DE2731041C3

DE2731041C3 - Programmiervorrichtung für eine programmgesteuerten Anstrichmanipulator

Info

Publication number: DE2731041C3
Application number: DE19772731041
Authority: DE
Inventors: Francois Lausanne Pruvot
Original assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1976-07-09
Filing date: 1977-07-08
Publication date: 1981-04-02
Also published as: DE2731041B2; DE2731041A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Programmiervorrichtung für einen programmgesteuerten Anstrich-Manipulator, wie sie im Oberbegriff des Pattntanspruchs 1 näher bezeichnet ist

In der Verbrauchsgüterindustrie kommt dem Aussehen der Gegenstände eine erhebliche Bedeutung zu. Im Hinblick darauf ist das Aussehen des Farbanstrichs, den die meisten dieser Gegenstände tragen, sehr wichtig. Häufig hat dieser Farbanstrich überdies nicht nur schmückende Funktion, sondern dient außerdem dem Schutz des bemalten Gegenstands, insbesondere als Korrosionsschutz. Aus diesem Grund darf die Anstrichdicke des Gegenstands auf keinen Fall unterhalb eines vorgegebenen Wertes, z. B. unterhalb von 0,04 mm, liegen. Andererseits führt eine deutlich größere Stärke des Farbauftrags zu »Farbtränen«, die dem angestrebten Aussehen des bemalten Gegenstands äußerst abträglich sind. Bis heute werden aus weiter unten erörterten Gründen die meisten Farbanstriche gewissen Umfangs von Hand ausgeführt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Endanstrichs statt von einem Arbeiter von Hand, von einer automatisch arbeitenden Maschine, einem sogenannten Roboter, vornehmen zu lassen, dem die dazu erforderlichen Arbeitsschritte beizubringen sind.

Es gibt zahlreiche Vorrichtungen und Werkzeuge für das Herstellen eines Endanstrichs auf einem Gegenstand, vor allem, wenn dieser Gegenstand große Ausdehnung hat, wie etwa eine Autokarosserie.

Die erste und älteste der verhältnismäßig modernen Vorrichtungen ist die Farbspritzpistole. Der Arbeiter hält die Spritzpistole in der Hand und versieht die Karosserie mit einem möglichst gleichmäßigen Farbauftrag, wobei er durch ständige Sichtkontrolle das Entstehen von Farbtränen ebenso zu verhindern sucht wie das Auftreten farbleerer Stellen.

Die Qualität der Farbauflage läßt sich ein wenig verbessern, wenn man den Farbpartikeln eine elektrostatische Ladung gegenüber dem mit Anstrich zu versehenden Gegenstand erteilt. Die Anstrichstärke läßt sich auf diese Weise erheblich vergleichmäßigen, aber trotzdem bleibt eine Bedienungsperson unentbehrlich. Der Anstrich im Trauchverfahren eignet sich kaum für die Herstellung von Endanstrichen, weil sich

Farbtränen praktisch nicht vermeiden lassen. Die als Elektrophoresetauchverfahren bekannte Anstrichweise wird für Endanstriche nicht eingesetzt, denn die vor dem Eudanstrich aufgebrachten Grundanstrichschichten bilden für den mit Anstrich zu versehenden Gegenstand eine elektrisch isolierende Schicht, so daß die Ablagerung des Endanstrichs verhindert wird

Es sind auch Anstrichmaschinen bekannt Eine solche Maschine besteht aus einem eine Farbspritzpistole tragenden Schlitten. Der Schlitten wird von einer nockenföiinigen Schiene so geführt, daß die Spritzpistole der Oberfläche einer Karosserie zu folgen vermag, wenn der Schlitten von einem hydraulischen oder elektromechanischen System in Bewegung gesetzt wird. Derartige Anstrichmaschinen werden auch heute noch benutzt, sie sind aber nur für einfache Außenformen zu verwenden. Sie können keine Verbindungen zwischen einzelnen Außenformen herstellen und noch weniger Anstriche auf stark wechselnden Oberflächen oder auf Karosserieinnenflächen.

Schließlich werden seit einiger Zeit automatisch arbeitende Manipulatoren eingesetzt An diesen »Manipulatoren« ist eine Farbspritzpistole angebracht, die die Manipulatoren so, wie es eine Bedienungsperson tut, in jede erforderliche Stellung bringen können. Bislang hat man derartige Manipulatoren wegen des für einen Manipulator erforderlichen Lernvorgangs niemals für den Endanstrich von verwickelten Formen verwenden können, wie sie eine Autokarosserie darstellt

Für einen solchen Lernvorgang werden sie von einer Bedienungsperson mit Hilfe von Handgriffen geführt, und die Bewegungsbahn des Manipulators wird aufgezeichnet Die Masse der Manipulatoren und die nicht zu vermeidenden Reibungswirkungen hindern die Bedienungsperson daran, mit der gleichen Leichtigkeit und Schnelligkeit zu arbeiten, als wenn sie eine einfache Spritzpistole in der Hand hielte. Außerdem kann die Bedienungsperson natürlich den Manipulator nicht in das Innere des Fahrzeugs »begleiten«. Insgesamt ist die Anwendung derartiger Manipulatoren auf verhältnismäßig einfache Anstrichaufgaben beschränkt, beispielsweise Teile, die unsichtbar bleiben und bei denen mangelhaftes Aussehen ohne Bedeutung ist, oder auf den Anstrich verhältnismäßig einfach geformter Gegenstände — konvex geformte Teile zum Beispiel — oder Teile, deren Hohlflächen verhältnismäßig sehr weit geöffnet sind. Die Wiederholung der von der Bedienungsperson ausgeführten Bewegungen bietet keine Schwierigkeiten, und das Problem, das für die Anwendung eines Manipulators zur Ausführung eines Endanstrichs zu lösen ist, besteht einfach darin, ihm das Durchlaufen einer richtigen Bahn in richtiger Geschwindigkeit »beizubringen«.

Ein derartiger Farbspritzautomat ist beispielsweise in der DE-OS 25 30 261 beschrieben. Er besteht aus einer Farbspritzpistole, die mit einem Gelenk an einem mehrarmigen Gebilde angebracht ist Die einzelnen Arme sind untereinander ebenfalls mit Gelenken verbunden und gegeneinander verdrehbar. An den Armen bzw. den Gelenken sind wiederum Meßwertgeber angebracht Beim I "irr .ίgang führt ein Bedienungsmann die an den Armen angebrachte Spritzpistole. Die vom Bedienungsmann ausgeführten Bewegungen werden von den Meßwertgebern erfaßt und die von ihnen abgegebenen Signale gespeichert. Mit diesen Signalen wird später ein Farbspritzautomat, der entsprechend zu der Lernvorrichtung aufgebaut ist, Besteuert

Bei dieser Art von Lern- und Programmiervorrichtungen für programmgesteuerte Anstrich-Manipulatoren ist jedoch nachteilig, daß der Bedienungsmann mit diesen Farbspritzpistolen nicht alle beliebigen Bewe gungen ausführen kann. Die bei dem Lernvorgang vom Bedienungsmann ausgeführten Bewegungen entsprechen somit nicht einem Spritzvorgang, den er mit einer üblichen Farbspritzpistole ausführen würde. Die Zahl der Freiheitsgrade, die bei dem Stand der Technik für

ίο die Führung der Spritzpistole möglich sind, ist also kleiner als bei einem natürlichen, von Hand ausgeführten Farbspritzverfahren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Programmiervorrichtung anzugeben, mit der eine Bedienungsperson eine richtige Bewegungsbahn, der der Manipulator folgen soll, anzugeben vermag, ohne daß diese Bedienungsperson in ihren Bewegungen durch den Manipulator behindert wird, denn dieser wird während des Lernzeitraums nicht benutzt

Diese Aufgabe wird durch eine im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebene Programmiervorrichtung gelöst, die erfindungsgemäß nach der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Weise ausgestaltet ist

Um einen Anstrichmanipulator zu programmieren, braucht man nur in jedem Zeitpunkt die räumliche Position einer von einer Bedienungsperson gehaltenen üblichen Farbspritzpistole zu kennen. Wenn außerdem in jedem Zeitpunkt die Geschwindigkeit und die Beschleunigung der Pistole bekannt sind, ist es einfach, diese Größen aufzuzeichnen und sie später von einem Manipulator wiedergeben zu lassen, nachdem diese Daten unter Umständen in einem unabhängigen Rechner verarbeitet worden sind. Die Erfindung besteht darin, mit der Programmiervorrichtung die Daten von

Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung einer

von einer Bedienungsperson gehaltenen, üblicherweise benutzten Farbspritzpistole aufzuzeichnen.

Es ist bekannt daß die räumliche Lage eines Körpers

definiert ist wenn man die Lage eines zu dem beweglichen Körper gehörenden Bezugssystems gegenüber einem festen Bezugssystem kennt. Beispielsweise brauchen in einem kartesischen Raum nur die drei Koordinaten des Anfangspunkts des beweglichen Bezugssystems x, y, ζ gegenüber den Achsen OX OY und OZ des festen Bezugssystems sowie die Winkel bekannt zu sein, die die Koordinatenachsen O'X' bzw. O'Y' bzw. O'Z' des gleichen beweglichen Bezugssystems mit den Achsen OX bzw. Oybzw. OZ des festen Bezugssystems einschließen (F i g. 1). Man sieht, daß in jedem Zeitpunkt sechs Größen bekannt sein müssen. Um ein solches Verfahren durchzuführen, muß man die Befestigung der Farbspritzpistole an einem gelenkigen Aufbau vorsehen, der viel leichter als der Manipulator selbst ist und der so ausgeführt ist daß er eine Art äußeres Skelett für die Bedienungsperson darstellt. Das Ausmaß der Drehungen an jedem Gelenk dieses »Außenskeletts« liefert nach der Verarbeitung der Daten die gesuchten Größen.

Danach muß noch die Position der Bedienungsperson selbst markiert werden. Man sieht, daß ein derartiges System, obwohl es nicht unmöglich wäre es zu bauen, ein außerordentliches Hindernis für die Bedienungsperson darstellen würde und sehr teuer wäre, weil es zwangsläufig zahlreiche Freiheitsgrade besitzen müßte. Außerdem ist es unumgänglich nötig, die Lage der Farbspritzpistole selbst zu kennen, ohne ihr eine materielle Verbindung mit dem feststehenden Bezugs-

system zu verleihen.

Aus diesem Grunde besteht der Grundgedanke der Erfindung darin, mit der Farbspritzpistole, die von einer Bedienungsperson dazu benutzt wird, ein einziges Mal einen Anstrich des mit einem Anstrich zu versehenden Gegenstands vorzunehmen, ein Inertialsystem fest zu verbinden, dessen Signale vorzugsweise auf einem Magnetträger aufgezeichnet werden. Anschließend werden die aufgezeichneten Signale auf einem Rechner verarbeitet und in Beschleunigung, Geschwindigkeit und Position jeder Achse eines Roboters in der Weise umgesetzt, daß die von dem Manipulator getragene Farbspritzpistole jeweils gegenüber den mit einem Anstrich zu versehenden Gegenständen genau die gleichen Bewegungen ausführt wie die Bedienungsperson, jedoch können die Bewegungen des Manipulators ein wenig so modifiziert werden, daß einer etwaigen Verschiebung des anzustreichenden Gegenstandes gegenüber dem als Lehre dienenden Gegenstand Rechnung getragen wird.

Die erfindungsgemäße Programmiervorrichtung erlaubt es, diesen »Lernvorgang« des Anstrich-Manipulators auszuführen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 eine räumliche Darstellung der gegenseitigen Lage der beiden Bezugssysteme,

F i g. 2 eine erfindungsgemäß ausgerüstete Farbspritzpistole,

F i g. 3 eine Ausführungsform des Inertialsystems mit der Farbspritzpistole nach F i g. 2,

Fig.4 eine schematische Darstellung über die Einzelheiten der die Spritzpistole nach F i g. 2 verlassenden elektrischen Leitungen,

F i g. 5 ein Schema der Ausbildung einer erfindungsgemäßen Farbspritzpistole mit der Möglichkeit, dieser gegenüber dem festliegenden Bezugssystem eine genau definierte Ausgangsposition zu geben,

F i g. 6 eine schematische Darstellung des Systems zur Verarbeitung der von der Spritzpistole und ihrem Inertialsystem ausgehenden Signale.

Fig. 1 zeigt zwei Bezugssysteme: OX, OY, OZ, ein festliegendes System, und O'X', ΟΎ, O'Z', ein mit der Farbspritzpistole bewegtes aber ihr gegenüber festliegendes System. Das Ende 2 des Vektors 1 in dem Bezugssystem CWyZ'stellt die Düse der Farbspritzpistole dar. Man sieht sofort, daß drei Achsen erforderlich sind, um den Punkt 2 in einen beliebigen Punkt in den Raum OXYZ zu überführen: zwei Drehungen sind erforderlich, um den Vektor 1 gegenüber dem Punkt 2 auszurichten, anschließend ist eine Drehung des Vektors um sich selbst erforderlich, denn die Farbspritzpistolen, die für den Endanstrich benutzt werden, müssen während des größten Teils ihrer Arbeitszeit mit Flachstrahl spritzen, und dieser Strahl muß hinsichtlich der Verschiebungsrichtung der Spritzpistole ausgerichtet werden. Das zeigt, daß ein universeller Anstrichmanipulator mindestens sechs Achsen oder Freiheitsgrade aufweisen muß.

F i g. 2 zeigt eine übliche Farbspritzpistole mit einem Organ 3, dessen besondere Ausführungsweise weiter unten beschrieben werden wird. Dieses Organ 3 enthält die Einrichtungen für die Regelung der Spritzpistole 4-hinsichtlich Geschwindigkeit und Position oder umgekehrt zum Entnehmen der Komponenten.

In F i g. 3 ist das bewegliche Bezugssystem O'X'Y'Z' dargestellt Es wird angenommen, daß an jeder der Achsen dieses Bezugssystems ein dreiachsiger Be-

schleunigungsmesser angebracht ist, d. h., ein Gerät, das in der Lage ist, die Beschleunigungen nach einem dreiachsigen rechtwinkligen Koordinatensystem zu messen. Außerdem werden die Achsen jedes Beschleunigungsmessers so ausgerichtet, daß sie jeweils parallel sind zu denen von O'X'Y'Z'. Schließlich sind die Beschleunigungsmesser vorzugsweise im gleichen Abstand a vom Anfangspunkt O' des Achsensystems CWrZ'angebracht.

κι Die Beschleunigungsmesser werden 5, 6, 7 benannt, und ihre zugeordneten Bezugs-Achsensysteme sind OsXsXsZbOiXsYeZi und O₇XiYjZ₇. Mit X₅, X₆, X₇, Y₅, Yf_n Y₇, Z₅, Z₆, Z₇ werden die jeweiligen Signale bezeichnet, die von den Kanälen jedes Beschleunigungsmessers in den Richtungen O'X', O'Y' und O'Z' ausgegeben werden.
Folgende Bezeichnungen gelten:

X, Ϋ, Z die Beschleunigungen des Punktes O' in den Richtungen O'X' O'Y' und O'Z' des beweglichen Bezugssystems,

OX, OY, OZ die Winkelbeschleunigungen um die Ach-. sen O'X', O'r'und O'Z',

OX, OY, OZ die Winkelgeschwindigkeiten um die Achsen O'X' O'K'und O'Z'.

Wir nehmen an, daß der Körper, der das bewegliche Bezugssystem trägt, sich im Räume bewegt. Wir wissen, daß seine Bewegung in jedem Zeitpunkt gleichbedeutend ist mit einer Drehung um eine durch O' gehende

jo Gerade und eine Translationsbewegung von O'. Nun kann man diese Drehung zerlegen in eine Drehung um O'X', eine weitere um O'Y'und eine dritte um O'Z'. Wir wollen z. B. untersuchen, woraus sich das auf dem Kanal Xs von dem Beschleunigungsmesser 5 ausgehende

j-, Signal zusammensetzt.

Es ist:

Y₅ = X +kU?² α + kÜZ² α

T₅ = Y + α OZ

Ί? = Z - αΟΫ

für den Beschleunigungsmesser 6 ergibt sich:
^4> T₆ = X - α OZ

% = Y + kO~Z² α + kö1c²a T_b = Z + OX .

Für den Beschleunigungsmesser 7 gilt:

χ~_η = x + ου

T₁ = Y - α OX

T₁ = Z + kÖX²a + JtOT²O,

worin k eine dem Beschleunigungsmesser eigentümliche Konstante ist, die zur Vereinfachung als gleich für alle drei Achsen angesetzt werden kann.

In den neun Gleichungen gibt es neun Unbekannte:

Χ,Ϋ,Ζ,ΟΫ, OZ, OX, OX, OY, OZ.

Durch Rechnung läßt sich somit der Wert dieser Unbekannten für alle Gruppen von Werten der von den Beschleunigungsmesser gelieferten Signale ermitteln.

Aus den obigen Gleichungen ergibt sich, daß Redundanz auftritt, denn OX, O K und OZ lassen sich

nicht nur durch Lösung der Gleichungen selbst ermitteln, sondern auch durch Bildung des jeweiligen Integrals über die Zeit von OX, ΟΥηηάΟΖ. Man könnte demnach die Gleichungen Xs, Yf, und Zi weglassen, so daß sechs Gleichungen mit sechs Unbekannten übrigblieben. Man braucht also nur drei Beschleunigungsmesser mit zwei Kanälen oder sechs Beschleunigungsmesser mit einem Kanal. Eine weitere Möglichkeit bestünde darin, einen einzigen Dreiachsen-Beschleunigungsmesser zu verwenden, der beispielsweise in O' ι ο angeordnet würde, und ein oder mehrere Gyroskope oder Gyrometer, die die Drehungswinkel angäben. Man kann beispielsweise drei Einachsen-Beschleunigungsmesser und drei Gyrometer mit nur einer Achse oder auch ein Gyroskop mit zwei Achsen und eines mit einer Achse usw verwenden. Alle derartigen Kombinationen sind zunächst einmal denkbar und fallen in den Rahmen der vorliegenden Erfindung.

Nun sind aber die Impedanzen der Beschleunigungsmesser im allgemeinen sehr hoch und die Signalaus- 2« gangsspannung ist niedrig, weswegen sie vor jeder Weiterverarbeitung unbedingt verstärkt werden muß. Um die Masse der auf die Spritzpistole montierten Einrichtung so klein wie möglich zu halten, werden nur die Beschleunigungsmesser 5, 6, 7 und ihre Kanalverstärker 51,52,53,61,62,63,71, 72, 73 aufgesetzt, wie in F i g. 4 gezeichnet. Damit der Manipulator vollständig programmiert werden kann, muß an der Spritzpistole außerdem eine Einrichtung zur Steuerung des Ventils 8 zur Strahlverbreiterung, zur Nadeleinstellung 9 und zur jo Betätigung des Abzugs 10 vorgesehen sein. Diese Bezugszeichen finden sich in den F i g. 2, 4 und 5. Die Steuerungen finden sich in den F i g. 2, 4 und 5. Die Steuerungen können außerordentlich einfach sein. In allen drei Fällen kann man mit Ja/Nein-Vorrichtungen j> nach Art von Unterbrechern arbeiten, deren Speiseleitungen in den Kabelstrang 11 (Fig.4) mit aufgenommen sind. Das Kabel 11, das die Spritzpistole 4 mit dem Verarbeitungsgerät verbindet, über das weiter unten gesprochen wird, behindert den Bedienungsmann nicht. Es ist viel biegsamer und hat einen viel geringeren Querschnitt als die Leitungen für die Zuführung von Druckluft und Farbe. Es kann mit ihnen zu einem Bündel zusammengefaßt werden. Damit die Farbspritzpistole den Manipulator programmieren kann, muß die Anfangslage der Spritzpistole, in dem Augenblick, in dem der Bedienungsmann sie ergreift, genau gegenüber dem feststehenden Bezugssystem OXYZ definiert sein. Um das zu erreichen, genügt es, die Pistole mit einem System von Spindeln genau auszurichten.

Nach der Darstellung in F i g. 5 weist die Spritzpistole είπε hohlzyiindrische Führung 21 auf, in die ein Stift 12 eindringen kann, der gegenüber dem festen Bezugssystem OXYZ festliegt. Eine zweite Führung 13 und ein zweiter Stift 14, der parallel zu 21 und 12 verläuft, definieren also vollständig die Ausgangsstellung der Spritzpistole in dem Raum, sofern sie nur irgend an einem Anschlag 15 anliegt, der ebenfalls fest in dem Raum OXYZ liegt. Wenn die Spritzpistole so ausgerüstet ist, braucht der Bedienungsmann sie nur noch zu eo ergreifen, seinen Anstrich auszuführen und am Schluß der Arbeit die Spritzpistole über die feststehenden Führungen zu schieben.

Nach der Darstellung in F i g. 6 werden die von der Spritzpistole 3, 4 über das Kabel 11 während des Anstreichvorgangs ausgehenden Signale aufgezeichnet, vorzugsweise auf einem Magnetbandschreiber 16, ebenso die Positionsmarkiersignale des Steuerabzugs 10, die Signale für die Einstellung der Nadel 9 und des Ventils 8 zur Strahlverbreiterung. Diese Aufzeichnung ist die einzige, die an Ort und Stelle vorgenommen wird.

Das Aufzeichnungsband wird anschließend unabhängig (off-lin^) auf einer Rechenmaschine verarbeitet. Im Prinzip empfiehlt es sich, die Signale X5...Z7 mit Hilfe ebenso vieler Analog/Digital-Umsetzer 17 in Ziffern umzusetzen, bevor sie in den Rechner 18 geleitet werden, der die Beschleunigungen, Geschwindigkeiten und Standort für jeden Zeitpunkt errechnet. Anschließend setzt der Rechner diese Standorte, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen in Sollwerte der Geschwindigkeit und der Position für jede Achse des Manipulators um. Diese Sollwerte werden ebenfalls aufgezeichnet, damit sie anschließend auf den Manipulator übertragen werden können, der die Anstrichvorgänge ausführt.

Eine andere, ohne weiteres annehmbare Lösung besteht darin, die Rechenoperationen für alle die Größen, die für die Bestimmung der Bahnlinie der Spritzpistole erforderlich sind, unmittelbar in Echtzeit aus den Zeichen vorzunehmen, die von den Beschleunigungsmessern und/oder den Gyroskopen ausgesendet werden. Dieser Rechner kann als Analog- oder als Digitalrechner ausgebildet sein. Wie dem auch sei, da die weitere, auf die Programmierung des Roboters gerichtete Verarbeitung nicht vorgenommen werden kann, müssen die erforderlichen Größen entweder auf einem analog registrierenden oder einem digital registrierenden Gerät aufgezeichnet werden.

Es ist bekannt, daß die Verarbeitung dieser Sollwerte zu Fehlern führt, die auf Mangel an den Meßfühlern und insbesondere auf ihr Grundrauschen zurückzuführen sind. Diese Fehler werden dadurch verstärkt, daß es für die Ausarbeitung der Positionssollwerte erforderlich ist, die Beschleunigungen zweimal zu integrieren. Diese zweifache Integration hat zur Folge, daß der Positionsfehler mit der Zeit anwächst. Diese Positionsfehler können unter bestimmten Umständen zugelassen werden, denn ein Anstrichvorgang dauert selten langer als 30 see bis zu einer Minute. Die Abweichungen, die sich unvermeidlich einsteilen, sind daher erträglich, und das um so mehr, als die Position der Spritzpistole nicht genauer als auf etwa einen Zentimeter oder etwas mehr bekannt zu sein braucht, unter der Bedingung, daß das Inertialsystem, das die Spritzpistole trägt, von äußerster Genauigkeit ist.

Um die Ungenauigkeiten bei den Ergebnissen herabzusetzen und zu verhindern, daß zu einem mit höheren Kosten verbundenen Inertialsystem übergegangen werden muß, wird die von der Bedienungsperson ausgeführte Operation in Abschnitte von kurzer Dauer, beispielsweise fünf Sekunden, unterteilt, ohne daß die Bedienungsperson dabei gezwungen wird, ihre Arbeit zu unterbrechen. Bei jedem Schnitt in der Arbeitsfolge wird die Position der Spritzpistole in bezug auf das festliegende Koordinatensystem gemessen. Man kann dann leicht mittels einer weiteren Verarbeitung im Rechenwerk die aus der Aufzeichnung der Signale des Inertialsystems abgeleitete Bahnlinie richtigstellen.

Die von der Bedienungsperson gehaltene Spritzpistole kann während der Dauer von Zeitabschnitten, die kürzer ist als die Dauer zwischen zwei Glättungen bei einem System mit zusätzlicher Glättung »unsichtbar« sein. Während dieser »Unsichtbarkeit« ist die Position der Spritzpistole jedoch aus dem Inertialsystem selbst bekannt Außerdem ist bekannt, daß die Systeme, die das Messen der Winkel erlauben, die die Haltung der

Pistole kennzeichnen, von sich aus genügend genau sind, d.h., daß die Winkelstellung der Spritzpistole nicht geglättet zu werden braucht; die Glättungsvorrichtung der Spritzpistole besitzt daher im allgemeinen nur eine Einrichtung, die die Messung der »Position« der Spritzpistole erlaubt, also in dem oben genannten kartesischen Koordinatensystem die Koordinaten X, Y und Z. Die sehr hohe Genauigkeit von Winkelmeßgeräten ist nämlich nur erforderlich, weil ihre Signale zur Berechnung der Koordinaten X, Yund Zdienen. ι ο

Man kann mit verschiedenen Glättungssystemen arbeiten; sie fallen alle in den Rahmen der Erfindung. Nachstehend soll ein derartiges System im einzelnen beschrieben werden.

Bekannt sind sogenannte »photogrammetrische« Systeme, die darin bestehen, daß von verschiedenen Punkten aus zwei zusammengehörige stereoskopische Aufnahmen eines Gegenstands gemacht werden, dessen Form man genau bestimmen und/oder dessen Abmessungen oder Position man ermitteln will.

Das photogrammetrische System dient lediglich als Glättungssystem für das Inertialsystem. Wenn beispielsweise ein Anstrichvorgang 30 sec in Anspruch nimmt, sieht man, daß fünf Glättungspunkte ausreichen. Die Aufnahmen lassen sich daher leicht lesen. Da außerdem die Gyroskope oder die Gyrometer die »Haltung« der Spritzpistole ziemlich gut wiedergeben, reicht es aus, daß optische Reflektoren oder Visierkreuze, die auf der Spritzpistole angebracht sind, ihre Lage im Raum definieren; deren Verwirklichung ist besonders einfach. Wenn außerdem die Spritzpistole für das Aufnahmegerät eine längere Zeit unsichtbar bleiben muß als der Zeitspanne zwischen zwei erforderlichen Glättungen entspricht, kann man mit einer zweiten Aufnahmeapparator arbeiten, und deren Position braucht nicht einmal mit besonders großer Genauigkeit bekannt zu sein, denn die Position des ersten Punktes, den sie glättet, ist bekannt wegen der vorhergehenden Glättung, die mit der ersten photogrammetrischen Einrichtung und dem Inertialsystem vorgenommen wurde: die folgenden Punkte, die sie glätten soll, haben eine gegenüber einem bekannten Anfangspunkt bekannte Lage.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Programmiervorrichtung für einen programmgesteuerten Anstrich-Manipulator mit einer Färbspritzpistole, einem Meßwertgeber zum räumlichen und zeitlichen Erfassen von Arbeitsabläufen dieser Farbspritzpistole und mit Mitteln zum Aufzeichnen der Signale des Meßwertgebers auf Lochstreifen oder Magnetband, gekennzeichnet durch eine übliche Farbspritzpistole (4), ein als Meßwertgeber dienendes Inertialsystem (3), das mit der Farbspritzpistole (4) fest verbunden ist und so beschaffen ist, daß es kontinuierlich Signale auszusenden vermag, einen Rechner (18) für die Verarbeitung der aufgezeichneten Signale, der aus diesen Signalen Soll-Werte der Geschwindigkeit und der Position relativ zu jeder Achse des Manipulators ableitet, und durch eine Steuerzentrale für den Manipulator, in der die Soll-Werte der Geschwindigkeit und der Position relativ zu jeder der Achsen des Manipulators gespeichert sind

2. Programmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertialsystem (3) drei Beschleunigungsmesser (5, 6, 7) aufweist, die jeweils in Richtung einer Achse eines dreiachsigen Koordinatensystems in jeweils gleichem Abstand von dem Anfangspunkt des Koordinatensystems angeordnet sind, daß jeder Beschleunigungsmesser drei Ausgangskanäle (X-,...Zi) besitzt, die jeweils einen Verstärker (Sl bis 73) aufweisen, und daß alle Leitungen der Ausgangskanäle zu einem einzigen Kabelbündel (11) zusammengefaßt sind.

3. Programmiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlverbreiterungsventil (8), die Nadeleinstellung (9) und der Betätigungsabzug (10) der Farbspritzpistole mit Positionsanzeigevorrichtungen ausgerüstet sind, von denen Leitungen ausgehen, die in das ausgehende Kabelbündel (11) aufgenommen sind.

4. Programmiervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsbündel (11) an eine Aufzeichnungsvorrichtung (16) angeschlossen ist, die die Einrichtung an Ort und Stelle beendet und zur Aufzeichnung der Geschwindigkeits- und Beschleunigungsinformationen bestimmt ist, die von der Bedienungsperson mit Hilfe des Inertialsystems (3) geliefert werden.

5. Programiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbspritzpistole und ihr Inertialsystem (3) zwei Führungen (12, 14) aufweisen, die es ermöglichen, daß die Farbspritzpistole in der Ruhelage eine Ausgangsposition einnimmt, die gegenüber einem feststehenden Bezugssystem (OXYZ) genau definiert ist

6. Programmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das unabhängige (off-line)-Verarbeitungssystem für die von der Bedienungsperson an die Aufzeichnungsvorrichtung (16) abgegebenen Informationen einen Analog/Digital-Wandler (17) und einen Digitalrechner (18) enthält.

7. Programmiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die e>5 Farbspritzpistole (4) außer dem Inertialsystem (3) weitere Organe aufweist, die eine periodische Bestimmung ihrer Position dank einer unabhängigen zusätzlichen Meßvorrichtung erlauben, wobei ihre Haltung ständig von dem genannten Inertialsystem bestimmt wird.

8. Programmiervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten, die Messung erlaubenden Organe Visierkreuze sind, die die Position der Spritzpistole mit Hilfe einer photogrammetrischen Vorrichtung zu messen erlauben, wobei so viele Visierkreuze in einer solchen Anordnung vorgesehen sind, daß sie von mindestens einer Glättungsvorrichtung im geeigneten Zeitpunkt gesehen werden können.

9. Programmiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbspritzpistole mit so vielen Visierkreuzen in einer solchen Anordnung versehen ist, daß mindestens eines von ihnen in jedem Zeitpunkt im optisch sichtbaren Bereich mindestens einer zusätzlichen Meßvorrichtung nach Art einer photogrammetrischen Vorrichtung steht