezüglich eventueller Oberflächenfehler analysieren und topografische Kenngrößen eines erkannten Oberflächenfehlers ermitteln, dem erkannten Oberflächenfehler eine Fehlerklasse zuzuordnen, basierend auf den topografischen Kenngrößen des erkannten Oberflächenfehlers und der zugeordneten Fehlerklasse eine Topografie einer fehlerfreien Solloberfläche im Bereich des erkannten Oberflächenfehlers ermitteln und als Datensatz von topografischen Kenngrößen beschreiben und basierend auf den ermittelten topografischen Kenngrößen des erkannten Oberflächenfehlers und der fehlerfreien Solloberfläche einen Änderungsbedarf an der Oberfläche des Werkstücks ableiten. Zudem kann die mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit mindestens einen lokalen Bearbeitungsprozess mit mindestens einem Bearbeitungsschritt zur Realisierung des Änderungsbedarfs erstellen und die Schleifparameter in Abhängigkeit von werkstückspezifischen Prozessgrenzen so berechnen und einstellen, dass während des Schleifvorgangs eine Erwärmung des Werkstücks im Bereich des Oberflächenfehlers unter einem vorgebbaren Temperaturwert bleibt. Des Weiteren kann die Auswerte- und Steuereinheit ein Roboterprogramm zum Umsetzen des mindestens einen lokalen Bearbeitungsprozesses mit dem mindestens einen Werkzeug erstellen und das Roboterprogramm mit dem mindestens einen Industrieroboter in der Bearbeitungsstation automatisch abarbeiten, so dass das Werkstück durch das mindestens eine Werkzeug entsprechend dem Änderungsbedarf bearbeitet werden kann.In a further advantageous embodiment of the arrangement, the at least one evaluation and control unit can analyze the detected three-dimensional geometry of the workpiece with regard to any surface defects and determine topographical parameters of a detected surface defect, assign a defect class to the detected surface defect, based on the topographical parameters of the detected surface defect and the assigned Error class determine a topography of an error-free target surface in the area of the detected surface error and describe it as a data set of topographical parameters and based on the determined topographical parameters of the detected surface error and the error-free target surface derive a need for change on the surface of the workpiece. In addition, the at least one evaluation and control unit can create at least one local machining process with at least one machining step to implement the change requirement and calculate and set the grinding parameters depending on workpiece-specific process limits in such a way that during the grinding process the workpiece is heated in the area of the surface defect below a specified level temperature value remains. Furthermore, the evaluation and control unit can create a robot program for implementing the at least one local machining process with the at least one tool and automatically process the robot program with the at least one industrial robot in the machining station, so that the workpiece is machined by the at least one tool according to the change requirement can be.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Anordnung kann die Auswerte- und Steuereinheit in Abhängigkeit von werkstückspezifischen Prozessgrenzen die Schleifparameter so berechnen und einstellen, dass während des Schleifvorgangs eine mechanische Belastung des Werkstücks im Bereich des Oberflächenfehlers unter einer vorgebbaren Kraft- und Momentbelastung bleibt. Zudem kann die Auswerte- und Steuereinheit in Abhängigkeit von werkstückspezifischen Prozessgrenzen einen zulässigen Grenzwert für den maximalen Materialabtrag beim Schleifen vorgeben und in Abhängigkeit von Prozessgrenzen eines stabiler Fertigungsprozesses dynamische Eigenschaften des mindestens einen Werkzeugs so einstellen, dass eine Kombination aus Bauteilsteifigkeit und regelungstechnischer Dynamik des Werkzeugs innerhalb der Prozessgrenzen bleiben kann.In a further advantageous embodiment of the arrangement, the evaluation and control unit can calculate and set the grinding parameters as a function of workpiece-specific process limits in such a way that during the grinding process a mechanical load on the workpiece in the area of the surface defect remains below a specifiable force and moment load. In addition, depending on workpiece-specific process limits, the evaluation and control unit can specify a permissible limit value for the maximum material removal during grinding and, depending on process limits of a stable manufacturing process, can set dynamic properties of the at least one tool such that a combination of component rigidity and control dynamics of the tool within the process limits can remain.

Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen ein frühes Eingreifen bei einem erkannten Oberflächenfehler. Je später der Oberflächenfehler erkannt wird, desto teurer die Maßnahmen. Eine frühzeitige Erkennung des Oberflächenfehlers spart also Zeit und Geld. Zudem ist die Fehlerklassenzuordnung objektiv und reproduzierbar. Da die Überprüfung auf einem automatischen Verfahren beruht, das auch als Software umgesetzt werden kann, kann die Überprüfung auch mit Simulationsdaten durchgeführt werden. In neuen Projekten können Karossen vor dem Bau überprüft werden und bei Fund von Oberflächendefekten entsprechende Prozessanpassungen vorgenommen werden. Gerade in Kleinserien, bei denen weitere Anforderungen wie die kleineren Stückzahlen, die hohe Fertigungsflexibilität und die möglichst geringen Investitionskosten hinzukommen, ist die Ausführung der Maßnahmen in einem späteren Prozessschritt wirtschaftlicher, nämlich zwischen den Prozessschritten Pressen und Lackieren. Durch die Integration der Maßnahmen in die Prozesskette und damit der Abfolge der autonomen Oberflächenbearbeitung kann die Produktivität gesteigert, das Qualitätsniveau maximiert und das Fertigungspersonal operativ entlastet werden.Embodiments of the invention enable early intervention when a surface defect is detected. The later the surface defect is detected, the more expensive the measures. Early detection of the surface defect saves time and money. In addition, the error class assignment is objective and reproducible. Since the check is based on an automatic procedure that can also be implemented as software, the check can also be carried out with simulation data. In new projects, bodies can be checked before construction and appropriate process adjustments can be made if surface defects are found. Especially in small series, where there are additional requirements such as smaller quantities, high production flexibility and the lowest possible investment costs, it is more economical to carry out the measures in a later process step, namely between the pressing and painting process steps. By integrating the measures into the process chain and thus the sequence of autonomous surface processing, productivity can be increased, the quality level maximized and the production staff relieved operationally.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für die erfindungsgemäße Anordnung zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks.The advantages and preferred embodiments described for the method according to the invention for the surface treatment of a workpiece also apply to the arrangement according to the invention for the surface treatment of a workpiece.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention. Embodiments are therefore also to be regarded as included and disclosed by the invention which are not explicitly shown or explained in the figures, but which result from the explained embodiments and can be generated by means of separate combinations of features.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen. Hierbei zeigen:

1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks; und
2 ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus 1.

Embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. In the drawing, the same reference symbols denote components or elements that perform the same or analogous functions. Here show:

1 a schematic flow chart of an embodiment of a method according to the invention for the surface treatment of a workpiece; and
2 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of an arrangement according to the invention for the surface treatment of a workpiece and for carrying out the method according to the invention 1 .

Wie aus 1 ersichtlich ist, wird im dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zur Oberflächenbearbeitung eines in 2 dargestellten Werkstücks 1 in einem Schritt S100 eine dreidimensionale Geometrie des Werkstücks 1 erfasst und in einem Schritt S110 bezüglich eventueller Oberflächenfehler analysiert. In einem Schritt S120 wird ein Änderungsbedarf an der Oberfläche 3 des Werkstücks 1 basierend auf Referenzdaten eines erkannten Oberflächenfehlers und einer fehlerfreien Solloberfläche ermittelt. In einem Schritt S130 wird mindestens ein lokaler Bearbeitungsprozess mit mindestens einem Bearbeitungsschritt zur Realisierung des Änderungsbedarfs erstellt, wobei wenigstens einer der Bearbeitungsschritte ein Schleifvorgang für einen ermittelten Materialabtrag ist, welcher bezüglich seiner Schleifparameter variabel ist. In einem Schritt S140 wird ein Roboterprogramm zum Umsetzen des mindestens einen lokalen Bearbeitungsprozesses mittels mindestens einem geeigneten Werkzeug 12 erstellt. Im Schritt S150 wird das Roboterprogramm an einer geeigneten in 2 dargestellten Bearbeitungsstation 19 abgearbeitet, in welcher das Werkstück 1 entsprechend dem Änderungsbedarf automatisch bearbeitet wird.How out 1 can be seen, in the illustrated embodiment of a method 100 according to the invention for the surface treatment of an in 2 illustrated workpiece 1 is detected in a step S100 a three-dimensional geometry of the workpiece 1 and analyzed in a step S110 with respect to any surface defects. In a step S120, a need for a change to the surface 3 of the workpiece 1 is determined based on reference data of a recognized surface defect and a defect-free target surface. In a step S130, at least one local machining process is created with at least one machining step to implement the change requirement, with at least one of the machining steps being a grinding process for a determined material removal, which is variable with regard to its grinding parameters. In a step S140, a robot program for implementing the at least one local machining process is created using at least one suitable tool 12. In step S150, the robot program is executed at a suitable in 2 processing station 19 shown is processed, in which the workpiece 1 is automatically processed according to the need for change.

Hierbei werden in Abhängigkeit von werkstückspezifischen Prozessgrenzen die Schleifparameter im Schritt S130 so berechnet und eingestellt, dass während des Schleifvorgangs eine Erwärmung des Werkstücks 1 im Bereich des Oberflächenfehlers unter einem vorgebbaren Temperaturwert bleibt.Depending on workpiece-specific process limits, the grinding parameters are calculated and set in step S130 in such a way that during the grinding process, the workpiece 1 in the area of the surface defect is heated below a predefinable temperature value.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 wird die dreidimensionale Geometrie des gesamten Werkstücks 1 erfasst. Bei einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100, wird die dreidimensionale Geometrie nur in Bereichen des Werkstücks 1 mit zu erwartenden Oberflächenfehlern erfasst.In the illustrated exemplary embodiment of the method 100, the three-dimensional geometry of the entire workpiece 1 is recorded. In an alternative exemplary embodiment of the method 100 that is not shown, the three-dimensional geometry is recorded only in areas of the workpiece 1 with surface defects that are to be expected.

Zudem wird bei der Ableitung eines Änderungsbedarfs auch der Grad der Wahrnehmbarkeit des korrespondierenden Oberflächenfehlers berücksichtigt.In addition, when deriving a need for change, the degree of perceptibility of the corresponding surface defect is also taken into account.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 werden im Schritt S120 topografische Kenngrößen des erkannten Oberflächenfehlers als Referenzdaten ermittelt. Basierend auf diesen topografischen Kenngrößen werden dann topografische Kenngrößen der fehlerfreien Solloberfläche als Referenzdaten ermittelt. Basierend auf den topografischen Kenngrößen des erkannten Oberflächenfehlers und der fehlerfreien Solloberfläche wird dann der Änderungsbedarf an der Oberfläche des Werkstücks 1 abgeleitet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 werden die topografischen Kenngrößen der Oberfläche 3 des gesamten Werkstücks 1 ermittelt. Bei einem alternativen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 werden die topografischen Kenngrößen der Oberfläche nur in Bereichen des Werkstücks 1 mit zu erwartenden Oberflächenfehlern ermittelt.In the illustrated exemplary embodiment of the method 100, topographical parameters of the recognized surface defect are determined as reference data in step S120. Based on these topographical parameters, topographical parameters of the flawless target surface are then determined as reference data. The need to change the surface of the workpiece 1 is then derived on the basis of the topographical parameters of the detected surface defect and the defect-free target surface. In the illustrated exemplary embodiment of the method 100, the topographical parameters of the surface 3 of the entire workpiece 1 are determined. In an alternative exemplary embodiment of the method 100 that is not shown, the topographical parameters of the surface are determined only in areas of the workpiece 1 with surface defects that are to be expected.

Zudem werden die topografischen Kenngrößen des Oberflächenfehlers zur Bestimmung und Zuordnung zu einer Fehlerklasse analysiert. Die Zuordnung zur Fehlerklasse erfolgt anhand von datengetriebenen Analysen. Die topografischen Kenngrößen der Solloberfläche im Bereich des Oberflächenfehlers werden dann basierend auf den topografischen Kenngrößen des korrespondierenden Oberflächenfehlers und der ermittelten Fehlerklasse ermittelt.In addition, the topographic parameters of the surface defect are analyzed to determine and assign them to a defect class. The assignment to the error class is based on data-driven analyses. The topographic parameters of the target surface in the area of the surface defect are then determined based on the topographic parameters of the corresponding surface defect and the determined defect class.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 umfassen die topografischen Kenngrößen in Abhängigkeit von der Form des zu bearbeitenden Werkstücks 1 eine beliebige Kombination aus Volumen, Fläche, Umriss, Länge, Breite, maximale Höhe, maximale Tiefe, durchschnittliche Höhe, durchschnittliche Tiefe, mittlere Krümmung und/oder Gauß'sche Krümmung der Oberfläche 3 des Werkstücks 1.In the illustrated embodiment of the method 100, the topographical parameters include any combination of volume, area, outline, length, width, maximum height, maximum depth, average height, average depth, average curvature, and depending on the shape of the workpiece 1 to be machined /or Gaussian curvature of the surface 3 of the workpiece 1.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 umfasst der mindestens eine erstellte lokale Bearbeitungsprozess zur Realisierung des Änderungsbedarfs einen ermittelten Materialabtrag durch Schleifen, eine Anzahl von hierfür benötigten Bearbeitungsschritten und die Bearbeitungsparameter des Werkzeugs 12, welches hier als Schleifwerkzeug 12A ausgeführt ist. Als Bearbeitungsparameter werden hier Vorschubgeschwindigkeit, Anstellwinkel, Drehzahl und Anpressdruck des Schleifwerks 12 eingestellt. Zudem wird eine Körnung des Schleifmittels vorgegeben, welches das Schleifwerkzeug 12A verwendet. Der Ermittlung des Bearbeitungsprozesses beinhaltet die Berücksichtigung von fertigungstechnischen Randbedingungen und werkstückspezifische Prozessgrenze. Hierbei werden im dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 eine sich aus der Bearbeitung ergebende Erwärmung des Werkstücks 1 im Bereich des Oberflächenfehlers, eine sich ergebende Relativgeschwindigkeit des Schleifwerkzeugs 12A zum Werkstück 1, eine sich ergebende Kraft- und Momentbelastung des Werkstücks 1, ein Bearbeitungswinkel zwischen Werkstück 1 und Schleifwerkzeug 12A, dynamischen Eigenschaften des Schleifwerkzeugs 12A, eine verbleibende Dicke des Werkstücks 1 und eine Bearbeitungsrichtung berücksichtigt. Der lokale Bearbeitungsprozess wird dabei so ermittelt, dass sowohl die geforderte Geometrie der Solloberfläche erreicht werden kann als auch die werkstückspezifischen Prozessgrenzen nicht überschritten werden. Die Bearbeitungsparameter des Schleifwerkzeugs 12A können konstant oder während der Bearbeitung variabel sein. Zudem wird eine lokale Bearbeitungsbahn für das Schleifwerkzeug 12A zur Bearbeitung des erkannten Oberflächenfehlers ermittelt. Die Bearbeitungsbahn enthält mindestens den Startpunkt und den Endpunkt der lokalen Oberflächenbearbeitung. Wurden mehrere Oberflächenfehler erkannt, dann können mehrere geeignete Werkzeuge 12 für das Umsetzen des mindestens einen lokalen Bearbeitungsprozesses zur Auswahl vorgesehen werden. Daher wird für das Roboterprogramm unter Berücksichtigung von Taktzeit, mechanischen Grenzen und Prozessgrenzen eine Bearbeitungsreihenfolge vorgegeben, wobei mehrere lokale Bearbeitungsprozesse zu einem Gesamtbearbeitungsprozess zur robotergestützten Bearbeitung des Werkstücks 1 zusammengefasst werden.In the illustrated exemplary embodiment of the method 100, the at least one created local machining process for realizing the need for change includes a determined material removal by grinding, a number of machining steps required for this and the machining parameters of the tool 12, which is embodied here as a grinding tool 12A. Feed rate, angle of attack, speed and contact pressure of the grinding mechanism 12 are set here as processing parameters. In addition, a grain size of the abrasive that the grinding tool 12A uses is specified. The determination of the machining process includes the consideration of production-related boundary conditions and workpiece-specific process limits. In the illustrated exemplary embodiment of method 100, heating of workpiece 1 in the area of the surface defect resulting from the machining, a resulting relative speed of grinding tool 12A to workpiece 1, a resulting force and moment load on workpiece 1, a machining angle between workpiece 1 and grinding tool 12A, dynamic properties of the grinding tool 12A, a remaining thickness of the workpiece 1, and a machining direction. The local machining process is determined in such a way that the required geometry of the target surface can be achieved and the workpiece-specific process limits are not exceeded. The machining parameters of the grinding tool 12A can be constant or during the processing to be variable. In addition, a local processing path for the grinding tool 12A for processing the detected surface defect is determined. The machining path contains at least the start point and the end point of the local surface machining. If a number of surface defects were identified, then a number of suitable tools 12 for implementing the at least one local machining process can be provided for selection. A processing sequence is therefore specified for the robot program, taking into account the cycle time, mechanical limits and process limits, with several local processing processes being combined into an overall processing process for robot-assisted processing of the workpiece 1 .

Wie aus 2 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks 1, ein Messsystem 14, mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit 16, mindestens ein Werkzeug 12 und mindestens einen an einer Bearbeitungsstation 19 angeordneten Industrieroboter 18 und ist ausgeführt, das oben beschriebene Verfahren 100 auszuführen.How out 2 As can be seen, the exemplary embodiment shown comprises an arrangement 10 according to the invention for the surface treatment of a workpiece 1, a measuring system 14, at least one evaluation and control unit 16, at least one tool 12 and at least one industrial robot 18 arranged at a processing station 19 and is designed as described above perform method 100 .

Das dargestellte Messsystem 14 ist ausgeführt, eine dreidimensionale Geometrie des Werkstücks 1 optisch zu erfassen. Das mindestens eine Werkzeug 12 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Schleifwerkzeug 12 ausgeführt, welches von dem dargestellten Industrieroboter 18 während der Bearbeitung des Werkstücks 1 entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn geführt wird.The measuring system 14 shown is designed to optically detect a three-dimensional geometry of the workpiece 1 . In the exemplary embodiment shown, the at least one tool 12 is designed as a grinding tool 12, which is guided along a predetermined movement path by the industrial robot 18 shown while the workpiece 1 is being machined.

Die dargestellte Auswerte- und Steuereinheit 16 ist ausgeführt, die erfasste dreidimensionale Geometrie des Werkstücks 1 bezüglich eventueller Oberflächenfehler zu analysieren und topografische Kenngrößen eines erkannten Oberflächenfehlers zu ermitteln, dem erkannten Oberflächenfehler eine Fehlerklasse zuzuordnen, basierend auf den topografischen Kenngrößen des erkannten Oberflächenfehlers und der zugeordneten Fehlerklasse eine Topografie einer fehlerfreien Solloberfläche im Bereich des erkannten Oberflächenfehlers zu ermitteln und als Datensatz von topografischen Kenngrößen zu beschreiben und basierend auf den ermittelten topografischen Kenngrößen des erkannten Oberflächenfehlers und der fehlerfreien Solloberfläche einen Änderungsbedarf an der Oberfläche 3 des Werkstücks 1 abzuleiten. Zudem erstellt die Auswerte- und Steuereinheit 16 im dargestellten Ausführungsbeispiel für erkannte Oberflächenfehler jeweils einen lokalen Bearbeitungsprozess mit mindestens einem Bearbeitungsschritt zur Realisierung des Änderungsbedarfs. In Abhängigkeit von werkstückspezifischen Prozessgrenzen berechnet die Auswerte- und Steuereinheit 16 die Schleifparameter und stellt diese so ein, dass während des Schleifvorgangs eine Erwärmung des Werkstücks 1 im Bereich des Oberflächenfehlers unter einem vorgebbaren Temperaturwert bleibt. Des Weiteren erstellt die Auswerte- und Steuereinheit 16 das Roboterprogramm zum Umsetzen des mindestens einen lokalen Bearbeitungsprozesses mit dem mindestens einen Werkzeug 12 und arbeitet das Roboterprogramm mit dem mindestens einen Industrieroboter 18 in der Bearbeitungsstation 19 automatisch ab, so dass das Werkstück 1 durch das mindestens eine Werkzeug 12 entsprechend dem Änderungsbedarf bearbeitet wird.The evaluation and control unit 16 shown is designed to analyze the detected three-dimensional geometry of the workpiece 1 with regard to any surface defects and to determine topographical parameters of a detected surface defect, to assign a defect class to the detected surface defect, based on the topographical parameters of the detected surface defect and the assigned defect class to determine a topography of a defect-free target surface in the area of the detected surface defect and to describe it as a data set of topographic parameters and to derive a need for a change to the surface 3 of the workpiece 1 based on the determined topographic parameters of the detected surface defect and the defect-free target surface. In addition, in the exemplary embodiment shown, the evaluation and control unit 16 creates a local machining process with at least one machining step for realizing the change requirement for detected surface defects. Depending on workpiece-specific process limits, the evaluation and control unit 16 calculates the grinding parameters and adjusts them in such a way that the heating of the workpiece 1 in the area of the surface defect remains below a predefinable temperature value during the grinding process. Furthermore, the evaluation and control unit 16 creates the robot program for implementing the at least one local machining process with the at least one tool 12 and automatically processes the robot program with the at least one industrial robot 18 in the machining station 19, so that the workpiece 1 is replaced by the at least one Tool 12 is processed according to the need for change.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Anordnung ist die Auswerte- und Steuereinheit 16 weiter ausgeführt, in Abhängigkeit von werkstückspezifischen Prozessgrenzen die Schleifparameter so zu berechnen und einzustellen, dass während des Schleifvorgangs eine mechanische Belastung des Werkstücks 1 im Bereich des Oberflächenfehlers unter einer vorgebbaren Kraft- und Momentbelastung bleibt. Zudem gibt die Auswerte- und Steuereinheit 16 in Abhängigkeit von werkstückspezifischen Prozessgrenzen einen zulässigen Grenzwert für den maximalen Materialabtrag beim Schleifen vor und stellt in Abhängigkeit von Prozessgrenzen eines stabiler Fertigungsprozesses die dynamische Eigenschaften des mindestens einen Werkzeugs 12 so ein, dass eine Kombination aus Bauteilsteifigkeit und regelungstechnischer Dynamik des Werkzeugs 12 innerhalb der Prozessgrenzen bleibt.In the illustrated exemplary embodiment of the arrangement, the evaluation and control unit 16 is also designed to calculate and set the grinding parameters as a function of workpiece-specific process limits in such a way that during the grinding process a mechanical load on the workpiece 1 in the area of the surface defect remains below a specifiable force and moment load . In addition, the evaluation and control unit 16, depending on workpiece-specific process limits, specifies a permissible limit value for the maximum material removal during grinding and, depending on the process limits of a stable manufacturing process, adjusts the dynamic properties of the at least one tool 12 such that a combination of component rigidity and control technology Dynamics of the tool 12 remains within the process limits.

Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks 1 und der erfindungsgemäßen Anordnung zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks 1 werden vorzugsweise zur autonomen Oberflächenbearbeitung von Karosserieaußenhautteilen 1A eingesetzt, welche insbesondere als dünne Blechteile ausgeführt sind. Hierbei können die Karosserieaußenhautteile 1A beispielsweise aus Stahl oder einem Leitmetall wie Aluminium, Magnesium usw. oder einer geeigneten Metalllegierung hergestellt werden. Durch die Berechnung und Einstellung der Schleifparameter in Abhängigkeit von werkstückspezifischen Prozessgrenzen und die damit verbundene Beschränkung der Erwärmung des Werkstücks im Bereich des Oberflächenfehlers während des Schleifvorgangs, kann ein geometrischer Verzug des bearbeiteten Karosserieaußenhautteils in vorteilhafter Weise vermieden oder zumindest reduziert werden.Embodiments of method 100 according to the invention for processing the surface of a workpiece 1 and arrangement according to the invention for processing the surface of a workpiece 1 are preferably used for autonomous surface processing of body outer skin parts 1A, which are designed in particular as thin sheet metal parts. In this case, the outer body skin parts 1A can be made, for example, from steel or a conductive metal such as aluminum, magnesium, etc., or a suitable metal alloy. By calculating and setting the grinding parameters as a function of workpiece-specific process limits and the associated limitation of heating of the workpiece in the area of the surface defect during the grinding process, geometric distortion of the machined outer body skin part can be advantageously avoided or at least reduced.

BezugszeichenlisteReference List

11: Werkstückworkpiece
1A1A: KarosserieaußenhautteilBody outer skin part
33: Oberflächesurface
1010: Anordnung zur Oberflächenbearbeitung eines WerkstücksArrangement for the surface treatment of a workpiece
1212: WerkzeugTool
12A12A: Schleifwerkzeuggrinding tool
1414: Messsystemmeasuring system
1616: Auswerte- und SteuereinheitEvaluation and control unit
1818: Industrieroboterindustrial robot
1919: Bearbeitungsstationprocessing station
100100: Verfahren zur Oberflächenbearbeitung eines WerkstücksProcess for the surface treatment of a workpiece
S100 bis S170S100 to S170: Verfahrensschrittprocess step

Claims

Method (100) for the surface treatment of a workpiece (1) with the following steps: Detection and analysis of a three-dimensional geometry of the workpiece (1) with regard to any surface defects, deriving a need for change on the surface (3) of the workpiece (1) based on reference data of a recognized surface defect and a defect-free target surface, with topographical parameters of the recognized surface defect and based on these topographical parameters topographical parameters of the defect-free target surface are determined as reference data, based on the topographical parameters of the detected surface defect and the defect-free target surface the need for change to the surface of the workpiece (1) is derived, with the topographical parameters of the surface defect for determination and assignment to a Error class are analyzed, the topographical parameters of the target surface in the area of the surface defect based on the topographical parameters of the corresponding surface defect and of the determined defect class are determined, with a required surface condition and a required surface topography for a subsequent process being taken into account when determining the target surface, creating at least one local machining process with at least one machining step to implement the change requirement, with at least one of the machining steps being a grinding process for a determined material removal, which is variable with regard to its grinding parameters, creating a robot program for implementing the at least one local machining process using at least one suitable tool (12), processing the robot program at a suitable machining station (19), in which the workpiece (1) is modified according to the need for change is processed automatically the grinding parameters being calculated and set as a function of workpiece-specific process limits in such a way that during the grinding process heating of the workpiece (1) in the area of the surface defect remains below a predeterminable temperature value.

Method (100) according to claim 1 , characterized in that the three-dimensional geometry is detected at least in areas of the workpiece (1) with expected surface defects.

Method (100) according to claim 1 or 2 , characterized in that the degree of perceptibility of the corresponding surface defect is also taken into account when deriving a need for change.

Method (100) according to any one of Claims 1 until 3 , characterized in that the topographical parameters of the surface (3) are determined at least in areas of the workpiece (1) with expected surface defects.

Method (100) according to any one of Claims 1 until 4 , characterized in that the topographic parameters are any combination of volume, area, outline, length, width, maximum height, maximum depth, average height, average depth, mean curvature and/or Gaussian curvature of the surface (3) of the workpiece (1) include.

Method (100) according to any one of Claims 1 until 5 , characterized in that the grinding parameters are calculated and set as a function of workpiece-specific process limits such that during the grinding process a mechanical load on the workpiece (1) in the area of the surface defect remains under a predeterminable force and moment load.

Method (100) according to any one of Claims 1 until 6 , characterized in that a permissible limit value for the maximum material removal during grinding is specified as a function of workpiece-specific process limits.

Method (100) according to any one of Claims 1 until 7 , characterized in that the workpiece-specific process limits for different workpieces (1) are simulated in advance and corresponding value ranges for the different workpieces (1) are specified.

Method (100) according to any one of Claims 1 until 8th , characterized in that, depending on process limits of a stable manufacturing process, dynamic properties of the mind tens one tool (12) are adjusted so that a combination of component rigidity and control dynamics of the tool (12) remains within the process limits.

Method (100) according to any one of Claims 1 until 9 , characterized in that the grinding parameters include speed and / or contact pressure and / or feed and / or angle of the tool (12) and / or grain size of an abrasive.

Method (100) according to any one of Claims 1 until 10 , characterized in that a number of suitable tools (12) are provided for the implementation of the at least one local machining process for selection, in particular when there are a number of different surface defects.

Method (100) according to any one of Claims 1 until 11 , characterized in that the at least one local machining process comprises a trajectory for the at least one tool (12).

Method (100) according to any one of Claims 1 until 12 , characterized in that a processing sequence is specified for the robot program, taking into account cycle time, mechanical limits and process limits, several local processing processes being combined into one overall processing process, in particular when there are several different surface defects.

Arrangement (10) for the surface treatment of a workpiece (1), which comprises a measuring system (14), at least one evaluation and control unit (16), at least one tool (12) and at least one industrial robot (18) arranged at a processing station (19). and is carried out, the method (100) according to one of Claims 1 until 13 to execute.

Arrangement (10) after Claim 14 , characterized in that the measuring system (14) is designed to optically detect a three-dimensional geometry of the workpiece (1), the at least one tool (12) being designed to machine the workpiece and the at least one industrial robot (18) being designed is to guide the at least one tool (12) during the machining of the workpiece (1).

Arrangement (10) after claim 15 , characterized in that the at least one evaluation and control unit (16) is designed to analyze the detected three-dimensional geometry of the workpiece (1) with regard to possible surface defects and to determine topographical parameters of a detected surface defect, to assign a defect class to the detected surface defect, based on the topographical parameters of the detected surface defect and the assigned defect class, to determine a topography of a defect-free target surface in the area of the detected surface defect and to describe it as a data set of topographical parameters and based on the determined topographical parameters of the detected surface defect and the defect-free target surface, a change requirement on the surface ( 3) of the workpiece (1).

Arrangement (10) after Claim 16 , characterized in that the at least one evaluation and control unit (16) is further designed to create at least one local machining process with at least one machining step to implement the change requirement and to calculate and set the grinding parameters as a function of workpiece-specific process limits in such a way that during the grinding process, heating of the workpiece (1) in the area of the surface defect remains below a predefinable temperature value, with the evaluation and control unit (16) also being designed to create a robot program for implementing the at least one local machining process with the at least one tool (12). and to automatically process the robot program with the at least one industrial robot (18) in the processing station (19), so that the workpiece (1) is processed by the at least one tool (12) in accordance with the change requirement.

Arrangement (10) after Claim 17 , characterized in that the evaluation and control unit (16) is designed to calculate and set the grinding parameters as a function of workpiece-specific process limits in such a way that during the grinding process a mechanical load on the workpiece (1) in the area of the surface defect is under a predeterminable force and torque load remains, the evaluation and control unit (16) being further designed to specify a permissible limit value for the maximum material removal during grinding as a function of workpiece-specific process limits and dynamic properties of the at least one tool (12) as a function of process limits of a stable manufacturing process set that a combination of component rigidity and control engineering dynamics of the tool (12) remains within the process limits.