DE10326604A1

DE10326604A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Funktionskontrolle eines Zerstäubers

Info

Publication number: DE10326604A1
Application number: DE2003126604
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr. Domnick; Gero Dipl.-Ing. Weckerle
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; DaimlerChrysler AG
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2004-12-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Funktionskontrolle eines an einem Spritzroboter (10) in einer Lackierlinie angeordneten Zerstäubers (12) mit Luftkappe, wobei in einem automatisierten Verfahren ein Substrat aus einem Bereich außerhalb des Lackierbereichs in diesen verbracht und durch den Spritzroboter (10) beschichtet wird. In einem weiteren Schritt wird das Substrat aus dem Spritzbereich heraus- und einer automatischen Auswerteeinheit (16, 18) zugeführt. Mit dieser Auswerteeinheit wird berührungslos ein Graustufenbild des Spritzbildes erzeugt und entsprechende Graustufengrenzlinien festgelegt. Durch eine entsprechende computerisierte Auswertung können Fehler beim Spritzen, insbesondere bedingt durch fehlerhafte Luftkappen an dem Zerstäuber (12), schnell und dokumentierbar identifiziert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Funktionskontrolle eines in einen Spritzroboter integrierten Zerstäubers in einer Lackierlinie mit einer außerhalb des Spritzbereichs angeordneten Auswerteeinrichtung mit einem optischen Bilderkennungssystem, sowie ein Verfahren zur Funktionskontrolle des Zerstäubers, wobei mit dem Zerstäuber ein Spritzbild auf einem Substrat erzeugt und dieses auf Unterschiede in der Dicke der erzeugten Schicht untersucht wird.

Solche Funktionskontrollen für Zerstäuber in Lackieranlagen werden in der Regel dann eingesetzt, wenn bei einer zumindest teilweise automatisierten Lackierung sehr hohe Qualitätsanforderungen, wie beispielsweise in der Automobilindustrie bestehen und ein zeitlich verzögertes Erkennen des Fehlers zu hohen Kosten, beispielsweise durch erforderliche Neulackierungen oder manuelle Nachbearbeitungen notwendig machen würde.

Die Funktionskontrolle kann beispielsweise durch Inaugenscheinnahme entsprechend geschulten Personals erfolgen. Diese Vorgehensweise ist allerdings sehr subjektiv an die Person des Kontrolleurs gebunden und ermöglicht keine verifizierbare Dokumentation, mit der qualitative Veränderungen über die Zeit festgestellt werden können.

Dokumentation, mit der qualitative Veränderungen über die Zeit festgestellt werden können.

Des Weiteren ist es bekannt, Testlackierungen auf speziellen Substraten vorzunehmen und dann die Schichtdickenverteilung auf diesen Substraten, beispielweise durch induktive Messverfahren, zu bestimmen.

Auch sind Auswerteverfahren bekannt, bei denen die Schichtdicke durch ein optisches Graustufenerkennungsverfahren bestimmt und die Grenzlinien zwischen den unterschiedlichen Graustufen ins geometrische Verhältnis zu den bei einer idealen Schichtdickenverteilung erzielten Grenzlinien gesetzt werden. Die Graustufen bilden die unterschiedlichen Schichtdicken ab, die Graustufengrenzlinien entsprechen den Grenzlinien unterschiedlicher Schichtdicken. Ein solches Auswerteverfahren ist beispielsweise in "Sabine Plischki: Spritzbildanalyse mit bildverarbeitenden Systemen, Taschenbuch der Lackiertechnik, Vincentz-Verlag, 51. Ausgabe, 1994" beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Funktionskontrolle für den Zerstäuber zu entwickeln, die funktionssicher und dokumentierbar ist und mit dem in geringstmöglicher Weise in den laufenden Lackierprozess eingegriffen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Mit dieser Vorrichtung kann weitestgehend automatisiert die Funktionskontrolle des Zerstäubers vorgenommen werden. In dem Substratdepot kann dabei eine ausreichende Anzahl von Substraten vorgehalten und mit der Entnahme- und Transportein richtung jeweils ein Substrat dem Depot entnommen und zur Durchführung des Spritztests im Spritzroboter dem Zerstäuber zugeführt werden. Der Spritzbereich des Spritzroboters ist durch die Trennwand von den übrigen Bereichen des Prozesses abgetrennt. Damit ist sowohl eine Verschmutzung der übrigen Bereiche, wie auch eine Beeinträchtigung des Spritzbetriebs in der Lackierlinie verhindert. Die Trennwand wird dabei von der Transporteinrichtung durchfahren, wobei dieses Durchfahren der Trennwand der einzige Kontakt zwischen den beiden getrennten Bereichen darstellt. Auch die Auswerteeinheit zur Analyse und Ausfertigung des Spritzbildes ist auf der dem Spritzbereich abgewandten Seite der Trennwand angeordnet.

Die Transporteinrichtung kann dabei in sinnvoller Weiterbildung als Schublade in der Trennwand ausgebildet sein, wodurch sichergestellt ist, dass nach dem Durchfahren der Trennwand durch das Substrat die Trennwand insoweit wieder geschlossen ist, dass ein Durchtritt von Spritzsubstanz verhindert wird.

Das Substratdepot ist dabei mit Vorteil ein Magazin mit einer Mehrzahl nacheinander greifbarer einzelner Platten, wobei mit Vorteil die Transporteinrichtung eine eine einzelne Platte aufnehmende Halteeinrichtung aufweist, so dass in dem automatisierten Prozess beispielsweise zu festgelegten Taktzeiten ein Substrat dem Spritzroboter zugeführt und ein Kontrollspritzbild auf diesem Substrat erzeugt werden kann.

In einer alternativen Ausführungsform kann das Substratdepot auch als Endlosband ausgeführt sein, das in den Spritzbereich geführt ist und auf dem die Testspritzbilder erzeugt werden.

In sinnvoller Weiterbildung ist die optische Auswerteeinheit ein mit einem PC verbundener Graustufenscanner, mit dem unterschiedliche Schichtdicken auf dem Substrat als unter schiedliche Graustufen detektiert werden können, die dann mit dem PC so ausgewertet werden können, dass eine dokumentierbare Beurteilung der Spritzbildqualität und damit der Funktion der Zerstäuberdüse vorgenommen werden kann. Unter einem mit einem PC verbundenen Graustufenscanner kann in gleicher Weise auch ein Farbscanner verstanden werden, dessen Scanbild durch eine entsprechende Software des PC in ein Graustufenbild umgewandelt wird.

Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.

Das Substrat wird in einem automatisierten Verfahren von außen in die im Betrieb befindliche Lackierlinie eingebracht, das Substrat mit dem Spritzroboter mit dem zu testenden Zerstäuber beschichtet und das Substrat nach dem Beschichten automatisiert einer außerhalb des Lackierbereichs angeordneten automatischen Auswerteeinheit zugeführt.

Mit Vorteil wird dabei der Spritzroboter in eine Position nahe einer Kabinenwand der Spritzkabine verfahren und das Substrat durch eine Öffnung in der Kabinenwand in den Spritzbereich verbracht. Der Eingriff in die an sich geschlossene Lackierlinie wird damit auf ein Minimum reduziert, wobei auch keine manuellen Tätigkeiten und damit auch kein Betreten des Spritzbereichs durch Personal notwendig sind.

Dabei ist es weiter günstig, das erzeugte Spritzbild in der Auswerteeinheit mit einer Bildaufnahmeeinrichtung berührungslos aufzunehmen, um Veränderungen an dem zu beurteilenden Spritzbild zu vermeiden.

Weiter ist es sinnvoll, das aufgenommene Bild des Substrats automatisiert in Graustufen zu zerlegen und Graustufengrenz linien zu identifizieren, die weiter mit Vorteil mittels der Auswerteeinheit mit Ellipsen gleicher Fläche in Relation gesetzt werden. Anhand der geometrischen Abweichungen der Graustufengrenzlinien gegenüber den idealen Ellipsen kann das auf dem Substrat erzeugte Spritzbild qualitativ beurteilt werden. Bei einer entsprechenden Dokumentation der Werte kann der Qualitätsverlauf des Spritzbildes auch über einen längeren Zeitrahmen überwacht werden. Im Rahmen einer Online-Kontrolle der Spritzbildqualität kann bei festgelegten Abweichungen der Graustufengrenzlinien gegenüber der Ellipsensymmetrie ein Alarm ausgelöst werden, durch den nicht tolerierte Qualitätseinbußen bei der Lackierung sofort erkannt und entsprechende Maßnahmen getroffen werden können.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung können der Beschreibung zu dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sowie den einzelnen Patentansprüchen entnommen werden.
In der Zeichnung zeigt:
1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in schematischer Darstellung,
2 ein bearbeitetes Spritzbild.
1 zeigt in schematischer Darstellung eine Spritzkabine in einer Lackierlinie, mit einem Roboter 10, an dessen Arm eine Spritzpistole 12 mit dem zu testenden Zerstäuber angeordnet ist. Der herkömmlich ausgebildete Zerstäuber weist eine herkömmliche Luftkappe auf, über die koaxial zu dem Lackstrom die für den Lackiervorgang notwendige Zerstäuberluft sowie Hornluft zur Verengung des Zerstäuberkegels ausgebracht wird.
Die Qualität der Luftkappe wird überprüft, indem in einer Lackierpause der Roboter aus seiner Arbeitsposition in eine Position nahe einer den Spritzkabinenbereich begrenzenden Kabinenwand 14 verfahren wird. Auf der dem Roboter 10 abgewandten Seite der Kabinenwand 14 ist ein Scanner 16 als optisches Bilderkennungssystem sowie ein PC 18 zum Auswerten und Dokumentieren der erhaltenen Daten angeordnet.
In einem Bereich 14a der Kabinenwand ist eine Transporteinrichtung in Form einer beweglichen Schublade 20 angeordnet, deren Bewegbarkeit durch den Pfeil A dargestellt ist. Mit der Schublade 20 kann die ansonsten spritzsicher abdichtende Kabinenwand in dem zumindest temporär zu öffnenden Bereich 14a durchfahren werden. Dabei ist die Schublade 20 so ausgebildet, dass sie mit ihren vertikalen Wänden in den Endpositionen der Bewegung gemäß dem Pfeil A die Öffnung der Kabinenwand 14 im Bereich 14a weitestgehend abschließt, um eine gegenseitige Beeinflussung der durch die Kabinenwand 14 getrennten Bereiche zu verhindern.
Mit der Schublade wird ein Substrat 22, das einem nicht dargestellten Depotspeicher auf der dem Roboter 10 abgewandten Seite der Kabinenwand entnommen wird, in den Bereich des Roboters 10 transportiert und mit dem zu testenden Zerstäuber mit Luftkappe beschichtet. Zu diesem Zweck wird der Roboter 10 aus seiner Arbeitsposition in die schematisch dargestellte Position nahe der Kabinenwand 14 verbracht.
Nach dem Beschichten des Substrats wird dieses mit der als Transporteinrichtung ausgebildeten Schublade 20 durch den Bereich 14a der Kabinenwand 14 hindurch zu dem Scanner trans portiert. Das Spritzbild auf dem Substrat wird mit dem Scanner berührungslos aufgenommen. Der Scanner wird dabei automatisch durch die Software des PC angesteuert und eingestellt.
2 zeigt die mit der Scanner-Software ermittelten Graustufengrenzlinien, wobei zu jeder der geschlossenen Grenzlinien mittels der bekannten Software eine Ellipse gleicher Fläche unterlegt wird.
Als Maß für die Qualität der Lackierung dient die Verteilung der festgestellten unterschiedlichen Schichtdickenniveaus, die den unterschiedlichen, identifizierten Grauwertgrenzstufen entsprechen. Je näher die extrahierten Grauwertgrenzlinien an der mathematisch berechneten regelmäßigen Ellipse liegen, desto höher ist die Qualität des Spritzbildes einzustufen.
Als Maß gilt hier die Symmetrie der Grauwertstufengrenzlinie zu den Achsen der Ellipse, Abweichungen des Flächenschwerpunkts zum Flächenschwerpunkt der Ellipse sowie ein Verdrehwinkel gegenüber den Achsen der Ellipse.
Mit der Auswerteeinheit des PCs können die einzelnen Messergebnisse gespeichert werden, so dass im Idealfall über die gesamte Nutzungsdauer einer Luftkappe evtl. Veränderungen dokumentiert sind.

Claims

Vorrichtung zur Funktionskontrolle eines an einem Spritzroboter in einer Lackierlinie angeordneten Zerstäubers mit Luftkappe, mit einer außerhalb des Spritzbereichs angeordneten Auswerteeinrichtung und mit einem optischen Bilderkennungssystem, gekennzeichnet durch ein Substratdepot und eine automatische Entnahme- und Transporteinrichtung für jeweils ein Substrat (22), wobei zwischen dem Substratdepot und der Auswerteeinheit (18) einerseits und dem Spritzbereich andererseits eine von der Transporteinrichtung (20) durchfahrbare Trennwand (14) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung als eine die Trennwand (14) durchgreifende Schublade (20) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratdepot ein Magazin mit einer Mehrzahl nacheinander einzeln greifbarer Platten ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung zumindest eine eine einzelne Platte (22) aufnehmende Halteinrichtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratdepot ein Endlosband ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Auswerteeinrichtung ein mit einem PC (18) verbundener Graustufenscanner (16) ist.
Verfahren zur Funktionskontrolle eines an einem Spritzroboter in einer Lackierlinie angeordneten Zerstäubers mit Luftkappe, wobei mit dem Zerstäuber ein Spritzbild auf einem Substrat erzeugt und dieses auf Unterschiede in der Dicke der erzeugten Schicht untersucht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (22) in einem automatisierten Verfahren von außen in die im Betrieb befindliche Lackierlinie eingebracht wird, dass das Substrat (22) mit dem Spritzroboter (10) mit dem zu testenden Zerstäuber mit Luftkappe (12) beschicht wird und dass das Substrat (22) nach dem Beschichten automatisiert eine außerhalb des Lackierbereichs angeordneten automatischen Auswerteeinheit (16, 18) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzroboter (10) in eine Position nahe einer Kabinenwand (14) der Lackierlinie verfahren und das Sub strat (22) durch eine Öffnung in der Kabinenwand (14a) in den Spritzbereich verbracht wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Spritzbild in der Auswerteeinheit mit einer optischen Bildaufnahmeeinrichtung (16) berührungslos aufgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das berührungslos aufgenommene Bild des Substrats automatisch in Graustufen zerlegt und Graustufengrenzlinien identifiziert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Graustufengrenzlinien in der Auswerteeinheit (18) mit Ellipsen gleicher Fläche in Relation gesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei festgelegten Abweichungen der Graustufengrenzlinien gegenüber der Ellipsengeometrie ein Alarm ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat statisch beschichtet wird.