DE10225276A1 - Verfahren zur Ermittlung einer Schichtdickenverteilung in einer erzeugten Lackschicht - Google Patents

Verfahren zur Ermittlung einer Schichtdickenverteilung in einer erzeugten Lackschicht

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Ermittlung eines Schichtdickenverteilung (44) in einer erzeugten Lackschicht beschrieben, die beim Lacksprühen nach Eingabe bestimmter Sprühparameter in eine Lacksprüheinrichtung mit elektrostatischer Aufladung zu erwarten ist, wobei ein phänomenologisches mathematisches Modell eines quasi dreidimensionalen Sprühbildes mittels einer dafür eingerichteten Datenverarbeitungsanlage erstellt und verwendet wird. Dem phänomenologischen Modell werden spezifische Parameter, deren Einfluß auf die Schichtdickenverteilung (44) bekannt ist, direkt eingegeben, und weitere reale physikalische Eingabeparameter, deren Einfluß nicht genau bekannt ist, einem künstlichen neuronalen Netz zugeführt. Dabei wurde das künstliche neuronale Netz zuvor unter Verwendung realer Eingabedaten angelernt und die Umwandlung der realen Eingabeparameter in Modell-Eingabeparameter durchgeführt, die dem phänomenologischen Modell zugeführt werden. Zudem werden vom phänomenologischen Modell in einem Funktionsmodul (12, 14, 16, 18, 20, 22), abhängig von den Bewegungsdaten der Lacksprüheinrichtung, die in den Eingabeparametern enthalten sind, Sprühbilder (46, 48) gebildet und zu einer Gesamtlackschicht integriert. Zu jedem Bewegungsschritt wird der Lacksprüheinrichtung die Tangentialebene zu dem Oberflächenpunkt bestimmt, welcher Teil der Mittelachse des entsprechenden quasistationären Sprühbildes (10) ist und welche Mittelachse senkrecht zu der Tangentialebene angeordnet ist. ...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Schichtdickenverteilung in einer erzeugten Lackschicht, die beim Lacksprühen nach Eingabe bestimmter Sprühparameter in eine Lacksprüheinrichtung mit elektrostatischer Aufladung zu erwarten ist.
  • Eine bekannte Methode zur Vorabberechnung eines Lackierergebnisses von Lackieranlagen beruht auf empirischen Untersuchungen. Hierbei werden Schätzwerte und nur sehr vereinfachte mathematische Methoden zur Ermittlung des Lackierergebnisses verwendet. Zudem sind solche Methoden nicht in der Lage alle Einflüsse auf das Lackierergebnis abzubilden, so daß beispielsweise der Einfluß der Umgebungstemperatur oder Art und Form der Lackierkabine unberücksichtigt bleiben müssen. Dementsprechend ungenau ist das Ergebnis der Vorabberechnung des Lackierergebnisses.
  • Eine andere Methode schlägt vor, den physikalischen Prozeß des Lackierens durch eine komplexe physikalische Modellbildung abzubilden, anhand dessen das Lackierergebnis bestimmt werden soll. Die physikalischen Vorgänge beim Lackierprozeß sind jedoch so komplex, daß deren hinreichend genaue Abbildung in einem Rechenmodel kaum möglich erscheint. Zudem wird der Aufwand für die Erstellung des Modells und die Rechenzeit, die das Modell benötigt, um zu Ergebnissen zu gelangen, mit zunehmender Komplexität des Modells inakzeptabel hoch.
  • Die deutsche Patentanmeldung DE 199 36 146.0 offenbart ein Verfahren, bei dem die Ermittlung der zu erwartenden Schichtdickenverteilung in einer zu erzeugenden Lackschicht bei relativ geringem Aufwand zu ausreichend genauen Ergebnissen führt. Bei dem Verfahren wird nicht der gesamte physikalische Prozeß des Lackierens, sondern das Lackierergebnis, zunächst ohne Berücksichtigung der physikalischen Prozesse, anhand eines phänomenologischen Modells nachgebildet. Die dabei berücksichtigten Modellparameter entsprechen nur teilweise den tatsächlichen Parametern des Lackiervorgangs. Der Zusammenhang zwischen Modellparameter und den realen Sprühparametern wird mit Hilfe künstlicher neuronaler Netze hergestellt, die anhand realer Messungen angelernt werden.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mittels welchem die Simulation des Farbauftrages auf gekrümmte Oberflächen mit möglichst hoher Genauigkeit bei gleichzeitig möglichst geringem Rechenaufwand erreicht wird.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zur Ermittlung der Lackschichtdickenverteilung in einer Lackschicht mit dem in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, unter Einsatz einer dafür eingerichteten Datenverarbeitungsanlage ein phänomenologisches mathematisches Modell eines quasidreidimensionalen Sprühbildes zu erstellen und zu verwenden. Dabei werden dem phänomenologischen Modell spezifische Parameter, deren Einflüsse auf die Schichtdickenverteilung bekannt ist, direkt eingegeben. Weitere reale physikalische Eingabeparameter, deren Einfluß nicht genau bekannt ist, werden einem künstlichen neuronalen Netz zugeführt, das zuvor unter Verwendung realer Eingabedaten angelegt und die Umwandlung der realen Eingabeparameter im Modelleingabeparameter durchgeführt wurde. Auf Basis der Eingabeparameter und der Modelleingabeparameter werden vom phänomenologischen Modell in einem Funktionsmodul abhängig von den Bewegungsdaten der Lacksprüheinrichtung, die in den Eingabeparametern enthalten sind, Sprühbilder gebildet und zu einer Gesamtlackschicht integriert. Außerdem wird zu jedem Bewegungsschritt der Lacksprüheinrichtung die Tangentialebene zu dem Oberflächenpunkt bestimmt, welcher Teil der Mittelachse des entsprechenden quasistationären Sprühbildes ist und welche Mittelachse senkrecht zu der Tangentialebene angeordnet ist. Dabei wird die Lacksprüheinrichtung als senkrecht zur Tangentialebene sprühend angenommen und der Winkel der Tangentialebene zur Schwerkraftrichtung als Maß für den Schwerkrafteinfluß auf das betreffende stationäre Sprühbild herangezogen. Das heißt also, daß während der Simulation des Lackiervorganges und in jedem Bewegungsschritt der Lacksprüheinrichtung, die üblicherweise ein Rotationssprühzerstäuber ist, die Tangentialebene des unter dem Zerstäuber liegenden Oberflächenstücks der zu lackierenden Oberfläche ermittelt und der Rotationssprühzerstäuber oder kurz Zerstäuber genannt, als senkrecht zu dieser Tangentialebene befindlich angenommen wird.
  • Bei gekrümmten zu lackierenden Oberflächen wird sich der Winkel der jeweiligen Tangentialebenen zur Schwerkraftrichtung zwischen zwei benachbarten Oberflächenpunkten entsprechend der Krümmung ändern. Das Sprühbild eines Zerstäubers ist abhängig von der Absprührichtung im Vergleich zur Schwerkraftrichtung. Das heißt, daß die Schwerkraft keinen Einfluß auf die Gestalt des Sprühbildes hat, wenn die Sprührichtung senkrecht also parallel zur Schwerkraftrichtung erfolgt, beziehungsweise eine maximale Auswirkung auf die Form des Sprühbildes hat, sofern die Absprührichtung des Lackes vom Zerstäuber genau waagrecht, also in einem Winkel von 90° zur Schwerkraftrichtung erfolgt. Vorteilhafterweise kann nunmehr zu jedem Oberflächenpunkt der Winkel der zugeordneten Tangentialebene zur Schwerkraftrichtung als Maß für den Schwerkrafteinfluß herangezogen werden.
  • Dabei hat die Art der Bestimmung des Winkels keinen Einfluß auf den Erfindungsgedanken. Demgemäß ist der besagte Winkel mittelbar auch dann bekannt und zur Bestimmung des Schwerkrafteinflusses im Sinne der Erfindung herangezogen, wenn beispielsweise ein zweiter Winkel zwischen der Horizontalen und der Tangentialebene in der Berechnung verwendet wird. Über einfache geometrische Beziehungen lassen sich eine Vielzahl von Winkelvarianten denken, die sich jedoch alle jeweils auf den Aussagegenalt des erfindungsgemäß bezeichneten Winkels zurückführen lassen.
  • Somit wird es ermöglicht, zu jedem Oberflächenpunkt einer gekrümmten Oberfläche ein passendes, den Schwerkrafteinfluß in diesem Punkt berücksichtigendes Sprühbild zu errechnen. Daher kann auch mit einem vergleichsweise geringen Aufwand, eine zu erwartende Schichtdickenverteilung einer Lackschicht auch auf gekrümmten zu lackierenden Oberflächen mit vergleichsweiser guter Qualität berechnet werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird immer nur dann ein neues quasistationäres Sprühbild ermittelt und im phänomenologischen Modell verwendet, wenn sich der ermittelte Winkel zwischen den jeweils berechnenden Tangentialebenen zwischen zwei Bewegungsschritten ändert. Bei dieser Ausgestaltung wird der Berechnungsaufwand für das Verfahren entsprechend der Oberflächenform zum Teil in erheblichem Maße reduziert, sofern die zu lackierende Oberfläche nicht ausschließlich aus gekrümmten Anteilen besteht.
  • Eine weitere günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft das quasistationäre Sprühbild, das aus wenigstens zwei Teilsprühbildern durch Interpolation, insbesondere linearer Interpolation, berechnet wird. Dabei entspricht ein erstes Teilsprühbild einem quasistationären Sprühbild auf einer waagrechten Fläche und ein zweites Teilsprühbild einem quasistationären Sprühbild auf einer senkrechten Platte. Gegebenenfalls können auch Teilsprühbilder berücksichtigt werden, die einem quasistationären Sprühbild auf einer Platte entsprechen, die weder waagrecht noch senkrecht steht. Zur Berechnung eines quasistationären Sprühbildes in einem bestimmten Oberflächenpunkt einer gekrümmten Oberfläche werden nun diejenigen Teilsprühbilder herangezogen, die den betreffenden Winkel in diesem Oberflächenpunkt am nächsten liegen und durch Interpolation ermittelt. Die Anzahl der erforderlichen Teilsprühbilder kann also vorteilhafterweise gering gehalten werden. Gleichwohl ist es erfindungsgemäß möglich, durch Interpolation zu jedem Winkel ein entsprechendes quasistationäres Sprühbild zu errechnen.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn eine gekrümmte zu lackierende Oberfläche von der Berechnung des quasistationären Sprühbildes in einem Oberflächenpunkt, zunächst in der entsprechenden Tangentialebene abgebildet beziehungsweise transformiert wird. Das heißt, daß zunächst eine gekrümmte Oberfläche in eine ebene Oberfläche transformiert wird, mit dem Vorteil, daß die Berechnung des quasistationären Sprühbildes für diesen Oberflächenpunkt nur noch in einer ebenen Oberfläche, nämlicher der Transformierten, erfolgen muß.
  • Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft die Menge des Farbauftrages in einem bestimmten Oberflächenpunkt. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß außer dem Mittelpunkt, allen anderen Punkten des quasistationären Sprühbildes in Beziehung zu einem Oberflächenpunkt des Sprühbildes je eine Winkeldifferenz zwischen den Winkel der entsprechenden Tangentialebene des Mittelpunktes und der Tangentialebene des anderen Punktes zugeordnet wird. Die jeweilige Winkeldifferenz wird als Maß für die Menge des Farbauftrages an dem jeweiligen anderen Punkt herangezogen. Bei einem realen Sprühvorgang ist es klar, daß insbesondere bei stark gekrümmten Flächen der Farbauftrag innerhalb einer Sprühzone eines Zerstäubers aufgrund der starken Krümmung sehr unterschiedlich sein kann. Es ist nunmehr mit der eingangs geschilderten Vorgehensweise möglich, diesen unterschiedlichen Farbauftrag, übertragen auf das Modell eines quasistationären Sprühbildes innerhalb des betreffenden Sprühbildes abzubilden.
  • Darüber hinaus kann der Einfluß der Winkeldifferenz auch die Menge des Farbauftrages auf einem bestimmten Anteil der maximalen Menge begrenzt werden. Der verbleibende Anteil der Farbmenge, nämlich die Differenz zwischen der maximalen Menge und dem bestimmten Anteil an der maximalen Menge, wird unabhängig von der Winkeldifferenz auf das quasistationäre Sprühbild verteilt. Der bestimmte Anteil kann wiederum durch ein künstliches neuronales Netz bestimmt werden. Insgesamt wird mit dieser Vorgehensweise erreicht, daß der reale Vorgang des Farbaufsprühens auf eine gekrümmte Oberfläche mit vergleichsweise geringem Aufwand bei gleichzeitiger guter Abbildung der realen Vorgänge im Modell erreicht wird.
  • Anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sowie besondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1 zeigt ein Übersichtsschema des Verfahrens zur Ermittlung einer Schichtdickenverteilung,
  • Fig. 2 eine reale Schichtdickenverteilung einer erzeugten Lackschicht an einer scharfkantigen Ecke,
  • Fig. 3 zeigt eine berechnete Schichtdickenverteilung in einer erzeugten Lackschicht an einer scharfkantigen Ecke,
  • Fig. 4 zeigt eine reale Schichtdickenverteilung in einer real erzeugten Lackschicht im Bereich einer gekrümmten Oberfläche,
  • Fig. 5 zeigt eine berechnete Schichtdickenverteilung in einer erzeugten Lackschicht im Bereich einer gekrümmten Oberfläche,
  • Fig. 6 zeigt ein berechnetes Sprühbild auf eine waagrechte Platte und
  • Fig. 7 zeigt ein berechnetes Sprühbild auf eine senkrecht stehende Platte.
  • Fig. 1 zeigt ein Übersichtsschema zur Ermittlung eines quasistationären Sprühbildes 10 in einem Oberflächenpunkt einer zu erzeugenden Lackschicht auf einer gekrümmten Oberfläche. Dabei werden von einer ersten Funktionseinheit 12 Daten über eine Zerstäuberausrichtung zur Erzeugung des quasistationären Sprühbildes 10 in Abhängigkeit von dessen Bewegung und Geometrie bereitgestellt. In einer zweiten Funktionseinheit 14 werden dem quasistationären Sprühbild 10 die Daten zu den Parametern des Zerstäubers, das heißt sowohl spezifische Parameter, deren Einfluß auf die Schichtdickenverteilung bekannt ist, als auch Modelleingabeparameter, die zuvor von einem künstlichen neuronalen Netz erzeugt wurden, bereitgestellt. In einer dritten Funktionseinheit 16 werden die Bewegungsparameter des Zerstäubers für das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellt. Die Zerstäuberausrichtung ist abhängig von der Bewegung des Zerstäubers. Demgemäß werden von der dritten Funktionseinheit 16 die Bewegungsparameter an die erste Funktionseinheit 12 übermittelt. Desweiteren werden die Daten der dritten Funktionseinheit 16 zur Verwendung in der vierten Funktionseinheit 18 bereitgestellt, welche vierte Funktionseinheit 18 für die Simulation des Farbauftrages bei der Zerstäuberbewegung zuständig ist. In jeden Simulationspunkt des Zerstäuberband wird in einer fünften Funktionseinheit 20 die Winkeldifferenz zwischen der Zerstäuberausrichtung in diesem Punkt und der senkrechten zur ermittelten Tangentialebene zu dem betreffenden Oberflächenpunkt der zu lackierenden Oberfläche berechnet. Die ermittelte Winkeldifferenz wird dann der vierten Funktionseinheit 18 bereit gestellt.
  • Eine weitere, sechste Funktionseinheit 22 überprüft zunächst, ob eine Änderung der Zerstäuberausrichtung von einem Simulationspunkt auf einen nächstfolgenden Simulationspunkt erfolgt ist. Die Überprüfung erfolgt anhand der Daten, die der sechsten Funktionseinheit 22 von der vierten Funktionseinheit 18 über die Simulation des Farbauftrages 28 sowie von der dritten Funktionseinheit 16 über die Bewegungsparameter, zur Verfügung gestellt werden. Wird von der sechsten Funktionseinheit 22 festgestellt, daß keine Änderung der Zerstäuberausrichtung erfolgt ist, wird diese Information an die vierten Funktionseinheit 18 übermittelt. Zusammen mit der aktuellen Information über das quasistationäre Sprühbild 10 bedeutet das für die Simulation des Farbauftrages, daß eine Neuberechnung des Sprühbildes vermieden ist. Im anderen Fall, nämlich das eine Änderung der Zerstäuberausrichtung erfolgt ist, wird die Neuberechnung des Sprühbildes in der sechsten Funktionseinheit 22 vorgenommen. Das neuberechnete Sprühbild für den nächstfolgenden Bahnpunkt des Zerstäubers wird dann als quasistationäres Sprühbild für den weiteren Verfahrensablauf verwendet.
  • Fig. 1 zeigt lediglich einen für den Erfindungsgedanken besonders wesentlichen Ausschnitt aus dem Gesamtverfahrensablauf. Es ist jedoch ohne weiteres erkennbar, insbesondere auch im Zusammenhang mit dem Stand der Technik gemäß der Deutschen Patentanmeldung DE 199 36 146.0, daß das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt in diesem Ausführungsbeispiel durchgeführt werden kann. Zur Ermittlung einer Schichtdickenverteilung in einer erzeugten Lackschicht, die beim Lacksprühen nach Eingabe bestimmter Sprühparameter in eine Lacksprüheinrichtung mit elektrostatischer Aufladung zu erwarten ist, wird ein phänomenologisches mathematisches Modell eines quasidreidimensionalen Sprühbildes mittels einer dafür vorgesehenen Datenverarbeitungsanlage erstellt und verwendet. Dabei werden dem phänomenologischen Modell spezifische Parameter, deren Einfluß auf die Schichtdickenverteilung bekannt ist, direkt eingegeben und weitere reale physikalische Eingabeparameter deren Einfluß nicht genau bekannt ist, einem künstlichen neuronalen Netz zugeführt. Dies ist jedoch in dieser Figur in diesem Detaillierungsgrad nicht dargestellt. Das künstliche neuronale Netz wurde zuvor unter Verwendung realer Eingabedaten angelernt und die Umwandlung der realen Eingabeparameter in Modelleingabeparameter durchgeführt. Die spezifischen Parameter und die Modelleingabeparameter werden dem phänomenologischen Modell zugeführt. Wichtig ist auch, daß vom phänomenologischen Modell in einer Funktionseinheit abhängig von den Bewegungsdaten, die in den Eingabeparameter enthalten sind, Sprühbilder gebildet und zu einer Gesamtlackschicht integriert werden. Zudem wird zu jedem Bewegungsschritt der Lacksprüheinrichtung die Tangentialebene zu dem betreffenden Oberflächenpunkt bestimmt. Dabei ist der Oberflächenpunkt teil der Mittelachse des entsprechenden quasistationären Sprühbildes und die Mittelachse steht senkrecht zu der Tangentialebene. Die Lacksprüheinrichtung wird als senkrecht zur Tangentialebene sprühend angenommen. Damit fällt die Rotationsachse des Sprühzerstäubers mit der Mittelachse des Sprühbildes zusammen. Schließlich wird noch der Winkel der Tangentialebene zur Schwerkraftrichtung als Maß für den Schwerkrafteinfluß auf das betreffende quasistationäre Sprühbild herangezogen. Zur Berechnung eines quasistationären Sprühbildes, bei dem der Schwerkrafteinfluß berücksichtigt werden kann und zudem den Farbauftrag auf gekrümmte Oberflächen simulieren kann, muß zwischen der vierten 18, der fünften 20 sowie der sechsten Funktionseinheit 22 ein intensiver Datenaustausch erfolgen, was durch die entsprechenden Pfeile in dem vereinfachten Verfahrensschema dieser Figur angedeutet ist.
  • Darüber hinaus ist es gemäß diesem Ausführungsbeispiel auch vorgesehen, daß ein neues quasistationäres Sprühbild erst dann ermittelt wird, wenn sich der ermittelte Winkel zu dem jeweils berechnenden Tangentialebenen zwischen zwei Bewegungsschritten ändert. Diese Überprüfung erfolgt in der sechsten Funktionseinheit 22, in der überprüft wird, ob sich der besagte Winkel zwischen zwei Bewegungspunkten ändert. Dabei ist es für das erfindungsgemäße Verfahren gleichwertig, ob der Winkel direkt oder indirekt bestimmt wird, das heißt daß auch andere Winkeländerungen mit gleichwertigem Aussagegenalt, beispielsweise eine Winkeländerung bei Änderung der Zerstäuberausrichtung, als Maß für die Winkeländerung bei den berechneten Tangentialebenen herangezogen werden können.
  • Fig. 2 zeigt ein Schnittbild durch ein rechtwinklig geformtes Blech 24, wobei die beiden Schenkel des Bleches 24 mit einer vergleichsweisen scharfen Kante 26, deren Biegeradius hier mit einem Millimeter gewählt wurde, ineinander übergehen. Im Bereich der Kante 26 ist ein Farbauftrag 28 zu erkennen. Dieser Farbauftrag 28 entspricht einem tatsächlichen auf ein solches Blech aufgetragenen Farbauftrag, entspricht also realen Daten, wobei die Messung der tatsächlichen Farbschichtdicken in einem Diagramm 30 direkt neben dem rechtwinkligen Blech 24 auf einer ersten Seite abgebildet ist. Das Diagramm 30 stellt den tatsächlichen Schichtdickenauftrag auf beiden Schenkeln des rechtwinkligen Bleches 24 dar, wobei die Kante 26 im Diagramm als Nullinie 32 dargestellt ist. Auf einer zweiten Seite des rechtwinkligen Bleches 24 ist ein Datenblock 34 angeordnet, der eine Liste wesentlicher Parameter, wie beispielsweise Lackfarbe, Lackmenge in ml/min. Lenkluft in ln/min. Steuerluft in ln/min. verwendete Hochspannung kV, den Glockenabstand in mm zwischen zwei benachbarten Zerstäuberglocken sowie die Drehzahl der Zerstäuberglocken in 1/min oder auch Angaben über die Geometrie der lackierten Anordnung, wie beispielsweise Höhe und Breite des zu lackierenden Werkstückes oder auch der Radius mit dem die beiden Schenkel des rechtwinkligen Bleches 24 miteinander verbunden sind.
  • In Fig. 3 wird wiederum das rechtwinklige Blech 24 aus Fig. 2 gezeigt, bei dem jedoch ein simulierter Farbauftrag 36 dargestellt ist. Anhand der Daten im Datenblock 34 ist erkennbar, daß für die Simulation des simulierten Farbauftrages 36 die gleichen Randbedingungen gewählt wurden, wie sie beim realen Farbauftrag gemäß Fig. 2 verwendet wurden. Die Darstellung des simulierten Farbauftrages 36, aber auch die Darstellung der Schichtdickenverteilung im Diagramm 30 entsprechend Fig. 3 zeigt, daß zwischen den realen Meßdaten und den simulierten Daten für die Schichtdickenverteilung eine hervorragende Übereinstimmung erzielt werden konnte.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist der zu beschichtende Körper 38 ein mit einem Radius von 200 Millimetern gebogenes Blech. Die Darstellung eines tatsächlichen Farbauftrages 40 im Bereich der Krümmung 42 des Körpers 38 entspricht dem Diagramm 30 der Graph 42 mit den tatsächlich gemessenen Daten der Schichtdicken.
  • Die Parameter, die zu diesem simulierten Farbauftrag 36 führten, sind wiederum im Datenblock 34 notiert.
  • Für die gleichen Daten, wie sie im Datenblock 34 der Fig. 4 zu erkennen sind, wurde eine Schichtdickenverteilung 44 simuliert. Das Ergebnis der Simulation ist auf dem Körper 38 der Fig. 5 sowie im entsprechenden Graph im Diagramm 30 der Fig. 5 dargestellt. Auch hier ergibt bereits der optische Vergleich der beiden Darstellungen der Schichtdickenverteilung in den Fig. 4 und 5, daß eine sehr gute Übereinstimmung zwischen tatsächlichen Meßwerten der Schichtdickenverteilung und der simulierten Schichtdickenverteilung erzielt werden konnte.
  • Als Beispiel für die Auswirkung der Schwerkraft auf ein quasistationäres Sprühbild ist ein erstes Sprühbild 46 in Fig. 6 dargestellt, das mit einem virtuellen Zerstäuber gemäß den Parametern des Datenblocks 34 für eine waagrechte Platte erzeugt wurde. Aufgrund der punktsymmetrischen Lackpartikelverteilung im ersten Sprühbild 46 wird deutlich, daß die Schwerkraft hier auf jeden Lackpartikel gleichmäßig wirkt und somit keinen nennenswerten Einfluß auf die Verteilung der Lackpartikel im Sprühbild vorhanden ist. Im Unterschied dazu zeigt das zweite Sprühbild bei ansonsten gleichen Parametern für den virtuellen Zerstäuber das quasistationäre Sprühbild für eine senkrechte Platte. Im Unterschied zum ersten Sprühbild 46 erscheint hier das Sprühbild unsymmetrisch, allenfalls liniensymmetrisch zu einer gedachten Senkrechten, was auf den Schwerkrafteinfluß zurückzuführen ist. Bezugszeichenliste 10 quasistationärens Sprühbild
    12 erste Funktionseinheit
    14 zweite Funktionseinheit
    16 dritte Funktionseinheit
    18 vierte Funktionseinheit
    20 fünfte Funktionseinheit
    22 sechste Funktionseinheit
    24 rechtwinkliges Blech
    26 Kante
    28 Farbauftrag
    30 Diagramm
    32 Nullinie
    34 Datenblech
    36 simulierter Farbauftrag
    38 Körper
    40 tatsächlicher Farbauftrag
    42 Graph
    44 Schichtdickenverteilung
    46 erstes Sprühbild
    48 zweites Sprühbild

Claims (7)

1. Verfahren zur Ermittlung einer Schichtdickenverteilung in einer erzeugten Lackschicht, die beim Lacksprühen nach Eingabe bestimmter Sprühparameter in eine Lacksprüheinrrichtung mit elektrostatischer Aufladung zu erwarten ist, wobei ein phänomenologisches mathematisches Modell eines quasidreidimensionalen Sprühbildes (10) mittels einer dafür eingerichteten Datenverarbeitungsanlage erstellt und verwendet wird, wobei dem phänomenologischen Modell spezifische Parameter, deren Einfluß auf die Schichtdickenverteilung bekannt ist, direkt eingegeben werden, wobei weitere reale physikalische Eingabeparameter, deren Einfluß nicht genau bekannt ist, einem künstlichen neuronalen Netz zugeführt werden, wobei das künstliche neuronale Netz zuvor unter Verwendung realer Eingabedaten angelernt und die Umwandlung der realen Eingabeparameter in Modell-Eingabeparameter, die dem phänomenologischen Modell zugeführt werden, durchgeführt wurde, wobei vom phänomenologischen Modell in einem Funktionsmodul (12, 14, 16, 18, 20, 22) abhängig von den Bewegungsdaten der Lacksprüheinrichtung, die in den Eingabeparametern enthalten sind, Sprühbilder gebildet und zu einer Gesamtlackschicht integriert werden, wobei zu jedem Bewegungsschritt der Lacksprüheinrichtung die Tangentialebene zu dem Oberflächenpunkt bestimmt wird, welcher Teil der Mittelachse des entsprechenden quasistationären Sprühbildes (10) ist und welche Mittelachse senkrecht zu der Tangentialebene angeordnet ist, wobei die Lacksprüheinrichtung als senkrecht zur Tangentialebene sprühend angenommen wird, und wobei der Winkel der Tangentialebene zur Schwerkraftrichtung als Maß für den Schwerkrafteinfluß auf das betreffende quasistationäre Sprühbild (10) herangezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß immer dann ein neues quasistationäres Sprühbild (10) ermittelt und im phänomenologischen Modell verwendet wird, wenn sich der ermittelte Winkel zu den jeweils berechneten Tangentialebenen zwischen zwei Bewegungsschritten ändert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein quasistationäres Sprühbild (10) aus wenigstens zwei Teilsprühbildern durch Interpolation, insbesondere linearer, berechnet wird, daß ein erstes Teilsprühbild einem quasistationärem Sprühbild (10) auf einer waagrechten Fläche entspricht, daß ein zweites Teilsprühbild einem quasistationärem Sprühbild (10) auf eine senkrechte Platte entspricht, daß gegebenenfalls weitere Teilsprühbilder, die einem quasistationärem Sprühbild (10) auf eine Platte (24) entsprechen, die weder genau waagrecht, noch genau senkrechte steht, entspricht, und daß zur Interpolation die beiden auf den betreffenden Winkel bezogen, nächstliegenden Teilsprühbilder herangezogen werden.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine gekrümmte zu lackierende Oberfläche vor der Berechnung des quasistationären Sprühbildes (10) in einem Oberflächenpunkt, zunächst in der entsprechenden Tangentialebene abgebildet beziehungsweise auf diese transformiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Mittelpunkt, allen anderen Punkten des quasistationären Sprühbildes (10) zu einem Oberflächenpunkt des Sprühbildes je eine Winkeldifferenz zwischen der entsprechenden Tangentialebene des Mittelpunktes und der Tangentialebene des jeweiligen anderen Punktes zugeordnet wird, und daß die jeweilige Winkeldifferenz als Maß für die Menge des Farbauftrages (28) an dem jeweiligen anderen Punkt herangezogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfluß der Winkeldifferenz auf die Menge des Farbauftrages (28) auf einen bestimmten Anteil der maximalen Menge begrenzt wird, und daß der verbleibende Anteil der maximalen Menge unabhängig von der Winkeldifferenz auf das quasistationäre Sprühbild (10) verteilt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anteile von winkeldifferenzabhängiger und winkeldifferenzunabhängiger Menge durch ein künstliches neuronales Netz bestimmt wird.
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