DE102022212597A1 - Schleifautomatisierungssystem und -verfahren - Google Patents

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Rokjong Kang
Tong Key Jung
Jin Cheol Kim
Kang Jae JO
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Hyundai Motor Co
Kia Corp
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Kovitech Co Ltd
Hyundai Motor Co
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Abstract

Ein Schleifautomatisierungssystem zum Entfernen eines Oberflächenfehlers einer Außenkomponente umfasst einen ersten Roboter zum Erzeugen einer Inspektionsmarkierung mit einem bestimmten Muster auf einer Außenkomponente mit gleichmäßigem Druck durch ein Inspektionsmarkierungswerkzeug, um die Sichtbarkeit eines Oberflächenfehlers sicherzustellen, ein Vision-System zum Analysieren eines Bildes der Außenkomponente, das durch zumindest einen Vision-Sensor aufgenommen wurde, und das Erkennen einer Oberflächenfehler-Markierungsposition und einer Oberflächenfehler-Tiefenstufe, die auf der Außenkomponente angezeigt werden, auf der die Inspektionsmarkierung erzeugt wird, und einen zweiten Roboter zum Entfernen des Oberflächenfehlers durch sequenzielles Bewegen eines Schleifwerkzeugs zu zumindest einer der Oberflächenfehler-Markierungspositionen und zum Durchführen eines Schleifvorgangs mit dem eingestellten Schleifbetrag gemäß einer entsprechenden Oberflächenfehler-Tiefenstufe.

Description

  • HINTERGRUND
  • (a) Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Schleifautomatisierungssystem und -verfahren, und insbesondere ein Schleifautomatisierungssystem und -verfahren zum Entfernen von Oberflächenfehlern eines Produkts in einer Automobilfabrik.
  • (b) Beschreibung des Standes der Technik
  • In der Regel gehören zu den wichtigsten Eigenschaften, die für eine Fahrzeugkarosserie erforderlich sind, Steifigkeit, Abmessungen, Aussehen und dergleichen.
  • Metallmaterialien werden mit Formen plastisch verarbeitet, um Fahrzeugkarosseriekomponenten herzustellen, und bei diesem Prozess können Oberflächenfehler, die das Erscheinungsbild beeinträchtigen, wie etwa Kratzer, Verbeulungen, Unregelmäßigkeiten, Dellen und Kerben, in der Fahrzeugkarosserie auftreten. Da diese Oberflächenfehler auch durch Lackieren nicht abgedeckt werden, wird ein Schleifvorgang durchgeführt, bei dem ein Bereich des Oberflächenfehlers durch eine Inspektion in der Einheit der Fahrzeugkarosseriekomponente erkannt und ein Schleifen der Oberfläche des Bereichs durchgeführt wird.
  • Da jedoch der überwiegende Teil der Inspektion auf Oberflächenfehler und des Schleifvorgangs an der Fahrzeugkarosserie von Fachleuten manuell durchgeführt wird und Qualitätsabweichungen je nach Qualifikationsniveau auftreten, wurden verschiedene Automatisierungsverfahren vorgeschlagen, um die Qualitätsabweichungen zu reduzieren.
  • Beispielsweise wurden im Stand der Technik Verfahren zum Erfassen eines fehlerhaften Teils an einer Fahrzeugkarosserie mithilfe einer kamerabasierten Bildverarbeitungstechnik vorgeschlagen. Da jedoch die meisten Oberflächenfehler, die tatsächlich an der Fahrzeugkarosserie auftreten, aus verschiedenen Gründen „geringfügige Verbeulungen“ auf der nicht ebenen Oberfläche sind, wie etwa Vertiefungen/Dellen, Druckspuren und Unregelmäßigkeiten, gibt es eine Grenze für die Erfassung mit Bildverarbeitungstechniken, so dass es nicht möglich ist, die kamerabasierte Bildverarbeitungstechnik auf diesem Gebiet anzuwenden.
  • Zudem können, auch wenn eine Schleifautomatisierung mithilfe eines Roboters in Betracht gezogen wird, während des Schleifprozesses aufgrund der komplexen Form der Fahrzeugkarosserie sekundäre Fehler, wie etwa Kontakt und Interferenzen mit der Ausrüstung, auftreten, wodurch die Automatisierung erschwert wird.
  • Die in diesem Abschnitt über den Hintergrund offenbarten obigen Informationen sollen lediglich dem besseren Verständnis des Hintergrunds der Offenbarung dienen und können daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der hierzulande einem Durchschnittsfachmann bereits bekannt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Offenbarung wurde in dem Bestreben ausgeführt, ein Schleifautomatisierungssystem und -verfahren bereitzustellen, die automatisch Inspektionsmarkierungen auf einer Fahrzeugkarosserie mithilfe eines Roboters erzeugen, um die Sichtbarkeit für die Erfassung von Oberflächenfehlern sicherzustellen, eine auf der Fahrzeugkarosserie markierte Oberflächenfehler-Markierungsposition mithilfe einer Bildanalyse erkennen und automatisch einen Schleifvorgang für die Oberflächenfehler-Markierungsposition mithilfe des Roboters steuern.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt ein Schleifautomatisierungssystem zum Entfernen eines Oberflächenfehlers einer Außenkomponente bereit, wobei das Schleifautomatisierungssystem einen ersten Roboter zum Erzeugen einer Inspektionsmarkierung mit einem bestimmten Muster auf eine Außenkomponente mit gleichmäßigem Druck durch ein Inspektionsmarkierungswerkzeug, um die Sichtbarkeit eines Oberflächenfehlers sicherzustellen, ein Vision-System zum Analysieren eines Bildes der Außenkomponente, das durch zumindest einen Vision-Sensor aufgenommen wurde, und zum Erkennen einer Oberflächenfehler-Markierungsposition und einer Oberflächenfehler-Tiefenstufe, die auf der Außenkomponente angezeigt werden, auf dem die Inspektionsmarkierung erzeugt ist, und einen zweiten Roboter zum Entfernen des Oberflächenfehlers durch sequenzielles Bewegen eines Schleifwerkzeugs zu zumindest einer der Oberflächenfehler-Markierungspositionen und zum Durchführen eines Schleifvorgangs mit dem eingestellten Schleifbetrag gemäß einer entsprechenden Oberflächenfehler-Tiefenstufe umfasst.
  • Der erste Roboter und der zweite Roboter führen einen Vorgang zur Erzeugung von Inspektionsmarkierungen und einen Schleifvorgang durch, indem sie über Druckausgleichssteuermodule, die in dem Inspektionsmarkierungswerkzeug bzw. dem Schleifwerkzeug installiert sind, einen gleichmäßigen Druck auf eine Oberfläche der Fahrzeugkarosserie, die der Außenkomponente entspricht, ausüben.
  • Ferner kann, wenn ein gemessener Druck größer oder kleiner als ein eingestellter Druck ist, das Druckausgleichssteuermodul den gemessenen Druck um eine Abweichung basierend auf dem eingestellten Druck verringern oder erhöhen, um zu steuern, dass ein gleichmäßiger Druck auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübt wird.
  • Ferner kann das Inspektionsmarkierungswerkzeug eine Montagehalterung, die an einem Endeffektor des ersten Roboters montiert ist, ein Schleifpapiermodul zum Erzeugen feiner Inspektionsmarkierungen mit gleichmäßigem Druck, während es sich auf der Fahrzeugkarosserie in einem Zustand des Kontakts mit der Fahrzeugkarosserie entsprechend der Außenkomponente bewegt; ein Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul zum Abstützen des Schleifpapiermoduls, das an dessen unterem Abschnitt so befestigt ist, dass es sich nicht willkürlich dreht, ein Druckausgleichssteuermodul, das zwischen der Montagehalterung und dem Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul installiert ist, um das Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul so zu steuern, dass es gleichmäßigen Druck auf die Fahrzeugkarosserie ausübt, und ein Staubabsorptionsmodul zum Entfernen von Staub, der auf der Fahrzeugkarosserie durch Erzeugen von Saugkraft erzeugt wird, umfassen.
  • Ferner kann der erste Roboter eine erste Steuerung zum Steuern eines Vorgangs zum Erzeugen der Inspektionsmarkierung umfassen, und die erste Steuerung kann eine Inspektionsmarkierungswerkzeug-Einstellbedingung und eine Inspektionsmarkierungsmuster-Anlernbedingung entsprechend einem Material und einer Form basierend auf einer Fahrzeugkarosserie-ID für jeden Bereich der Fahrzeugkarosserie, der der Außenkomponente entspricht, einstellen.
  • Ferner kann die erste Steuerung die Inspektionsmarkierungswerkzeug-Einstellbedingung, die einen Schleifpapierstandard, einen Flächenkontaktwinkel eines Schleifpapiers zur Fahrzeugkarosserie, den Druck und die Bewegungsgeschwindigkeit umfasst, entsprechend dem Material der Fahrzeugkarosserie einstellen.
  • Ferner kann die erste Steuerung die Inspektionsmarkierungsmuster-Anlernbedingung einstellen, um das Schleifpapiermodul des Inspektionsmarkierungswerkzeugs, das ohne Drehung entsprechend der Form der Fahrzeugkarosserie fixiert ist, in einer konstanten geraden Richtung in einem Zustand, in dem das Schleifpapiermodul in Flächenkontakt mit der Fahrzeugkarosserie steht, zu bewegen.
  • Die erste Steuerung kann die Inspektionsmarkierungsmuster-Anlernbedingung eines ebenen Bereichs, der zwischen Zeichenlinien gebildet wird, auf ein sich wiederholendes Muster in einer horizontal oder vertikal konstanten geraden Richtung entlang der Zeichenlinie einstellen, und die Inspektionsmarkierungsmuster-Anlernbedingung eines Teils, der der Zeichenlinie entspricht, in eine Richtung einstellen, in der die entsprechende Zeichenlinie gebildet wird.
  • Ferner kann das Vision-System einen Vision-Sensor zum Aufnehmen eines 2D-Bildes der Fahrzeugkarosserie, die der Außenkomponente an einer bestimmten Stelle entspricht, zumindest eine Beleuchtung, die so angeordnet ist, dass sie gleichmäßiges Licht auf eine vordere Oberfläche der Fahrzeugkarosserie strahlt, und eine Markierungsanalysesteuerung zum Analysieren des 2D-Bildes, das von dem Vision-Sensor aufgenommen wurde, zum Erfassen einer Oberflächenfehler-Markierungsposition, eines Oberflächenfehlertyps und einer Oberflächenfehlergröße, die auf der Fahrzeugkarosserie markiert sind, und zum Übertragen von Signalen für die erfasste Oberflächenfehler-Markierungsposition, den Oberflächenfehlertyp und die Oberflächenfehlergröße an den zweiten Roboter umfassen.
  • Ferner kann der Vision-Sensor einen Oberflächenfehler, der geringfügige Verbeulungen umfasst, durch Vision-Abtastung des 2D-Bildes der Fahrzeugkarosserie, auf dem die Inspektionsmarkierung erzeugt ist, erfassen und den erfassten Oberflächenfehler auf dem 2D-Bild der Fahrzeugkarosserie virtuell markieren.
  • Wenn das 2D-Bild analysiert ist, kann die Markierungsanalysesteuerung den Hintergrund des Bildes der Fahrzeugkarosserie löschen und dann nur einen Produktumriss und eine Markierung basierend auf RGB-Werten und einem Kontrast- und Neigungswert belassen und das Bild der Fahrzeugkarosserie in ein Schwarz-Weiß-Bild verarbeiten.
  • Die Markierungsanalysesteuerung kann ein Deep-Learning-Modell zum Erkennen einer Markierungsform erstellen, indem sie einen charakteristischen Wert der Markierung unter Verwendung von Deep Learning erlernt, die Markierungsform auf dem Bild der Fahrzeugkarosserie basierend auf dem Deep-Learning-Modell erkennt und die Mittelpunktkoordinaten (x, y) der Markierungsform erfasst.
  • Die Markierungsanalysesteuerung kann einen gesamten Bereich des Bildes der Fahrzeugkarosserie in eine Mehrzahl von Zellbereichen unterteilen und eine Zellmatrixkarte (MAP) erzeugen, in der jedem Bereich eine eindeutige Zellnummer (Zell-ID) zugeordnet ist, und eine Zellnummer (Zell-ID) des Bereichs erkennen, in dem sich die Mittelpunktkoordinaten (x, y) in der Zellmatrixkarte (MAP) befinden.
  • Die Markierungsanalysesteuerung kann ferner die Oberflächenfehler-Tiefenstufe durch Bildanalyse bei dem Prozess des Erkennens der Markierungsform erkennen und ein Signal für die erkannte Oberflächenfehler-Tiefenstufe an den zweiten Roboter übertragen.
  • Ferner kann das Schleifwerkzeug eine Montagehalterung, die an einem Endeffektor des zweiten Roboters montiert ist, ein Schleifpapiermodul, das so konfiguriert ist, dass es den Oberflächenfehler entfernt, während es sich auf der Fahrzeugkarosserie in einem Zustand dreht, in dem es mit gleichmäßigem Druck in Kontakt mit der Fahrzeugkarosserie steht, eine Schleifvorrichtung, an der das Schleifpapiermodul drehbar montiert ist und die von dem zweiten Roboter zu einer Position des Oberflächenfehlers der Fahrzeugkarosserie bewegt wird und das Schleifen durch Ausüben eines gleichmäßigen Drucks durch das Schleifpapiermodul durchführt, ein Druckausgleichssteuermodul, das zwischen der Montagehalterung und der Schleifvorrichtung installiert ist, um die Schleifvorrichtung so zu steuern, dass sie einen gleichmäßigen Druck auf die Fahrzeugkarosserie ausübt, und ein Staubabsorptionsmodul zum Entfernen von Staub, der auf der Fahrzeugkarosserie erzeugt wird, durch das Erzeugen von Saugkraft umfassen.
  • Ferner kann der zweite Roboter eine zweite Steuerung zum Steuern eines Betriebs für den Schleifvorgang umfassen, und die zweite Steuerung kann eine Oberflächenfehler-Schleifbedingung unter Berücksichtigung eines Materials und einer Form entsprechend der Fahrzeugkarosserie-ID in der Datenbank (DB) speichern und die Oberflächenfehler-Schleifbedingung basierend auf der Oberflächenfehler-Markierungsposition und der Oberflächenfehler-Tiefenstufe, die von dem Vision-System empfangen werden, einstellen.
  • Ferner kann die zweite Steuerung die Rauheit des Schleifpapiers und den Anpressdruck erhöhen, wenn die Oberflächenfehler-Tiefenstufe zunimmt, und ferner die Drehzahl (UpM) und/oder die Anzahl der Schleifvorgänge der Schleifvorrichtung erhöhen und ferner die Bewegungsgeschwindigkeit des zweiten Roboters verringern.
  • Ferner kann die zweite Steuerung den Schleifbetrag allmählich reduzieren, während ein geschliffener Abschnitt mit einer Mehrzahl von Stufen erweitert wird, die einen vorbestimmten Abstand in einem Umfang um die Oberflächenfehler-Markierungsposition herum aufweisen, um die Verbeulungsabweichung und die Rauheitsabweichung einer Grenze zwischen dem geschliffenen Abschnitt und einem nicht geschliffenen Abschnitt zu reduzieren.
  • Eine weitere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt ein Schleifautomatisierungsverfahren eines Schleifautomatisierungssystems zum Entfernen eines Oberflächenfehlers einer Außenkomponente bereit, wobei das Schleifautomatisierungsverfahren umfasst: a) Erzeugen einer Inspektionsmarkierung mit einem bestimmten Muster auf einer Außenkomponente mit gleichmäßigem Druck und Sicherstellen der Sichtbarkeit eines Oberflächenfehlers unter Verwendung eines Inspektionsmarkierungswerkzeugs, das an einem ersten Roboter montiert ist, b) Analysieren eines Bildes der Außenkomponente, das durch zumindest einen Vision-Sensor aufgenommen wurde, mithilfe eines Vision-Systems und Erkennen einer Oberflächenfehler-Markierungsposition und/oder eines Oberflächenfehlertyps und/oder einer Oberflächenfehlergröße und/oder einer Oberflächenfehler-Tiefenstufe, die auf der Außenkomponente angezeigt werden, auf dem die Inspektionsmarkierung erzeugt ist, und c) Durchführen eines Schleifvorgangs mit dem eingestellten Schleifbetrag gemäß einer entsprechenden Oberflächenfehler-Tiefenstufe, während ein Schleifwerkzeug, das an einem zweiten Roboter montiert ist, sequenziell zu zumindest einer der Oberflächenfehler-Markierungspositionen bewegt wird, um den Oberflächenfehler zu entfernen.
  • Noch eine andere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt ein Schleifautomatisierungssystem zum Entfernen eines Oberflächenfehlers einer Außenkomponente bereit, wobei das Schleifautomatisierungssystem umfasst: einen Schleifroboter zum Erzeugen einer Inspektionsmarkierung mit einem bestimmten Muster auf einer Oberfläche einer Außenkomponente mit gleichmäßigem Druck durch ein sich nicht drehendes fixiertes Schleifwerkzeug und Sicherstellen der Sichtbarkeit eines Oberflächenfehlers; und ein Vision-System zum Analysieren eines Bildes der Außenkomponente, das durch zumindest einen Vision-Sensor aufgenommen wurde, und zum Erkennen einer Oberflächenfehler-Markierungsposition und einer Oberflächenfehler-Tiefenstufe, die auf der Außenkomponente angezeigt werden, auf dem die Inspektionsmarkierung erzeugt ist, wobei der Schleifroboter einen Schleifvorgang durchführt, bei dem der Schleifbetrag gemäß einer entsprechenden Oberflächenfehler-Tiefenstufe eingestellt wird, während er das Schleifwerkzeug entsprechend einem Signal, das von dem Vision-System empfangen wird, dreht und sequenziell das Schleifwerkzeug zu zumindest einer der Oberflächenfehler-Markierungspositionen bewegt, um den Oberflächenfehler zu entfernen.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ergibt sich ein Effekt der Reduzierung der Qualitätsabweichung aufgrund von menschlichen Fehlern und der Verteilung der Schleifqualität durch die Automatisierung einer Reihe von Schleifprozessen zur Inspektion von Oberflächenfehlern einer Fahrzeugkarosserie unter Berücksichtigung der Vor-Ort-Situation einer Automobilfabrik und der Entfernung der Oberflächenfehler, die bei einer bestehenden Fertigungsstraße anzuwenden sind.
  • Zudem besteht ein Effekt darin, dass es möglich ist, menschliche Fehler zu minimieren, indem die Sichtbarkeit für die Erfassung von Oberflächenfehlern für den Bediener durch den Vorverarbeitungsvorgang der automatischen Erzeugung von Inspektionsmarkierungen sichergestellt wird.
  • Zudem besteht ein Effekt darin, dass es möglich ist, Bediener vor schädlichen Umgebungen, wie etwa Aluminiumstaub, zu schützen und die Herstellungskosten durch Automatisierung des Oberflächenfehler-Inspektionsprozesses und des Schleifprozesses für die Fahrzeugkarosserie zu reduzieren.
  • Zudem besteht ein Effekt darin, dass es einfach ist, Daten, wie etwa unzureichende Daten und Schleifergebnisse, zu erhalten und die Daten in einer Datenbank zu speichern und zu verwalten, und die gesammelten Daten können zur zukünftigen Verbesserung einer Fahrzeugkarosserieform und des Prozesses verwendet werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Schleifautomatisierungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schematisch veranschaulicht.
    • 2 ist ein Diagramm, das eine Inspektionsmarkierungs-Betriebsanlage für eine Vorverarbeitungsstraße gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 3A und 3B sind Diagramme, die ein Druckausgleichssteuerverfahren eines Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmoduls gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen.
    • 4 ist ein Diagramm, das ein Inspektionsmarkierungsmuster-Erzeugungsverfahren gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 5 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Vision-Systems einer Inspektionsstraße gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 6 ist ein konzeptionelles Diagramm, das ein Verfahren zum Erfassen einer Oberflächenfehler-Markierungsposition gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 7 ist ein Diagramm, das eine Schleifbetriebsanlage für eine Schleifstraße gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 8 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Erzeugen einer optimalen Oberflächenfehler-Schleifbedingung der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 9 ist ein Flussdiagramm, das ein Schleifautomatisierungsverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schematisch veranschaulicht.
    • 10 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines Schleifautomatisierungssystems unter Verwendung eines Roboters gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wurden nur bestimmte beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung lediglich beispielhaft veranschaulicht und beschrieben.
  • Die hierin verwendeten Begriffe dienen der Beschreibung spezifischer beispielhafter Ausführungsformen und sollen die vorliegende Offenbarung nicht einschränken. Wie hierin verwendet, schließen Ausdrücke im Singular Ausdrücke im Plural ein, sofern sie nicht eindeutig entgegengesetzte Bedeutungen haben. Die Begriffe „umfassen“ und/oder „umfassend“ geben das Vorhandensein der genannten Eigenschaften, ganzer Zahlen, Schritte, Vorgänge, Bestandteile und/oder Komponenten an, wenn sie in der vorliegenden Beschreibung verwendet werden, aber es versteht sich auch, dass dies das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Eigenschaften, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Bestandteilen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließt. Wie hierin verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ eine beliebige oder sämtliche Kombinationen der zugehörigen und aufgelisteten Elemente ein.
  • In der gesamten Beschreibung können bei der Beschreibung der Konstruktionselemente der vorliegenden Offenbarung die Begriffe erster, zweiter, A, B, (a), (b) oder dergleichen verwendet werden, die Bestandteile sollen jedoch nicht durch die Begriffe eingeschränkt werden. Ein solcher Begriff dient lediglich der Unterscheidung des Konstruktionselements von einem anderen Konstruktionselement und schränkt das wesentliche Merkmal nicht ein.
  • Wenn ein Bestandteil als „gekoppelt mit“ oder „verbunden mit“ einem anderen Bestandteil bezeichnet wird, versteht es sich, dass ein Bestandteil direkt mit dem anderen Bestandteil gekoppelt oder mit diesem verbunden sein kann, es können jedoch auch dazwischenliegende Elemente vorhanden sein. Wenn ein Bestandteil mit einem anderen Bestandteil „direkt gekoppelt“ oder mit diesem „direkt verbunden“ ist, versteht es sich dagegen, dass kein dazwischenliegendes Element vorhanden ist.
  • Zudem versteht es sich, dass eines oder mehrere der nachstehenden Verfahren oder deren Aspekte von zumindest einer oder mehreren Steuerungen ausgeführt werden können. Der Begriff „Steuerung“ kann sich auf eine Hardwarevorrichtung beziehen, die einen Speicher und einen Prozessor umfasst. Der Speicher ist so konfiguriert, dass er Programmbefehle speichert, und der Prozessor ist speziell so programmiert, dass er Programmbefehle ausführt, um einen oder mehrere Prozesse auszuführen, die unten ausführlicher beschrieben werden. Die Steuerung kann Betriebsabläufe von Einheiten, Modulen, Komponenten, Vorrichtungen oder ähnlichen Elementen davon steuern, wie hierin beschrieben. Ferner versteht es sich, dass die folgenden Verfahren von einer Vorrichtung ausgeführt werden können, die eine Steuerung zusammen mit einer oder mehreren anderen Komponenten umfasst, wie sie von Fachleuten erkannt werden.
  • Ferner kann die Steuerung der vorliegenden Offenbarung als ein nichtflüchtiges computerlesbares Aufzeichnungsmedium implementiert sein, das Programmbefehle enthält, die durch einen Prozessor ausführbar sind. Beispiele für ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium umfassen einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), eine Compact Disc (CD)-ROM, Magnetbänder, Disketten, Flash-Laufwerke, Smartcards und optische Datenspeichereinrichtungen, das computerlesbare Aufzeichnungsmedium ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann auch über das Computernetzwerk verteilt sein, um Programmbefehle in einer verteilten Weise zu speichern und auszuführen, wie etwa durch einen Telematikserver oder ein Controller-Area-Netzwerk (CAN).
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun ein Schleifautomatisierungssystem und ein Verfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausführlich beschrieben.
  • 1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Schleifautomatisierungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schematisch veranschaulicht.
  • Unter Bezugnahme auf 1 kann das Schleifautomatisierungssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen ersten Roboter 100, der in einer Vorverarbeitungsstraße installiert ist, um Inspektionsmarkierungen auf einer Außenkomponente eines Produkts zu erzeugen, ein Vision-System 200, das in einem Inspektionsraum einer Inspektionsstraße installiert ist, und einen zweiten Roboter 300, der auf einer Schleifstraße installiert ist, um einen Schleifvorgang zum Entfernen von Oberflächenfehlern auf der Außenkomponente durchzuführen, umfassen. Dabei bezieht sich die Außenkomponente auf äußere Materialien, wie etwa eine Fahrzeugkarosserie, ein Gehäuse, eine Abdeckung und einen Hauptkörper für verschiedene in Fabriken hergestellte Produkte. Zudem bedeutet der Begriff „Inspektionsmarkierung“ einen feinen Kratzer, der für eine Fehlerinspektion auf der Oberfläche der Außenkomponente angebracht wurde.
  • Beispielweise sind die Außenkomponenten (im Folgenden der Einfachheit halber als „Fahrzeugkarosserie“ bezeichnet), die die Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs bilden, aus einem Metallmaterial hergestellt und werden durch in jeder Straße installierte Spannvorrichtungen J1, J2 und J3, die in jeder Straße installiert sind, auf vorgegebene Positionen reguliert. Im Folgenden wird das Schleifautomatisierungssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung der Einfachheit halber als für eine Fahrzeugkarosserie aus einem Aluminiummaterial optimiert beschrieben, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • In der Regel können die Größe, die Position und die Menge an Oberflächenfehlern aufgrund der Herstellungsstreuung der Fahrzeugkarosserie nicht vorhergesagt werden. Um den Schleifvorgang für Oberflächenfehler auf der Fahrzeugkarosserie durch den zweiten Roboter 300 zu automatisieren, ist es daher zunächst notwendig, einen Vorgang zum Auffinden eines Oberflächenfehlers, zum Bestimmen einer Position des Oberflächenfehlers und zum anschließenden Ableiten des Schleifbetrags (des Schleifgrads), der den durchzuführenden Schleifbetrag angibt, durchzuführen.
  • Da es, wie oben beschrieben, schwierig ist, geringfügige Verbeulungen, bei denen die Oberfläche der Fahrzeugkarosserie nicht eben ist, mit der kamerabasierten Bildverarbeitungstechnologie des Standes der Technik zu erfassen, führt ein Bediener in dem Inspektionsprozess die Inspektion in einem Inspektionsraum direkt durch.
  • Zu diesem Zweck führt der erste Roboter 100 in der Vorverarbeitungsstraße einen Vorverarbeitungsvorgang zum Erzeugen von Inspektionsmarkierungen mit einem konstanten geraden Muster auf der Fahrzeugkarosserie mit gleichmäßigem Druck durch, indem er ein daran montiertes Inspektionsmarkierungswerkzeug 110 verwendet und die Sichtbarkeit von Oberflächenfehlern sicherstellt. Auf diese Weise ist es möglich, die Sichtbarkeit für den Bediener zu erhöhen und die Erfassungseffizienz für die Erfassung von Oberflächenfehlern einschließlich geringfügiger Verbeulungen durch den automatisierten Vorverarbeitungsvorgang zu verbessern.
  • Als Nächstes findet der Bediener in der Inspektionsstraße einen Oberflächenfehler an der Fahrzeugkarosserie mit der verbesserten Sichtbarkeit mithilfe der Inspektionsmarkierungen und markiert eine kreisförmige oder polygonale Form (zum Beispiel ein Quadrat und ein Dreieck) mithilfe eines Stifts. Dies soll es dem Bediener ermöglichen, die Position des feinen Oberflächenfehlers, die mithilfe des Bildes nicht gefunden werden kann, separat zu markieren, indem er die Kamera des Standes der Technik und das Vision-System 200 verwendet, um die markierte Position zu erkennen. Dabei wird beschrieben, dass die Markierung der Position des feinen Oberflächenfehlers von dem Bediener durchgeführt wird, die Markierung der Position des feinen Oberflächenfehlers ist jedoch nicht darauf beschränkt, nur durch den Bediener durchgeführt zu werden. Beispielsweise kann eine Position des Oberflächenfehlers auch mithilfe einer hochgenauen Bilderkennungsvorrichtung automatisch markiert werden.
  • Das Vision-System 200 analysiert ein Bild der Fahrzeugkarosserie, das durch zumindest einen in dem Inspektionsraum installierten Vision-Sensor 210 aufgenommen wurde, erkennt die von dem Bediener auf der Fahrzeugkarosserie markierte Oberflächenfehler-Markierungsposition und überträgt ein Signal für die erkannte Oberflächenfehler-Markierungsposition an den zweiten Roboter 300.
  • Als Nächstes führt der zweite Roboter 300 in der Schleifstraße den Schleifvorgang durch, während er sequenziell ein daran montiertes Schleifwerkzeug 310 zu zumindest einer Oberflächenfehler-Markierungsposition bewegt. Der Schleifvorgang wird mit einem Schleifbetrag durchgeführt, der gemäß der Tiefenstufe des entsprechenden Oberflächenfehlers eingestellt ist, um den Oberflächenfehler zu entfernen.
  • Der erste Roboter 100 und der zweite Roboter 300 umfassen Druckausgleichssteuermodule 114 und 314, die in dem Inspektionsmarkierungswerkzeug 110 bzw. dem Schleifwerkzeug 310 installiert sind. Die Druckausgleichssteuermodule 114 und 314 sind so konfiguriert, dass sie unabhängig von dem Abstand zwischen verschiedenen Fahrzeugkarosserien, die auf den Spannvorrichtungen J1 und J3 montiert sind, einen gleichmäßigen Druck ausüben. Dementsprechend können der Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsvorgang und der Schleifvorgang unabhängig von der Produktverteilung der Fahrzeugkarosserie konsistent durchgeführt werden.
  • Im Folgenden wird die Konfiguration von Einrichtungen für jede Straße unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • 2 ist ein Diagramm, das eine Inspektionsmarkierungs-Betriebsanlage für die Vorverarbeitungsstraße gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Unter Bezugnahme auf 2 besteht die Inspektionsmarkierungs-Betriebsanlage für die Vorverarbeitungsstraße aus der ersten Spannvorrichtung J1, dem ersten Roboter 100, der mit dem Inspektionsmarkierungswerkzeug 110 ausgestattet ist, einem automatischen Schleifpapierwechsler 120 und einer ersten Steuerung 130.
  • Die erste Spannvorrichtung J1 reguliert die darauf befindliche Fahrzeugkarosserie.
  • Der erste Roboter 100 kann als Mehrgelenkmanipulator ausgebildet sein, und das Inspektionsmarkierungswerkzeug 110 ist an dem vorderen Ende des ersten Roboters 100 montiert.
  • Das Inspektionsmarkierungswerkzeug 110 umfasst eine Montagehalterung 111, ein Schleifpapiermodul 112, ein Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul 113, ein Druckausgleichssteuermodul 114 und ein Staubabsorptionsmodul 115.
  • Die Montagehalterung 111 ist an dem Inspektionsmarkierungswerkzeug 110 angebracht oder montiert und ist mithilfe eines Befestigungselements an einem Endeffektor E des ersten Roboters 100 montiert, um das Inspektionsmarkierungswerkzeug 110 an dem vorderen Ende des ersten Roboters 100 zu montieren.
  • Das Schleifpapiermodul 112 bewegt sich auf der Fahrzeugkarosserie, während es mit gleichmäßigem Druck mit der Fahrzeugkarosserie in Kontakt steht, um feine Inspektionsmarkierungen zu erzeugen. Das Schleifpapiermodul 112 kann mit einem scheibenförmigen Modul konfiguriert sein, das bei Alterung austauschbar ist. Beispielsweise kann das Schleifpapiermodul 112 aus einem Maschengewebe bestehen, das zum Erzeugen von Inspektionsmarkierungen auf einem weichen Material aus Aluminium geeignet ist, oder kann aus Schleifpapier oder Ölstein bestehen.
  • Das Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul 113 stützt das Schleifpapiermodul 112, das an dem unteren Abschnitt in einer „L“-förmigen Querschnittsform angebracht ist, ab, so dass es sich nicht willkürlich drehen kann.
  • Andererseits kann der Abstand zwischen der Oberfläche der Fahrzeugkarosserie und dem Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul 113 in Abhängigkeit von der Produktverteilung der Fahrzeugkarosserie variieren, wenn die Inspektionsmarkierung erzeugt wird, und dementsprechend kann sich die Qualität der Inspektionsmarkierungen aufgrund von ungleichmäßigem Druck verschlechtern.
  • Um dieses Problem zu lösen, ist das Druckausgleichssteuermodul 114 zwischen der Montagehalterung 111 und dem auf dem ersten Roboter 100 montierten Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul 113 installiert, um das Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul 113 so zu steuern, dass es gleichmäßigen Druck auf die Fahrzeugkarosserie ausübt.
  • Das heißt, das Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul 113 weist eine Struktur auf, die an einer Oberfläche des Druckausgleichssteuermoduls 114 angebracht ist und an der Montagehalterung 111 montiert ist, so dass das Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul 113 Inspektionsmarkierungen einer bestimmten Qualität erzeugen kann, indem ein gleichmäßiger Druck auf die Fahrzeugkarosserie entsprechend dem in dem Druckausgleichssteuermodul 114 eingestellten Druck ausgeübt wird.
  • 3A-3B sind Diagramme, die das Druckausgleichssteuerverfahren des Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmoduls gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen.
  • Der erste Roboter 100 wiederholt den Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsvorgang, während das Inspektionsmarkierungswerkzeug 110 entlang eines Bewegungspfades und mit einem Druck, der entsprechend der Typ-ID der Fahrzeugkarosserie eingestellt ist, bewegt wird.
  • In diesem Fall, wenn der gemessene Druck größer oder kleiner als der als Referenzeinstellung eingegebene Druck ist, verringert oder erhöht das Druckausgleichssteuermodul 114 den gemessenen Druck um eine Abweichung basierend auf dem eingegebenen Druck, um so zu steuern, dass der gleichmäßige Druck immer auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübt wird.
  • 3A veranschaulicht zum Beispiel einen Zustand, in dem der Abstand zwischen dem Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul 113 und der Fahrzeugkarosserie aufgrund der Produktstreuung der Fahrzeugkarosserie verringert ist.
  • Wenn dabei der gemessene Druck (zum Beispiel 50 N) größer als der eingegebene Druck (zum Beispiel 30 N) während des Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsvorgangs, bei dem das Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul 113 in Kontakt mit der Fahrzeugkarosserie gebracht wird, ist, reduziert das Druckausgleichssteuermodul 114 eine Druckabweichung (zum Beispiel 20 N) basierend auf dem eingegebenen Druck und steuert das Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul 113 so, dass es einen gleichmäßigen Druck auf die Fahrzeugkarosserie ausübt.
  • Umgekehrt veranschaulicht 3B einen Zustand, in dem der Abstand zwischen dem Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul 113 und der Fahrzeugkarosserie aufgrund der Produktstreuung der Fahrzeugkarosserie erhöht ist.
  • Dabei erhöht, wenn der gemessene Druck (zum Beispiel 0 N) während des Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsvorgangs, bei dem das Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul 113 in Kontakt mit der Fahrzeugkarosserie gebracht wird, geringer als der eingegebene Druck (zum Beispiel 30 N) ist, das Druckausgleichssteuermodul 114 eine Druckabweichung (zum Beispiel 30 N) basierend auf dem eingegebenen Druck und steuert das Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul 113, um einen gleichmäßigen Druck auf die Fahrzeugkarosserie auszuüben.
  • Das Staubabsorptionsmodul 115 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Saugkraft, die an der Montagehalterung 111 montiert ist, um Staub, der auf der Fahrzeugkarosserie während des Inspektionsmarkierungsvorgangs erzeugt wurde, abzusaugen/zu entfernen.
  • Der automatische Schleifpapierwechsler 120 holt das alte Schleifpapiermodul 112 von dem ersten Roboter 100 zurück und liefert das neue Schleifpapiermodul 112. Der automatische Schleifpapierwechsler 120 kann das neue Schleifpapiermodul 112 mit verschiedenen Spezifikationen zwischen einer Körnung von 100 und einer Körnung von 400 entsprechend dem Material der Fahrzeugkarosserie liefern.
  • Die erste Steuerung 130 steuert den Gesamtbetrieb des ersten Roboters 100 zum Erzeugen einer Inspektionsmarkierung gemäß einem von einem Ingenieur angelernten oder voreingestellten Programm und umfasst zu diesem Zweck zumindest einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher speichert voreingestellte Programme und Daten.
  • Die erste Steuerung 130 stellt eine Inspektionsmarkierungswerkzeug-Einstellbedingung und eine Inspektionsmarkierungsmuster-Anlernbedingung des ersten Roboters 100 entsprechend dem Material und der Form basierend auf der ID (im Folgenden als „Fahrzeugkarosserie-ID“ bezeichnet) für jedes Teil der Fahrzeugkarosserie ein.
  • Beispielsweise ist 4 ein Diagramm, das ein Inspektionsmarkierungsmuster-Erzeugungsverfahren gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Unter Bezugnahme auf 4 stellt die erste Steuerung 130 eine Inspektionsmarkierungswerkzeug-Einstellbedingung, die zumindest eines von einem Schleifpapierstandard, einem Flächenkontaktwinkel des Schleifpapiers zu der Fahrzeugkarosserie, einem Druck und einer Bewegungsgeschwindigkeit des Inspektionsmarkierungswerkzeugs umfasst, entsprechend dem Material der Fahrzeugkarosserie ein.
  • Beispielsweise kann die erste Steuerung 130 die Inspektionsmarkierungswerkzeug-Einstellbedingungen so einstellen, dass die Körnung von 400 des Schleifpapiers, ein Druck von 20 bis 30 N und eine Geschwindigkeit von 400 bis 800 mm/s die optimalen Werte sind, wenn die Fahrzeugkarosserie aus einem Aluminiummaterial besteht.
  • Die erste Steuerung 130 stellt die Inspektionsmarkierungsmuster-Anlernbedingung ein, bei der das nicht drehbar befestigte Schleifpapiermodul 112 in Mustern, die in einer horizontal oder vertikal gleichmäßigen geraden Richtung wiederholt werden, unabhängig von der linken, rechten, vorderen und hinteren Richtung in dem Zustand, in dem es in Flächenkontakt mit der Fahrzeugkarosserie entsprechend der Form der Fahrzeugkarosserie ist, bewegt wird.
  • Wie in 4 veranschaulicht, kann die erste Steuerung 130 zum Beispiel die Inspektionsmarkierungsmuster-Anlernbedingung einstellen, bei der ein zwischen den Zeichenlinien auf beiden Seiten gebildeter ebener Bereich ein „S“-förmiges Muster in einer konstanten geraden Richtung entlang der Zeichenlinie ist. In diesem Fall wird für den Teil, der der Zeichenlinie der Fahrzeugkarosserie entspricht, die Inspektionsmarkierungsmuster-Anlernbedingung in der Richtung eingestellt, in der die Zeichenlinie gebildet wird. Zudem kann, wenn die Inspektionsmarkierungsmuster-Anlernbedingung eingestellt ist, der Betriebsabstand des Pfades, entlang dem sich das Schleifpapiermodul 112 bewegt, auf 50 % oder weniger des Durchmessers des Schleifpapiers eingestellt werden.
  • 5 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Vision-Systems einer Inspektionsstraße gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Unter Bezugnahme auf 5 umfasst die in der Inspektionsstraße installierte Anlage die zweite Spannvorrichtung J2 und das in dem Inspektionsraum installierte Vision-System 200.
  • Der Inspektionsraum ist ein kastenförmiger Raum, der mit zumindest einem Eingang ausgestattet ist und einen Raum zum Abtasten eines Bildes einer Fahrzeugkarosserie mit konstanter Leistung ohne Unschärfe durch das Steuern von externem Licht bereitstellt.
  • Die zweite Spannvorrichtung J2 reguliert die Fahrzeugkarosserie, in der die Inspektionsmarkierung im Vorverarbeitungsprozess erzeugt wird.
  • Der Bediener findet Oberflächenfehler einschließlich der geringfügigen Verbeulungen auf der Oberfläche der Fahrzeugkarosserie, auf der die Inspektionsmarkierung erzeugt wird, und markiert den gefundenen Oberflächenfehler in einer kreisförmigen oder polygonalen Form. Die Markierung ist ein vorbereitender Vorgang, der das Vision-System in die Lage versetzt, die Position des Oberflächenfehlers der Fahrzeugkarosserie zu erkennen.
  • In diesem Fall kann die Markierung durch Anwenden einer anderen polygonalen Form entsprechend der Oberflächenfehler-Tiefenstufe (d. h. dem Grad der geringfügigen Verbeulung) erfolgen. Beispielsweise kann der Bediener im Falle der geringfügigen Verbeulung die geringfügige Verbeulung mit einem Kreis einer ersten Stufe markieren, und davon ausgehend kann, wenn der Grad der geringfügigen Verbeulung zunimmt, der Bediener die geringfügige Verbeulung mit einem Quadrat für eine zweite Stufe, einem Dreieck für eine dritte Stufe und dergleichen markieren. Zudem ist die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt, und die Oberflächenfehler-Tiefenstufe kann mit einem Zeichen und einer Nummer (zum Beispiel 1, 2, 3) neben dem Zeichen angegeben werden.
  • Wie oben beschrieben, können in gleicher Weise neben der geringfügigen Verbeulung auch andere Oberflächenfehler, wie etwa Kratzer, markiert werden.
  • Dabei umfasst das Vision-System 200 einen Vision-Sensor 210, eine Beleuchtung 220 und eine Markierungsanalysesteuerung 230.
  • Der Vision-Sensor 210 besteht aus zumindest einer 2D-Kamera, die ein Bild der Fahrzeugkarosserie an einer bestimmten Stelle aufnimmt.
  • Beispielsweise kann der Vision-Sensor 210 an einer bestimmten Position an der Decke des Inspektionsraums fixiert sein. Die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und der Vision-Sensor 210 kann an der Peripherie der Fahrzeugkarosserie mittels eines Ständers fixiert oder an einem Roboter montiert sein, um Bilder an einer bestimmten Stelle aufzunehmen.
  • Eine Mehrzahl von Lichtquellen 220 ist so angeordnet, dass sie gleichmäßiges Licht auf die Oberfläche der Fahrzeugkarosserie innerhalb des Inspektionsraums strahlt. Die Position, die Menge, die Beleuchtungsstärke und dergleichen der Beleuchtungen 220 können abhängig von dem Material und der Form der Fahrzeugkarosserie durch unterschiedliche Anwendung optimiert werden.
  • Die Markierungsanalysesteuerung 230 ist so eingerichtet, dass sie ein Vision-Abtastprogramm ausführt.
  • Die Markierungsanalysesteuerung 230 analysiert das von dem Vision-Sensor 210 aufgenommene Bild, erfasst Informationen, wie etwa eine Oberflächenfehler-Markierungsposition und eine Art, eine Größe und eine Tiefenstufe des Oberflächenfehlers, der auf der Fahrzeugkarosserie markiert ist, und überträgt die erfassten Informationen an den zweiten Roboter 300. Bei der Art des Oberflächenfehlers kann es sich um eine geringfügige Verbeulung, einen Kratzer, eine Unebenheit, eine Delle und eine Kerbe handeln.
  • 6 ist ein konzeptionelles Diagramm, das ein Verfahren zum Erfassen einer Oberflächenfehler-Markierungsposition gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Unter Bezugnahme auf 6 kann entsprechend der Eigenschaft, dass das Vision-System 200 ein Bild analysiert, das von dem 2D-Vision-Sensor 210, der in dem oberen Abschnitt befestigt ist, aufgenommen wurde, um eine Oberflächenfehler-Markierungsposition zu erfassen, eine Verzerrung des 2D-Bildes auftreten. Daher wird ein Verfahren zum Bereitstellen von Informationen, um die Bildverzerrung zu überwinden und es dem zweiten Roboter 300 zu ermöglichen, eine genaue Oberflächenfehlerposition zu schleifen, beschrieben.
  • Die Markierungsanalysesteuerung 230 löscht den Hintergrund als einen Vorverarbeitungsprozess des Bildes der Fahrzeugkarosserie und belässt dann den Produktumriss und die Markierung basierend auf dem RGB-Wert und dem Kontrast- und Neigungswert und löscht den Rest, um das Bild der Fahrzeugkarosserie in ein einfaches Schwarz-Weiß-Bild zu verarbeiten.
  • Die Markierungsanalysesteuerung 230 erkennt die Markierungsform aus dem gesamten Bild, das basierend auf dem Deep-Learning-Modell verarbeitet wurde, und erfasst die Mittelpunktkoordinaten (x, y) der Markierungsform. Zu diesem Zweck kann die Markierungsanalysesteuerung 230 ein Deep-Learning-Modell für die Erkennung der Markierungsform erstellen, indem sie einen charakteristischen Wert der Markierung mithilfe des Deep Learning im Voraus lernt.
  • Die Markierungsanalysesteuerung 230 unterteilt den gesamten Bereich des Bildes der Fahrzeugkarosserie horizontal und vertikal in mehrere Zellbereiche und erzeugt eine Zellmatrixkarte MAP, in der jedem Bereich eine eindeutige Zellnummer (Zell-ID) zugeordnet ist. Dann erkennt die Markierungsanalysesteuerung 230 die Zellnummer (Zell-ID) des Bereichs, in dem sich die Mittelpunktkoordinaten (x, y) in der Zellmatrixkarte MAP befinden. Dabei können die Koordinaten (x, y) bei einem Vergleich mit einer Übersichtskarte mit dem Breitengrad und dem Längengrad verglichen werden, und die Zellnummer kann mit der Adresse verglichen werden.
  • Wie in 6 dargestellt, besteht, wenn die 3D-Form der Fahrzeugkarosserie als 2D-Bild aufgenommen ist und die Koordinaten (x3, y3) gefunden sind, ein Problem dahingehend, dass die tatsächliche Fehlerposition und die Fehlerposition auf dem Bild unterschiedlich sind, und es ist schwierig, den Fehler durch Korrektur zu beheben. In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Position des Oberflächenfehlers unabhängig von der Form der Fahrzeugkarosserie erkannt werden, indem der gesamte Bereich der Fahrzeugkarosserie in mehrere Zellbereiche unterteilt und überprüft wird, in welchem Zellbereich (Nummer) sich der Oberflächenfehler befindet. Die Markierungsanalysesteuerung 230 kann die Größe und das Muster des als Oberflächenfehler erkannten Zellbereichs interpretieren, um die Art des Oberflächenfehlers und die Größe des Oberflächenfehlers zu erfassen.
  • Die Markierungsanalysesteuerung 230 kann die Unterteilung des Zellbereichs entsprechend der Größe und der Komplexität der Form der Fahrzeugkarosserie weiter unterteilen, wodurch die Genauigkeit für die Erkennung der Oberflächenfehlerposition verbessert wird.
  • Zudem kann die Markierungsanalysesteuerung 230 ferner die Oberflächenfehler-Tiefenstufe durch die Bildanalyse in dem Prozess des Erkennens der Markierungsform erkennen und die erkannte Oberflächenfehler-Tiefenstufe an den zweiten Roboter 300 übertragen.
  • Dabei ist 7 ein Diagramm, das eine Schleifbetriebsanlage für die Schleifstraße gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Unter Bezugnahme auf 7 umfasst die Schleifbetriebsanlage für die Schleifstraße eine dritte Spannvorrichtung J3, einen zweiten Roboter 300, der mit einem Schleifwerkzeug 310 ausgestattet ist, einen automatischen Schleifpapierwechsler 320 und eine zweite Steuerung 330.
  • Die dritte Spannvorrichtung J3 reguliert die mit den Inspektionsmarkierungen und Oberflächenfehlern markierte Fahrzeugkarosserie.
  • Der zweite Roboter 300 kann mit einem Mehrgelenkmanipulator konfiguriert sein, und das Schleifwerkzeug 310 ist an dem vorderen Ende des zweiten Roboters 300 montiert.
  • Das Schleifwerkzeug 310 umfasst eine Montagehalterung 311, ein Schleifpapiermodul 312, eine Schleifvorrichtung 313, ein Druckausgleichssteuermodul 314 und ein Staubabsorptionsmodul 315.
  • Die Montagehalterung 311 ist an dem Schleifwerkzeug 310 angebracht oder montiert und ist an dem Endeffektor E des zweiten Roboters 300 durch ein Befestigungselement montiert, um das Schleifwerkzeug 310 an dem vorderen Ende des zweiten Roboters 300 zu montieren.
  • Das Schleifpapiermodul 312 entfernt den Oberflächenfehler, während es sich in dem Zustand, in dem es mit gleichmäßigem Druck mit der Fahrzeugkarosserie in Kontakt steht, auf der Fahrzeugkarosserie dreht. Das Schleifpapiermodul 312 kann mit einem scheibenförmigen Modul konfiguriert sein, das bei Alterung ersetzt werden kann.
  • Die Schleifvorrichtung 313 wird mittels eines Servomotors elektrisch angetrieben, und das Schleifpapiermodul 312 kann drehbar auf einer Spindel der Schleifvorrichtung 313. montiert sein. Die Schleifvorrichtung 313 wird von dem zweiten Roboter 300 zu der Position des Oberflächenfehlers der Fahrzeugkarosserie bewegt und schleift den Oberflächenfehler durch Ausüben eines gleichmäßigen Drucks mithilfe des Schleifpapiermoduls 312.
  • Das Druckausgleichssteuermodul 314 ist zwischen der Montagehalterung 311 und der an dem zweiten Roboter 300 montierten Schleifvorrichtung 313 installiert, um die Schleifvorrichtung 313 so zu steuern, dass sie einen gleichmäßigen Druck auf die Fahrzeugkarosserie ausübt.
  • Das heißt, da die Schleifvorrichtung 313 eine Struktur aufweist, die an einer Oberfläche des Druckausgleichssteuermoduls 314 angebracht ist und an der Montagehalterung 311 montiert ist, kann die Schleifvorrichtung 313 einen gleichmäßigen Druck auf die Fahrzeugkarosserie entsprechend dem in dem Druckausgleichssteuermodul 314 eingestellten Druck ausüben, um den Betrag des Schleifens einer bestimmten Qualität zu steuern.
  • Die Beschreibungen des Steuerverfahrens des Druckausgleichssteuermoduls 314 und des Staubabsorptionsmoduls 315 und des automatischen Schleifpapierwechslers 320 sind den Beschreibungen des Steuerverfahrens des Druckausgleichssteuermoduls 114, des Staubabsorptionsmoduls 115 und des automatischen Schleifpapierwechslers 120 ähnlich, so dass überlappende Beschreibungen weggelassen werden.
  • Die zweite Steuerung 330 steuert den Gesamtbetrieb des zweiten Roboters 300 für den Schleifvorgang gemäß einem angelernten oder voreingestellten Programm und umfasst zu diesem Zweck zumindest einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher speichert voreingestellte Programme und Daten.
  • Wenn die zweite Steuerung 330 die Oberflächenfehler-Markierungsposition und die Oberflächenfehler-Tiefenstufe von dem Vision-System 200 empfängt, steuert die zweite Steuerung 330 den Schleifvorgang, bei dem das Schleifwerkzeug 310 mithilfe des zweiten Roboters 300 an der Oberflächenfehler-Markierungsposition positioniert wird, der Schleifbetrag für jeden Bereich basierend auf der Oberflächenfehler-Tiefenstufe eingestellt wird und die Oberflächenfehler entfernt werden.
  • Wenn die zweite Steuerung 330 Informationen, wie etwa eine Vielzahl von Oberflächenfehler-Markierungspositionen, einen Oberflächenfehlertyp, eine Oberflächenfehlergröße und eine Oberflächenfehler-Tiefenstufe, von dem Vision-System 200 empfängt, kann die zweite Steuerung 330 den Schleifvorgang automatisch steuern, nachdem sie das Schleifwerkzeug 310 sequenziell zu den entsprechenden Positionen bewegt hat.
  • Die zweite Steuerung 330 speichert die optimale Oberflächenfehler-Schleifbedingung unter Berücksichtigung des Materials und der Form gemäß der Fahrzeugkarosserie-ID in der Datenbank DB und stellt die optimale Oberflächenfehler-Schleifbedingung basierend auf der empfangenen Oberflächenfehler-Markierungsposition, dem Oberflächenfehlertyp, der Oberflächenfehlergröße und der Oberflächenfehler-Tiefenstufe ein.
  • Insbesondere ist es durch Einstellen des optimierten Schleifbetrags entsprechend der Oberflächenfehler-Tiefenstufe möglich, die Probleme im Stand der Technik zu lösen, wie zum Beispiel ein Versagen, den Oberflächenfehler entsprechend dem Schleifen mit einem einzigen Einstellwert zu entfernen, oder eine Verschlechterung der Betriebseffizienz und die sekundären Fehler aufgrund eines unnötigen übermäßigen Schleifbetrags.
  • 8 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Erzeugen einer optimalen Oberflächenfehler-Schleifbedingung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Unter Bezugnahme auf 8 führt die zweite Steuerung 330, um den Schleifbetrag entsprechend der Oberflächenfehler-Tiefenstufe der Fahrzeugkarosserie zu bestimmen, ein Schleifen durch, während sie die wichtigsten Bedingungen, die den Schleifbetrag beeinflussen, durch einen Test ändert, misst den Schleifbetrag und die Schleifzeit entsprechend der Änderung der Dicke der Fahrzeugkarosserie als Ergebnis des Schleifens und speichert das Ergebnis der Messung in der DB. Dabei können die Hauptbedingungen die Rauheit des Schleifpapiers, den Winkel der Schleifvorrichtung zur Oberfläche, den Anpressdruck, die Drehzahl (UpM) der Spindel der Schleifvorrichtung, die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters, die Anzahl der Schleifvorgänge und dergleichen umfassen.
  • Zudem kann die zweite Steuerung 330 eine Schleifbedingung, die für die Oberflächenfehler-Markierungsposition und die Oberflächenfehler-Tiefenstufe der Fahrzeugkarosserie-ID, die in der dritten Spannvorrichtung J3 eingestellt ist, optimiert ist, anhand der DB finden und automatisch die optimierte Schleifbedingung anwenden.
  • Beispielsweise kann, wenn die Tiefe des Oberflächenfehlers von der ersten Stufe des Grades des feinen Kratzers aus zunimmt, die zweite Steuerung 330 zumindest eines von der Rauheit des Schleifpapiers, des Anpressdrucks, der Drehzahl (UpM) der Spindel der Schleifvorrichtung und der Anzahl der Schleifvorgänge erhöhen und die Bewegungsgeschwindigkeit des zweiten Roboters verringern.
  • Zudem kann, wenn die Verbeulung einer Grenze zwischen einem geschliffenen Abschnitt und einem nicht geschliffenen Abschnitt während des Schleifvorgangs übermäßig ist und eine Schleifmarkierung hinterlässt, ein sekundäres Schleiffehlerproblem, das nach dem Lackieren sichtbar wird, auftreten.
  • Um das Problem eines Schleiffehlers zu verhindern, schleift die zweite Steuerung 330 nicht nur die Oberflächenfehler-Markierungsposition, sondern verringert die Verbeulungsabweichung und die Rauheitsabweichung der Grenze zwischen dem geschliffenen Abschnitt und dem nicht geschliffenen Abschnitt unter der Bedingung, dass der geschliffene Bereich auf mehrere Stufen, die einen vorbestimmten Abstand um den Umfang um die Oberflächenfehler-Markierungsposition herum aufweisen, erweitert wird und der Schleifbetrag allmählich verringert wird. In diesem Fall wird das Schleifen basierend auf der Oberflächenfehler-Markierungsposition wiederholt, während die Rauheit eines ersten geschliffenen Bereichs ① durch Verwendung von Schleifpapier der Körnung 100 verringert wird, die Rauheit eines zweiten geschliffenen Bereichs ② durch Verwendung von Schleifpapier der Körnung 200 verringert wird und die Rauheit eines dritten geschliffenen Bereichs ③ unter Verwendung von Schleifpapier der Körnung 400 verringert wird. Und in dem letzten Betriebsvorgang werden alle geschliffenen Bereiche mit einem Schleifpapier der Körnung 400 oder mehr geschliffen.
  • Nun wird ein Schleifautomatisierungsverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung basierend auf der Konfiguration des oben beschriebenen Schleifautomatisierungssystems beschrieben.
  • Der erste Roboter 100, das Vision-System 200 und der zweite Roboter 300 des Schleifautomatisierungssystems der vorliegenden Offenbarung können mit einem oder mehreren Prozessoren implementiert sein, in denen jede Steuerung gemäß einem eingestellten Programm arbeitet, und das eingestellte Programm kann so programmiert sein, dass es jeden Betrieb des Schleifautomatisierungsverfahrens gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchführt. Ebenso können die erste Steuerung 130, die Markierungsanalysesteuerung 230 und die zweite Steuerung 330 auch in eine einzige Steuerung integriert sein.
  • Das Schleifautomatisierungsverfahren wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die nachstehenden Zeichnungen näher beschrieben.
  • 9 ist ein Flussdiagramm, das das Schleifautomatisierungsverfahren gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schematisch veranschaulicht.
  • Unter Bezugnahme auf 9 stellt der erste Roboter 100 der Inspektionsmarkierungsstraße eine Inspektionsmarkierungswerkzeug-Einstellbedingung und eine Inspektionsmarkierungsmuster-Anlernbedingung entsprechend einem Material und einer Form einer auf die erste Spannvorrichtung J1 geladenen Fahrzeugkarosserie in S110 ein.
  • Der erste Roboter 100 führt einen Vorverarbeitungsvorgang aus, um die Sichtbarkeit von Oberflächenfehlern sicherzustellen, indem er in S120 mithilfe des montierten Inspektionsmarkierungswerkzeugs 110 Inspektionsmarkierungen mit einem konstanten geraden Muster mit gleichmäßigem Druck auf der Fahrzeugkarosserie erzeugt.
  • Die Fahrzeugkarosserie, in der die Inspektionsmarkierungen durch den Vorverarbeitungsprozess erzeugt wurden, wird auf die zweite Spannvorrichtung J2 der Inspektionsstraße geladen. Der Bediener findet Oberflächenfehler einschließlich feiner Kratzer auf der Oberfläche der Fahrzeugkarosserie, auf der die Inspektionsmarkierung erzeugt wurde, und markiert den gefundenen Oberflächenfehler in einer kreisförmigen oder polygonalen Form. In diesem Fall kann die Markierungsform entsprechend der Oberflächenfehler-Tiefenstufe unterschiedlich angezeigt werden.
  • Das Vision-System 200 analysiert das Bild der Fahrzeugkarosserie, das durch zumindest einen Vision-Sensor 210 aufgenommen wurde, und erkennt die von dem Bediener markierte Oberflächenfehler-Markierungsposition in S130 und überträgt ein Signal für die erkannte Oberflächenfehler-Markierungsposition an den zweiten Roboter 300 in S140. In diesem Fall kann das Vision-System 200 ferner eine Oberflächenfehler-Tiefenstufe entsprechend der Markierungsform in dem Prozess des Erkennens der Oberflächenfehler-Markierungsposition erkennen und die erkannte Oberflächenfehler-Tiefenstufe an den zweiten Roboter 300 übertragen.
  • Die Fahrzeugkarosserie, deren Inspektion abgeschlossen ist, wird auf die dritte Spannvorrichtung J3 der Schleifstraße geladen.
  • Der zweite Roboter 300 stellt eine optimale Oberflächenfehler-Schleifbedingung basierend auf der Oberflächenfehler-Markierungsposition und der Oberflächenfehler-Tiefenstufe, die von dem Vision-System 200 empfangen wurden, in S150 ein.
  • Der zweite Roboter 300 entfernt die Oberflächenfehler durch sequenzielles Bewegen des Schleifwerkzeugs 310 zu zumindest einer der Oberflächenfehler-Markierungspositionen und führt den Schleifvorgang mit dem Schleifbetrag, der gemäß der entsprechenden Oberflächenfehler-Tiefenstufe eingestellt wurde, in S160 durch.
  • Danach beendet, wenn der zweite Roboter 300 die Entfernung aller Oberflächenfehler auf der Fahrzeugkarosserie abschließt, der zweite Roboter 300 den Schleifvorgang und wartet auf den nächsten Vorgang. Wie oben beschrieben, gibt es gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Effekt der Reduzierung der Qualitätsabweichung aufgrund menschlicher Fehler und der Verteilung der Schleifqualität durch die Automatisierung einer Reihe von Schleifprozessen zur Inspektion von Oberflächenfehlern einer Fahrzeugkarosserie unter Berücksichtigung der Vor-Ort-Situation einer Automobilfabrik und Entfernung der Oberflächenfehler, die bei einer bestehenden Fertigungsstraße anzuwenden sind.
  • Zudem besteht ein Effekt darin, dass es möglich ist, menschliche Fehler zu minimieren, indem die Sichtbarkeit für die Erfassung von Oberflächenfehlern des Bedieners durch den Vorverarbeitungsvorgang des automatischen Erzeugens von Inspektionsmarkierungen sichergestellt wird.
  • Zudem besteht ein Effekt darin, dass es möglich ist, Bediener vor schädlichen Umgebungseinflüssen, wie etwa Aluminiumstaub, zu schützen und die Herstellungskosten durch Automatisierung des Prozesses der Inspektion auf Oberflächenfehler und des Schleifprozesses der Fahrzeugkarosserie zu reduzieren.
  • Zudem besteht ein Effekt darin, dass es einfach ist, Daten zu erhalten, wie etwa unzureichende Daten und Schleifergebnisse, und die Daten mithilfe einer Datenbank zu speichern und zu verwalten, und die gesammelten Daten können für die zukünftige Verbesserung einer Fahrzeugkarosserieform und des Prozesses verwendet werden.
  • Im Vorstehenden wurde die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht nur auf das beispielhafte Ausführungsform beschränkt, und andere verschiedene Modifikationen sind möglich.
  • Beispielsweise verwendet das Vision-System 200 in der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die unter Bezugnahme auf 6 beschrieben ist, nicht die Mittelpunktkoordinaten (x, y) der Markierungsform unter Berücksichtigung der Bildverzerrung, die aufgrund der Eigenschaft bei der Verwendung des 2D-Vision-Sensors 210 erzeugt wird, sondern unterteilt das Bild in mehrere Zellbereiche, um die Oberflächenfehler-Markierungsposition zu erkennen. Die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Zellbereichsunterteilung kann weggelassen werden, und die Mittelpunktkoordinaten (x, y) der Markierungsform können mithilfe des 3D-Vision-Sensors direkt gefunden werden.
  • Zudem wurde in der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben, dass der erste Roboter 100 und der zweite Roboter 300 den Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsvorgang und den Schleifvorgang durch Ausüben eines gleichmäßigen Drucks unabhängig von dem Abstand zwischen verschiedenen Fahrzeugkarosserien durch die Druckausgleichssteuermodule 114 und 314, die zwischen dem Inspektionsmarkierungswerkzeug 110 und dem Schleifwerkzeug 310 installiert sind, durchführt.
  • Die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und der Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsvorgang und der Schleifvorgang können mit einem gleichmäßigen Druck gesteuert werden, indem der erste Roboter 100 und der zweite Roboter 300 als kooperativer Roboter konfiguriert werden, der mit einem Kraftsensor oder einem Drehmomentsensor ausgestattet ist und das Druckausgleichssteuermodul ersetzt.
  • Zudem wurde in der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde, beschrieben, dass der Bediener die Position des Oberflächenfehlers der Fahrzeugkarosserie markiert und das Vision-System 200 veranlasst, die Oberflächenfehlerposition zu erkennen.
  • Die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und das Schleifen kann automatisiert werden, indem in einem Zustand, in dem die Sichtbarkeit von Oberflächenfehlern durch das Erzeugen von Inspektionsmarkierungen auf der Fahrzeugkarosserie sichergestellt ist, der Oberflächenfehler einschließlich der geringfügigen Verbeulung durch die Vision-Abtastung des Vision-Sensors 210 ohne Eingreifen des Bedieners erfasst wird und der Oberflächenfehler auf einem 2D-Bild der Fahrzeugkarosserie einschließlich der erzeugten Inspektionsmarkierung virtuell markiert wird. In diesem Fall kann die Markierung angezeigt werden, indem die polygonale Form oder die Oberflächenfehler-Tiefenstufe auf dem 2D-Bild der Fahrzeugkarosserie verstärkt wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es bei der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung möglich, die Sichtbarkeit des Oberflächenfehlers durch den Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsvorgang auf der Fahrzeugkarosserie sicherzustellen.
  • Danach kann die Markierungsanalysesteuerung 230 das von dem Vision-Sensor 210 markierte Bild der Fahrzeugkarosserie analysieren und Informationen, wie etwa die Oberflächenfehler-Markierungsposition, den Oberflächenfehlertyp und die Größe und die Tiefenstufe an der Fahrzeugkarosserie, erfassen und die erfassten Informationen an den zweiten Roboter 300 übertragen.
  • Zudem wurde in der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben, dass der erste Roboter 100 und der zweite Roboter 300 mit dem Inspektionsmarkierungswerkzeug 110 bzw. dem Schleifwerkzeug 310 ausgestattet sind, um den Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsvorgang bzw. den Schleifvorgang durchzuführen.
  • Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und der Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsvorgang und der Schleifvorgang können gemäß einem Steuerverfahren unter Verwendung des Schleifwerkzeugs, das an einem Schleifroboter montiert ist, durchgeführt werden.
  • Beispielsweise ist 10 ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines Schleifautomatisierungssystems unter Verwendung eines Schleifroboters gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Da 10 der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform ähnlich ist und sich nur durch die Tatsache unterscheidet, dass ein Schleifroboter 400 umfasst ist, werden im Folgenden ähnliche Beschreibungen weggelassen, und hauptsächlich werden unterschiedliche Punkte beschrieben.
  • Unter Bezugnahme auf 10 umfasst ein Schleifautomatisierungssystem zum Entfernen von Oberflächenfehlern von Außenkomponenten, wie etwa einer Fahrzeugkarosserie, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Schleifroboter 400 zum Erzeugen einer Inspektionsmarkierung mit einem bestimmten Muster auf einer Oberfläche einer Außenkomponente mit gleichmäßigem Druck durch ein nicht drehbar fixiertes Schleifwerkzeug 410, um die Sichtbarkeit eines Oberflächenfehlers sicherzustellen, und ein Vision-System 200 zum Analysieren eines Bildes der Außenkomponente, das durch zumindest einen Vision-Sensor aufgenommen wurde, um eine Oberflächenfehler-Markierungsposition und eine Oberflächenfehler-Tiefenstufe zu erkennen, die auf der Außenkomponente, auf der die Inspektionsmarkierung erzeugt ist, markiert sind, und der Schleifroboter 400 dreht das Schleifwerkzeug 410 gemäß einem von dem Vision-System 200 empfangenen Signal, bewegt das Schleifwerkzeug 410 sequenziell zu zumindest einer Oberflächenfehler-Markierungsposition und führt einen Schleifvorgang mit dem eingestellten Schleifbetrag gemäß der entsprechenden Oberflächenfehler-Tiefenstufe durch, um den Oberflächenfehler zu entfernen.
  • Dabei ist das Schleifwerkzeug 410 im Wesentlichen das gleiche wie die Konfiguration des Schleifwerkzeugs 310 in der oben beschriebenen Ausführungsform und arbeitet in einem Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodus oder in einem Schleifmodus gemäß einem Steuersignal, das von dem Vision-System 200 empfangen wird. Zudem kann der Schleifroboter 400 das Schleifpapiermodul entsprechend der Umstellung des Modus in einen von dem Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodus und dem Schleifmodus ersetzen.
  • Infolgedessen ist es möglich, den Transfer von Außenkomponenten und Prozessausrüstung zu minimieren und Inspektionsmarkierungserzeugung, Inspektion und Schleifvorgänge an einem Betriebsort zu integrieren, wodurch die Prozesskosten reduziert werden und der Betriebsraum reduziert wird.
  • Die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nicht nur durch die oben beschriebene Vorrichtung und/oder das oben beschriebene Verfahren implementiert, sondern kann auch durch ein Programm zum Implementieren einer Funktion, die der Konfiguration der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung entspricht, ein Aufzeichnungsmedium, auf dem das Programm aufgezeichnet ist, und dergleichen implementiert werden, und die Implementierung kann von Fachleuten basierend auf der Beschreibung des Ausführungsbeispiels leicht realisiert werden.
  • Obwohl eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben wurde, ist der Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht durch die beispielhafte Ausführungsform beschränkt. Verschiedene Änderungen und Modifikationen, die der Fachmann unter Verwendung des in den beigefügten Ansprüchen definierten Grundkonzepts der vorliegenden Offenbarung vornimmt, sind so auszulegen, dass sie zum Umfang der vorliegenden Offenbarung gehören.

Claims (20)

  1. Schleifautomatisierungssystem zum Entfernen eines Oberflächenfehlers einer Außenkomponente, wobei das Schleifautomatisierungssystem umfasst: einen ersten Roboter, der so konfiguriert ist, dass er eine Inspektionsmarkierung mit einem bestimmten Muster auf einer Außenkomponente mit gleichmäßigem Druck durch ein Inspektionsmarkierungswerkzeug erzeugt, um die Sichtbarkeit eines Oberflächenfehlers sicherzustellen; ein Vision-System, das so konfiguriert ist, dass es ein Bild der Außenkomponente, das durch zumindest einen Vision-Sensor aufgenommen wurde, analysiert und eine Oberflächenfehler-Markierungsposition und eine Oberflächenfehler-Tiefenstufe, die auf der Außenkomponente angezeigt werden, auf dem die Inspektionsmarkierung erzeugt ist, erkennt; und einen zweiten Roboter, der so konfiguriert ist, dass er den Oberflächenfehler entfernt, indem er ein Schleifwerkzeug sequenziell zu zumindest einer der Oberflächenfehler-Markierungspositionen bewegt und einen Schleifvorgang mit dem eingestellten Schleifbetrag gemäß einer entsprechenden Oberflächenfehler-Tiefenstufe durchführt.
  2. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 1, wobei: der erste Roboter und der zweite Roboter so konfiguriert sind, dass sie einen Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsvorgang und einen Schleifvorgang durchführen, indem sie mithilfe von Druckausgleichssteuermodulen, die in dem Inspektionsmarkierungswerkzeug und dem Schleifwerkzeug installiert sind, einen gleichmäßigen Druck auf eine Oberfläche der Fahrzeugkarosserie, die der Außenkomponente entspricht, ausüben.
  3. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 2, wobei: das Druckausgleichssteuermodul, wenn ein gemessener Druck größer oder kleiner als ein eingestellter Druck ist, den gemessenen Druck um eine auf dem eingestellten Druck basierende Abweichung verringert oder erhöht, so dass ein gleichmäßiger Druck auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübt wird.
  4. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 1, wobei: das Inspektionsmarkierungswerkzeug umfasst: eine Montagehalterung, die an einem Endeffektor des ersten Roboters montiert ist; ein Schleifpapiermodul, das so konfiguriert ist, dass es feine Inspektionsmarkierungen erzeugt, während es sich auf der Fahrzeugkarosserie bewegt, wenn es mit gleichmäßigem Druck mit der Fahrzeugkarosserie, die der Außenkomponente entspricht, in Kontakt steht; ein Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul, das so konfiguriert ist, dass es das Schleifpapiermodul abstützt und an einem unteren Abschnitt des Schleifpapiermoduls angebracht ist, wobei das Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul ferner so konfiguriert ist, dass es eine willkürliche Drehung verhindert; ein Druckausgleichssteuermodul, das zwischen der Montagehalterung und dem Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul positioniert ist, wobei das Druckausgleichsmodul so konfiguriert ist, dass es das Inspektionsmarkierungs-Erzeugungsmodul so steuert, dass es einen gleichmäßigen Druck auf die Fahrzeugkarosserie ausübt; und ein Staubabsorptionsmodul, das so konfiguriert ist, dass es auf der Fahrzeugkarosserie erzeugten Staub durch Erzeugen einer Saugkraft entfernt.
  5. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 1, wobei: der erste Roboter eine erste Steuerung zum Steuern eines Vorgangs zum Erzeugen der Inspektionsmarkierung umfasst, und wobei die erste Steuerung eine Inspektionsmarkierungswerkzeug-Einstellbedingung und eine Inspektionsmarkierungsmuster-Anlernbedingung entsprechend einem Material und einer Form basierend auf einer Fahrzeugkarosserie-ID für jeden Bereich der Fahrzeugkarosserie, der der Außenkomponente entspricht, einstellt.
  6. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 5, wobei: die erste Steuerung die Inspektionsmarkierungswerkzeug-Einstellbedingung, die einen Schleifpapierstandard, einen Flächenkontaktwinkel eines Schleifpapiers zu der Fahrzeugkarosserie, den Druck und die Bewegungsgeschwindigkeit umfasst, entsprechend dem Material der Fahrzeugkarosserie einstellt.
  7. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 5, wobei: die erste Steuerung die Inspektionsmarkierungsmuster-Anlernbedingung so einstellt, dass das Schleifpapiermodul des Inspektionsmarkierungswerkzeugs, das ohne Drehung entsprechend der Form der Fahrzeugkarosserie fixiert ist, in einer konstanten geraden Richtung in einem Zustand, in dem das Schleifpapiermodul in Flächenkontakt mit der Fahrzeugkarosserie steht, bewegt wird.
  8. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 7, wobei: die erste Steuerung die Inspektionsmarkierungsmuster-Anlernbedingung eines ebenen Bereichs, der zwischen Zeichenlinien ausgebildet ist, auf ein sich wiederholendes Muster in einer horizontal oder vertikal konstanten geraden Richtung entlang der Zeichenlinie einstellt und die Inspektionsmarkierungsmuster-Anlernbedingung eines Teils, der der Zeichenlinie entspricht, in einer Richtung, in der die entsprechende Zeichenlinie ausgebildet ist, einstellt.
  9. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 1, wobei: das Vision-System umfasst: einen Vision-Sensor zum Aufnehmen eines 2D-Bildes der Fahrzeugkarosserie, die der Außenkomponente an einer bestimmten Stelle entspricht; zumindest eine Leuchte, die so angeordnet ist, dass sie gleichmäßiges Licht auf eine vordere Oberfläche der Fahrzeugkarosserie strahlt; und eine Markierungsanalysesteuerung, die so konfiguriert ist, dass sie das von dem Vision-Sensor aufgenommene 2D-Bild analysiert, eine Oberflächenfehler-Markierungsposition, einen Oberflächenfehlertyp und eine Oberflächenfehlergröße, die auf der Fahrzeugkarosserie markiert sind, erfasst und Signale für die erfasste Oberflächenfehler-Markierungsposition, den Oberflächenfehlertyp und die Oberflächenfehlergröße an den zweiten Roboter überträgt.
  10. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 9, wobei: der Vision-Sensor einen Oberflächenfehler einschließlich einer geringfügigen Verbeulung durch Vision-Abtastung des 2D-Bildes der Fahrzeugkarosserie, auf der die Inspektionsmarkierung erzeugt ist, erfasst und den erfassten Oberflächenfehler auf dem 2D-Bild der Fahrzeugkarosserie markiert.
  11. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 9, wobei: die Markierungsanalysesteuerung, wenn das 2D-Bild analysiert ist, den Hintergrund des Bildes der Fahrzeugkarosserie löscht und dann nur einen Produktumriss und eine Markierung basierend auf RGB-Werten und einem Kontrast- und Neigungswert belässt und das Bild der Fahrzeugkarosserie in ein Schwarz-Weiß-Bild verarbeitet.
  12. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 9, wobei: die Markierungsanalysesteuerung ein Deep-Learning-Modell zum Erkennen einer Markierungsform erstellt, indem sie einen charakteristischen Wert der Markierung unter Verwendung von Deep Learning lernt, die Markierungsform auf dem Bild der Fahrzeugkarosserie basierend auf dem Deep-Learning-Modell erkennt und Mittelpunktkoordinaten (x, y) der Markierungsform erfasst.
  13. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 12, wobei: die Markierungsanalysesteuerung einen gesamten Bereich des Bildes der Fahrzeugkarosserie in eine Mehrzahl von Zellbereichen unterteilt und eine Zellmatrixkarte (MAP) erzeugt, in der jedem Bereich eine eindeutige Zellnummer (Zell-ID) zugeordnet ist, und eine Zellnummer (Zell-ID) des Bereichs erkennt, in dem sich die Mittelpunktkoordinaten (x, y) in der Zellmatrixkarte (MAP) befinden.
  14. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 12, wobei: die Markierungsanalysesteuerung ferner die Oberflächenfehler-Tiefenstufe durch Bildanalyse in dem Prozess des Erkennens der Markierungsform erkennt und ein Signal für die erkannte Oberflächenfehler-Tiefenstufe an den zweiten Roboter überträgt.
  15. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 1, wobei: das Schleifwerkzeug umfasst: eine Montagehalterung, die an einem Endeffektor des zweiten Roboters montiert ist; ein Schleifpapiermodul, das so konfiguriert ist, dass es den Oberflächenfehler entfernt, während es sich auf der Fahrzeugkarosserie in einem Zustand dreht, in dem es mit gleichmäßigem Druck mit der Fahrzeugkarosserie in Kontakt steht; eine Schleifvorrichtung, an der das Schleifpapiermodul drehbar montiert ist, und die durch den zweiten Roboter zu einer Position des Oberflächenfehlers der Fahrzeugkarosserie bewegt wird und das Schleifen durch Ausüben eines gleichmäßigen Drucks durch das Schleifpapiermodul durchführt; ein Druckausgleichssteuermodul, das zwischen der Montagehalterung und der Schleifvorrichtung installiert ist, um die Schleifvorrichtung so zu steuern, dass sie einen gleichmäßigen Druck auf die Fahrzeugkarosserie ausübt; und ein Staubabsorptionsmodul, das so konfiguriert ist, dass es auf der Fahrzeugkarosserie erzeugten Staub durch Erzeugen einer Saugkraft entfernt.
  16. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 1, wobei: der zweite Roboter eine zweite Steuerung zum Steuern eines Betriebs für den Schleifvorgang umfasst, und die zweite Steuerung eine Oberflächenfehler-Schleifbedingung unter Berücksichtigung eines Materials und einer Form gemäß der Fahrzeugkarosserie-ID in der Datenbank (DB) speichert und die Oberflächenfehler-Schleifbedingung basierend auf der Oberflächenfehler-Markierungsposition und der Oberflächenfehler-Tiefenstufe, die von dem Vision-System empfangen wurden, einstellt.
  17. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 16, wobei: die zweite Steuerung die Rauheit des Schleifpapiers und den Anpressdruck erhöht, wenn die Oberflächenfehler-Tiefenstufe zunimmt, und ferner zumindest eine von einer Drehzahl (UpM) und der Anzahl der Schleifvorgänge der Schleifvorrichtung erhöht und ferner eine Bewegungsgeschwindigkeit des zweiten Roboters verringert.
  18. Schleifautomatisierungssystem nach Anspruch 16, wobei: die zweite Steuerung den Schleifbetrag allmählich reduziert, während sie einen geschliffenen Abschnitt mit einer Mehrzahl von Stufen mit einem vorbestimmten Abstand in einem Umfang um die Oberflächenfehler-Markierungsposition herum erweitert, um die Verbeulungsabweichung und die Rauheitsabweichung einer Grenze zwischen dem geschliffenen Abschnitt und einem nicht geschliffenen Abschnitt zu reduzieren.
  19. Schleifautomatisierungsverfahren eines Schleifautomatisierungssystems zum Entfernen eines Oberflächenfehlers einer Außenkomponente, wobei das Schleifautomatisierungsverfahren umfasst: a) Verwenden eines Inspektionsmarkierungswerkzeugs, das an einem ersten Roboter montiert ist, Erzeugen einer Inspektionsmarkierung mit einem bestimmten Muster auf einer Außenkomponente mit gleichmäßigem Druck und Sicherstellen der Sichtbarkeit eines Oberflächenfehlers; b) Analysieren eines Bildes der Außenkomponente, das durch zumindest einen Vision-Sensor aufgenommen wurde, durch ein Vision-System und Erkennen zumindest einer Oberflächenfehler-Markierungsposition, eines Oberflächenfehlertyps, einer Oberflächenfehlergröße und einer Oberflächenfehler-Tiefenstufe, die auf der Außenkomponente angezeigt werden, auf der die Inspektionsmarkierung erzeugt ist; und c) Durchführen eines Schleifvorgangs mit dem eingestellten Schleifbetrag gemäß einer entsprechenden Oberflächenfehler-Tiefenstufe, während sequenziell ein Schleifwerkzeug, das an einem zweiten Roboter montiert ist, zu zumindest einer der Oberflächenfehler-Markierungspositionen bewegt wird, um den Oberflächenfehler zu entfernen.
  20. Schleifautomatisierungssystem zum Entfernen eines Oberflächenfehlers einer Außenkomponente, wobei das Schleifautomatisierungssystem umfasst: einen Schleifroboter, der so konfiguriert ist, dass er eine Inspektionsmarkierung mit einem bestimmten Muster auf einer Oberfläche einer Außenkomponente mit gleichmäßigem Druck durch ein sich nicht drehendes fixiertes Schleifwerkzeug erzeugt und die Sichtbarkeit eines Oberflächenfehlers sicherstellt; und ein Vision-System, das so konfiguriert ist, dass es ein Bild der Außenkomponente, das durch zumindest einen Vision-Sensor aufgenommen wurde, analysiert und eine Oberflächenfehler-Markierungsposition und eine Oberflächenfehler-Tiefenstufe erkennt, die auf der Außenkomponente angezeigt wird, auf der die Inspektionsmarkierung erzeugt ist; wobei der Schleifroboter einen Schleifvorgang durchführt, wobei der Schleifbetrag gemäß einer entsprechenden Oberflächenfehler-Tiefenstufe eingestellt ist, während er das Schleifwerkzeug gemäß einem von dem Vision-System empfangenen Signal dreht und das Schleifwerkzeug sequenziell zu zumindest einer der Oberflächenfehler-Markierungspositionen bewegt, um den Oberflächenfehler zu entfernen.
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