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Es wird ein System zur Erfassung von Applikationsdaten in Echtzeit angegeben. Weiterhin wird ein Verfahren zur Erfassung von Applikationsdaten in Echtzeit angegeben.
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In aktuellen Lackieranlagen werden die Roboterbewegung, der Materialausfluss und andere Applikatordaten aufgezeichnet, um eine erfolgreiche Beschichtung mit Lack zu bestätigen. Die notwendigen Parameter werden dabei in aufwändigen Testreihen ermittelt. Diese werden durch den Abgleich des mit dem Auge eines erfahrenen Bedieners gesehenen Sprühbildes (z.B. Kegel, Layer, Schicht, Welligkeit, etc.) und der Erfahrung der Auswirkung der veränderten Kernparameter (z.B. Lenkluft, Hochspannung, Volumen, Düseneinstellung, etc.) erhalten.
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Somit besteht derzeit die Notwendigkeit eines erfahrenen Bedieners und die Kenntnis über die spezielle Applikationstechnik, die Applikatorbeschaffenheit und die Applikationsprozesse, um eine nachhaltige Optimierung der Lackeigenschaften auf der Karosse zu erhalten. Der Lackierprozess gewinnt durch die häufige Einführung neuer Karossenoberflächen bei Modellwechseln und das Lackieren unter neuen Randbedingungen (z.B. geänderte Luftfeuchte, Luftdruck, Temperatur, etc.) stetig an Komplexität. Mit raschen Neuentwicklungen der Applikationstechnologien und der Komplexität der Parameter ist ein Wissensvorteil an Lackiererfahrung von wenigen Jahren schnell überholt. Gleichzeitig ist der Abgleich von Echtzeitlackierung und finalem Lackergebnis erst nach Abschluss des vollständigen, zeitlich und energetisch aufwändigen Trocknungsprozesses möglich. Dabei sind mehrere Versuchsdurchläufe notwendig, um ein wiederkehrendes und stabiles Produktergebnis zu erzielen. Produktionszeit, Kosten und Energiebedarf sind stark zu reduzierende Faktoren.
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Es ist somit eine zu lösende Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, ein System zur Erfassung von Applikationsdaten in Echtzeit anzugeben, durch welches zumindest einer der genannten Nachteile vermieden werden kann. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Erfassung von Applikationsdaten in Echtzeit anzugeben.
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Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Gegenstände gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor.
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Ein hier beschriebenes System zur Erfassung von Applikationsdaten in Echtzeit weist gemäß zumindest einer Ausführungsform eine Applikationseinrichtung, eine Erfassungseinrichtung, und eine Auswerte- und/oder Anzeigeeinrichtung auf.
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Die Applikationseinrichtung ist dabei zum Applizieren eines Applikationsmaterials auf einem Bauteil eingerichtet. Beispielsweise kann die Applikationseinrichtung eine Lackierereinrichtung sein, welche zum Applizieren eines Lacks, wie z.B. eines Basislacks, auf einem Bauteil, beispielsweise auf einer Fahrzeugkarosserie oder auf einem Karosseriebauteil, ausgebildet ist. Alternativ kann die Applikationseinrichtung beispielsweise auch zur Applikation eines Dicht- und/oder Dämmmittels, wie z.B. PVC, ausgebildet sein. Die Applikationseinrichtung weist vorzugsweise einen Applikationskopf auf, aus welchem das Applikationsmaterial beim Applikationsprozess austritt und durch welchen das Applikationsmaterial direkt auf das Bauteil aufgebracht werden kann. Weiterhin kann die Applikationseinrichtung einen Manipulator aufweisen oder mit einem Manipulator bzw. mit einem Roboterarm eines Roboters verbunden sein.
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Die Erfassungseinrichtung ist zum Erfassen von Applikationsdaten, welche beim Applizieren des Applikationsmaterials in Echtzeit entstehen, ausgebildet. Die Applikationsdaten entstehen vorzugsweise simultan bzw. unmittelbar während des Applikationsprozesses, bei welchem das Applikationsmaterial durch die Applikationseinrichtung auf das Bauteil aufgebracht werden kann. Durch die Erfassungseinrichtung können diese Applikationsdaten während des Applikationsprozesses erfasst bzw. aufgenommen werden. Die Erfassungseinrichtung ist vorzugsweise an der Applikationseinrichtung bzw. unmittelbar an der Applikationseinrichtung angeordnet bzw. befestigt. Weiterhin kann die Erfassungseinrichtung am Applikationskopf bzw. direkt im Applikationskopf der Applikationseinrichtung angeordnet sein. Die Erfassungseinrichtung kann eine Erfassungsvorrichtung oder eine Mehrzahl von Erfassungsvorrichtungen aufweisen. Vorzugsweise ist die Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Schichtdicke des applizierten Applikationsmaterials ausgebildet.
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Weiterhin weist das System zur Erfassung von Applikationsdaten in Echtzeit eine Auswerte- und/oder Anzeigeeinrichtung zum Auswerten und/oder Anzeigen der Applikationsdaten auf. Die Auswerte- und/oder Anzeigeeinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die von der Erfassungseinrichtung erfassten Applikationsdaten von der Erfassungseinrichtung empfangen kann, beispielsweise durch eine Übermittlung der Applikationsdaten von der Erfassungseinrichtung an die Auswerte- und/oder Anzeigeeinrichtung durch eine Funkverbindung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Erfassungseinrichtung als Erfassungsvorrichtung zumindest einen LIDAR-Sensor auf. LIDAR steht kurz für „Light Detection and Ranging“, also für ein optisches Messsystem, um Objekte zu detektieren. Ein LIDAR-Sensor kann dabei gerichtete Laserpulse im Infrarotbereich emittieren. Trifft ein solcher Laserpuls auf ein Objekt, wird er reflektiert, wobei das reflektierte Licht bzw. der reflektierte Laserpuls wiederum von dem LIDAR-Sensor empfangen werden kann. Weiterhin ist es möglich, dass die Erfassungseinrichtung eine Mehrzahl von LIDAR-Sensoren aufweist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Erfassungseinrichtung als Erfassungsvorrichtung zumindest einen Ultraschallsensor auf. Ultraschallsensoren können z.B. Objekte berührungslos erkennen und ihre Entfernung zum Sensor messen, insbesondere nach dem Prinzip der Laufzeitmessung von hochfrequenten Schallimpulsen. Der Ultraschallsensor strahlt zyklisch einen kurzen, hochfrequenten Schallimpuls aus. Dieser pflanzt sich mit Schallgeschwindigkeit in der Luft fort. Trifft der Ultraschallimpuls auf einen Gegenstand, wird er reflektiert. Das so entstehende Echo wird vom Sensor wieder aufgenommen und aus der Zeitspanne zwischen dem Senden und dem Empfangen des Schallimpulses, wird der Abstand zum Objekt berechnet. Die Erfassungseinrichtung kann eine Mehrzahl von Ultraschallsensor aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Erfassungseinrichtung als Erfassungsvorrichtung zumindest eine Kamera und/oder zumindest einen optischen Sensor auf. Beispielsweise kann die Erfassungseinrichtung eine Tiefenkamera und/oder eine Farbkamera und/oder eine stereoskopische Kamera und/oder eine sogenannte TOF-Kamera („TOF“, „time of flight“) und/oder eine Laserkamera und/oder eine Bildbearbeitungskamera aufweisen. Weiterhin kann die Erfassungseinrichtung z.B. einen Bildsensor, wie z.B. einen sogenannten CCD-Sensor („CCD“, „charge-coupled device“) und/oder einen sogenannten PMD-Sensor („PMD“, „Photonic Mixing Device“) aufweisen. Weiterhin kann die Erfassungseinrichtung eine Mehrzahl von Kameras und/oder optischen Sensoren aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Erfassungseinrichtung zumindest zwei verschiedene Erfassungsvorrichtungen auf. Vorzugsweise weist Erfassungseinrichtung zumindest einen LIDAR-Sensor und zumindest einen Ultraschallsensor auf. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Erfassungseinrichtung zumindest einen LIDAR-Sensor, zumindest einen Ultraschallsensor und zumindest eine Kamera auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Erfassungseinrichtung lösbar mit der Applikationseinrichtung bzw. mit einem Applikationskopf der Applikationseinrichtung verbunden. Dies hat den Vorteil, dass die Erfassungseinrichtung auf eine einfache Art und Weise getauscht werden kann, beispielsweise bei einem Defekt der Erfassungseinrichtung oder bei einer Erneuerung der Applikationseinrichtung. Beispielsweise kann die Erfassungseinrichtung derart ausgebildet sein, dass sie in einer lösbaren Art und Weise form- und/oder kraftschlüssig mit der Applikationseinrichtung bzw. mit dem Applikationskopf der Applikationseinrichtung verbindbar ausgebildet ist. Die Erfassungsvorrichtung der Erfassungseinrichtung bzw. die Erfassungsvorrichtungen der Erfassungseinrichtung können jeweils an einem Trägerkörper der Erfassungseinrichtung angeordnet bzw. befestigt sein. Der Trägerkörper kann z.B. ringförmig ausgebildet sein, beispielsweise derart, dass der Trägerkörper der Erfassungseinrichtung nach seiner Befestigung an der Applikationseinrichtung bzw. im Applikationskopf die Applikationseinrichtung und/oder den Applikationskopf ringförmig umgibt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das System zur Erfassung von Applikationsdaten in Echtzeit weiterhin eine Steuereinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, Auswertedaten von der Auswerte- und/oder Anzeigeeinrichtung zu empfangen, und wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der empfangenen Auswertedaten einen laufenden Applikationsprozess einzugreifen. Dadurch ist vorteilhafterweise eine unmittelbare Steuerung und/oder Regelung in Abhängigkeit der erfassten und ausgewerteten Applikationsdaten möglich. Dadurch ist es beispielsweise in Echtzeit möglich, den Lackierverlauf eines Basislackfarbtons aufzunehmen. Im Falle eines Fehlers kann dann die notwendige Korrektur an das System und/oder den Operator als Vorschlag zur Umsetzung in Echtzeit weitergegeben werden.
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Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Erfassungseinrichtung und oder eine Erfassungsvorrichtung der Erfassungseinrichtung, wie z.B. eine Kamera Erfassungseinrichtung, mit der Robotersteuerung der Applikationseinrichtung verbunden sein kann, welche einen Manipulator der Applikationseinrichtung bzw. die Applikationseinrichtung selbst ansteuert.
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Weiterhin wird ein Verfahren zur Erfassung von Applikationsdaten in Echtzeit angegeben. Bei dem Verfahren wird ein hier beschriebenes System zur Erfassung von Applikationsdaten in Echtzeit bereitgestellt. Das System kann dabei ein oder mehrere Merkmale gemäß den vorgenannten Ausführungsformen aufweisen.
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Bei dem Verfahren wird ein Applikationsmaterial, wie z.B. ein Lack oder ein Abdichten Mittel, durch die Applikationseinrichtung des Systems auf einem Bauteil, wie z.B. auf einer Fahrzeugkarosserie, appliziert. Während des Applizierens werden Applikationsdaten in Echtzeit durch die Erfassungseinrichtung erfasst bzw. aufgenommen. Weiterhin werden die Applikationsdaten durch die Auswerte- und/oder Anzeigeeinrichtung ausgewertet und/oder angezeigt.
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Beim Schritt des Erfassens kann beispielsweise eine Schichtdicke des auf dem Bauteil applizierten Applikationsmaterials erfasst bzw. im Zusammenhang mit der nachfolgenden Auswertung gemessen werden. Weiterhin ist es möglich, dass beim Schritt des Erfassens Echtzeitlackierdaten eines Sprühbildes und/oder eines Sprühkegels und/oder einer Sprühbahn und/oder einer Applikationsbahn erfasst und anschließend durch die Auswerte- und/oder Anzeigeeinrichtung ausgewertet werden. Darüber hinaus kann auch eine Breite und/oder Farbtiefe des applizierten Applikationsmaterials erfasst und anschließend ausgewertet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden Auswertedaten von der Auswerte- und/oder Anzeigeeinrichtung an eine Steuereinrichtung übertragen, wobei die Steuereinrichtung in Abhängigkeit der empfangenen Auswertedaten in einen laufenden Applikationsprozess eingreift. Dadurch ist z.B. im Falle einer schlechten Lackapplikation eine sofortige Produktkorrektur durch einen sofortigen zweiten Applikationsvorgang - sofern die Taktzeit hierzu zur Verfügung steht - möglich, wodurch eine sofortige Korrektur „inline“ bzw. ein Ausbessern des Fehlers vor einem nachfolgenden wertschöpfenden Schritt ermöglicht wird.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der hier beschriebenen Systems bzw. des Verfahrens zur Erfassung von Applikationsdaten in Echtzeit ergeben sich aus der im Folgenden in Verbindung mit den 1 und 2 beschriebenen Ausführungsform. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer seitlichen Ansicht eines Systems zur Erfassung von Applikationsdaten in Echtzeit gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 2 eine schematische Darstellung einer Frontansicht der Erfassungseinrichtung des Systems aus 1.
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Im Ausführungsbeispiel bzw. in den Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
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Die 1 eine schematische Darstellung eines Systems 1 zur Erfassung von Applikationsdaten in Echtzeit in einer Seitenansicht. Das System 1 weist eine Robotereinrichtung 5, einen Roboterarm 6 sowie eine mit dem Roboterarm 6 verbundene Applikationseinrichtung 2 auf. Die Applikationseinrichtung 2 weist wiederum einen Applikationskopf 7 zur Applikation eines Applikationsmaterials auf einem Bauteil (nicht dargestellt) auf.
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Weiterhin weist das System 1 ein Erfassungseinrichtung 3 zum Erfassen von beim Applizieren des Applikationsmaterials entstehenden Applikationsdaten in Echtzeit auf. Die Erfassungseinrichtung 3 ist dabei an der Applikationseinrichtung 2 bzw. am Applikationskopf 7 der Applikationseinrichtung 2 angeordnet.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer frontalen Ansicht auf die Erfassungseinrichtung 3 des Systems 1. Dabei ist zu sehen, dass der Trägerkörper 30 der Erfassungseinrichtung 3 im gezeigten Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet ist und derart angeordnet ist, dass er die Applikationseinrichtung 3 bzw. den Applikationskopf 7 ringförmig umgibt.
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Die Erfassungseinrichtung 3 weist weiterhin drei Erfassungsvorrichtungen 30 auf, welche jeweils direkt am Trägerkörper 30 befestigt sind. Beispielsweise kann eine der Erfassungsvorrichtungen 30 als LIDAR-Sensor ausgebildet sein. Eine weitere der Erfassungsvorrichtungen 30 kann z.B. als Ultraschallsensor ausgebildet sein. Darüber hinaus kann eine der Erfassungsvorrichtungen 30 als Kamera bzw. als optischer Sensor ausgebildet sein.
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Das System 1 zur Erfassung von Applikationsdaten in Echtzeit weist weiterhin eine Auswerte- und/oder Anzeigeeinrichtung 4 zum Auswerten und/oder Anzeigen der Applikationsdaten auf. Beispielsweise kann die Auswerte- und/oder Anzeigeeinrichtung 4 derart ausgebildet sein, dass sie die von der Erfassungseinrichtung erfassten Applikationsdaten über eine Funkverbindung von der Erfassungseinrichtung empfangen kann.
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Nachfolgend wird ein Beispiel zur Nutzung des hier beschriebenen Systems 1 angegeben. Beispielsweise kann eine Applikationsanlage für die Lackierung von Basislack mit dem System ausgestattet werden. Dadurch ist es in Echtzeit möglich, den Lackierverlauf des Basislackfarbtons aufzunehmen. Im Falle eines Fehlers wird die notwendige Korrektur an das System und den Operator als Vorschlag zur Umsetzung in Echtzeit weitergegeben. Hierdurch wird dir Korrektur vor dem Trocknen möglich, was im günstigsten Fall eine Zweitlackierung im ungünstigsten Fall eine Verschrottung und damit die in beiden Fällen entstehenden Verluste (Produktionszeit, Material-, Energieverbrauch, CO2, etc.) verhindert. Zudem können die Daten als Referenz für zukünftige Lackierungen eingesetzt werden. Auf diese Weise können verschiedene Fahrzeugmodelle in verschiedenen Anlagen ohne Spezialkenntnis umgesetzt werden. Dies führt zu einer weiteren erheblichen Reduktion an Anlaufkosten, Material- und Energieverbrauch.
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Außerdem kommt es zu einer Entkopplung des Lackierergebnis von der Notwendigkeit der Kenntnis der Lackierparameter oder der Lackierqualität. Des Weiteren wird mit diesem System der aufwändige Testprozess von neuen Lackieranlagen erheblich reduziert, wodurch wiederum Kosten und Energie in erheblichem Maße eingespart werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel weitere Merkmale gemäß den Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System zur Erfassung von Applikationsdaten in Echtzeit
- 2
- Applikationseinrichtung
- 3
- Erfassungseinrichtung
- 30
- Trägerkörper
- 31
- Erfassungsvorrichtung
- 4
- Auswerte- und/oder Anzeigeeinrichtung
- 5
- Robotereinrichtung
- 6
- Roboterarm
- 7
- Applikationskopf
