DE4330846C1 - Verfahren zur Bearbeitung eines Objektes, insbesondere eines Flugzeuges, mittels eines mindestens eine Bearbeitungseinheit aufweisenden Bearbeitungsgeräts - Google Patents
Verfahren zur Bearbeitung eines Objektes, insbesondere eines Flugzeuges, mittels eines mindestens eine Bearbeitungseinheit aufweisenden BearbeitungsgerätsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines
Objekts, insbesondere eines Flugzeugs, mittels eines
mindestens eine Bearbeitungseinheit aufweisenden
Bearbeitungsgeräts, bei dem das Bearbeitungsgerät relativ zum
Objekt positioniert ist.
Mit der US 3,835,498 ist eine Vorrichtung zum Reinigen von
Flugzeugen oder Schiffen bekannt geworden. Diese Vorrichtung
weist mehrere an einem ortsfesten Kran angeordnete drehbare
Waschbürsten auf, mit denen die Oberfläche des Flugzeugs
gereinigt werden kann. Bei dieser Vorrichtung bedarf es jedoch
einer drehbaren Plattform für das Flugzeug, so daß dieses vor
dem Waschkran gedreht werden kann. Die Waschvorrichtungen sind
entweder ortsfest oder sind entlang definierter Richtungen
beweglich. Somit ist erforderlich, daß das Flugzeug an die
Waschvorrichtung herangeführt werden muß und daß das Flugzeug
und die Waschvorrichtung eine bestimmte Relativlage zueinander
einnehmen müssen. Positionierungsfehler sind nahezu
unvermeidbar.
Aus der DE 40 35 519 A1 es bereits bekannt, einen
Großmanipulator mit einem fernsteuerbaren Bürstenkopf
auszustatten. Der bekannte Großmanipulator weist einen aus
mehreren an ihren Enden gegeneinander verschwenkbaren
Auslegern zusammengesetzten Knickmast auf, dessen
Grundausleger an einem auf einem motorgetriebenen Fahrgestell
angeordneten Lagerbock um eine vertikale Achse drehbar
gelagert ist, und dessen Endausleger ein mit dem Bürstenkopf
bestückbares Multigelenk aufweist. Aus dieser Druckschrift ist
es auch bekannt, den Bürstenkopf mit Sensoren auszustatten,
die eine regelbare Nachführung des Bürstenkopfes gegenüber der
zu bearbeitenden Oberfläche nach Maßgabe eines beim
Reinigungsvorgang am Sensor auftretenden, abgreifbaren
Sensorsignals ermöglichen.
Ausgehend von der US 3,835,498 liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart
weiterzuentwickeln, daß in besonders einfacher Art und Weise
ein Ausgleich von bei der Aufstellung des Bearbeitungsgeräts
vor dem zu bearbeitenden Objekt auftretenden
Positionierungsfehlern möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Position in einem Aufstellungsbereich um einen vordefinierten
Referenzpunkt liegt, daß der vordefinierte Referenzpunkt des
Aufstellungsbereichs eine fixierte Lagebeziehung zu mindestens
einem Bezugspunkt des Objekts aufweist, bei dem der am Objekt
vorzunehmende Bearbeitungsvorgang zumindest teilweise mittels
einer Ablaufsteuerung für die mit dem Objekt in Wirkkontakt
tretende Bearbeitungseinheit des Bearbeitungsgeräts
durchgeführt wird, wobei die von der Ablaufsteuerung
gesteuerten räumlichen Bewegungen der mindestens einen
Bearbeitungseinheit auf den vordefinierten Referenzpunkt
bezogen sind, wobei im Aufstellungsbereich des
Bearbeitungsgeräts eine bestimmte Anzahl von Gitterpunkten
festgelegt wird, daß für jeden dem Aufstellungsbereich
zugeordnetem Gitterpunkt eine Ablaufsteuerung für die mit den
zu bearbeitenden Objekten in Wirkkontakt tretende mindestens
eine Bearbeitungseinheit des Bearbeitungsgeräts erstellt wird,
wobei die von dieser Ablaufsteuerung des Gitterpunkts
gesteuerte räumliche Bewegung der mindestens einen
Bearbeitungseinheit auf diesen Gitterpunkt des
Aufstellungsbereichs bezogen ist daß die aktuelle Position
des Bearbeitungsgeräts bestimmt wird, daß aus der Menge der
dem Aufstellungsbereich zugeordneten Gitterpunkte derjenige
ermittelt wird, der den geringsten Abstand zur aktuellen
Position des Bearbeitungsgeräts aufweist, und daß zur
Durchführung des Bearbeitungsvorgangs zur Steuerung der
mindestens einen Bearbeitungseinheit die diesem Gitterpunkt
zugeordnete Ablaufsteuerung verwendet wird.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in besonders
vorteilhafter Art und Weise eine Korrektur von
Positionierungsfehlern des Bearbeitungsgeräts relativ zu dem
zu bearbeitenden Objekt ermöglicht. Durch den erfindungsgemäß
vorgesehenen Austausch der auf den vordefinierten
Referenzpunkt bezogenen Ablaufsteuerung durch eine
korrespondierende Ablaufsteuerung eines Gitterpunktes des
Aufstellungsbereichs, welcher der aktuellen Position des
Bearbeitungsgeräts am nächsten liegt, wird in vorteilhafter
Art und Weise erreicht, daß die bisher vorgesehene, komplexe
und daher aufwendige on-line-Überwachung der
Bearbeitungseinheit im allgemeinen entfallen kann, indem
jeweils eine auf den optimalen Bezugspunkt, dem der aktuellen
Position des Bearbeitungsgeräts am nächsten liegenden
Gitterpunkt des Aufstellungsbereichs, bezogene Ablaufsteuerung
eingesetzt wird, welche in vorteilhafter Art und Weise off-
line erzeugt wurde.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß
mindestens einem Gitterpunkt des Aufstellbereichs eine
Ablaufsteuerung zugeordnet ist, die in Abhängigkeit vom
Relativabstand zwischen der aktuellen Position des
Bearbeitungsgeräts und diesem Gitterpunkt des Abstandsbereich
variierbar ist. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ist es
nicht nur möglich, die Anzahl der erforderlichen Gitterpunkte
des Abstandsbereichs zu verringern, da diese on-line-Korrektur
des Positionierungsfehlers des Bearbeitungsgeräts es in
vorteilhafter Art und Weise ermöglicht, mit größeren Abständen
zwischen den einzelnen Gitterpunkten, also mit einem
weitmaschigeren Gitter, zu arbeiten, wobei in vorteilhafter
Art und Weise die Anzahl der für einen Aufstellungsbereich zu
erstellenden Ablaufsteuerungen reduziert wird. Durch die
erfindungsgemäß vorgesehene on-line-Korrektur des
Positionsfehlers ist es außerdem möglich, etwaige Toleranzen
oder Abweichungen des zu bearbeitenden Objekts von seinen
standardmäßig vorgesehenen und für die Erstellung der
Ablaufsteuerungen vorgegebenen Dimensionen individuell zu
kompensieren.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht
vor, daß die Ablaufsteuerung mindestens eines Gitterpunktes
des Aufstellungsbereichs in einen nur von der Relativposition
des Gitterpunktes zum vordefinierten Referenzpunkt abhängigen
Teil und in einen, der im wesentlichen nur vom Relativabstand
zwischen der aktuellen Position des Bearbeitungsgeräts und
diesem Gitterpunkt abhängig ist, aufgeteilt ist. Durch diese erfindungsgemäßen
Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise erreicht, daß
die zwischen dem Erreichen der aktuellen Position des
Bearbeitungsgeräts und dem Beginn des Bearbeitungsvorgangs
verstreichende Zeit minimiert werden kann, da der nur vom
Gitterpunkt abhängige, off-line erstellte Teil der den
Bearbeitungsvorgang kontrollierenden Ablaufsteuerung bereits
durchgeführt werden kann, während die vom Relativabstand
abhängigen Bewegungsabläufe des Bearbeitungsvorgangs on-line
bestimmt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
kann daher vorzugsweise vorgesehen sein, daß die mindestens
eine Bearbeitungseinheit des Bearbeitungsgeräts durch den off-
line erstellten Teil der Steuerung in eine Position relativ zu
dem zu bearbeitenden Objekt gebracht wird, in der auch im
ungünstigsten Fall des Relativabstandes zwischen Gitterpunkt
und aktueller Position des Bearbeitungsgeräts keine zu einer
Beschädigung oder Beeinträchtigung des zu bearbeitenden
Objekts führende Kollision zwischen Bearbeitungseinheit und
Objekt auftreten kann.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind dem
Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im folgenden anhand der
Figuren beschrieben wird. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer
Aufstellungskonstellation und
Fig. 2 eine vergrößerte, schematische Darstellung des
Aufstellungsbereichs der Aufstellungskonstellation
nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist schematisch ein ein zu bearbeitendes Objekt
repräsentierendes Flugzeug 1 und ein ein Bearbeitungsgerät
repräsentierender Großmanipulator 2 dargestellt. Der
Großmanipulator 2 weist eine über einen mehrachsigen Ausleger
3 verbundenen, eine Bearbeitungseinheit repräsentierenden
Bürstenkopf 4 auf, mit dem die Außenhaut des Flugzeugs 1
oberflächenbehandelt, insbesondere gereinigt werden soll. Zu
dieser Bearbeitung ist vorgesehen, daß die Bewegung des
Bürstenkopfs 4 über die Außenhaut des Flugzeugs 1 von einer
Ablaufsteuerung geführt wird. Die Ablaufsteuerung verwendet
hierbei zur Festlegung der räumlichen Bewegungen der
Bearbeitungseinheit ein Koordinatensystem, dessen Ursprung in
einer definierten, fest vorgegebenen Relation zu einem
Bezugspunkt B des zu waschenden Flugzeugs 1 steht. So ist es
beispielsweise möglich, daß ein bearbeitungsgerätinternes
Koordinatensystem verwendet wird, dessen Ursprung O mit einem
zentralen Drehpunkt des Auslegers 3 des Großmanipulators 1
zusammenfällt. Dieser muß dann an einem vordefinierten
Referenzpunkt A in einer definierten Entfernung L vom
Bezugspunkt B des Flugzeugs 1 aufgestellt werden, wobei bei
der Erstellung der Ablaufsteuerung, also des Waschprogramms für
das Flugzeug 1, für die Festlegung der Bewegungen des
Bürstenkopfs 4 die Entfernung L entsprechend berücksichtigt
wird. Es ist aber auch möglich, als Nullpunkt dieses
Koordinatensystems der Ablaufsteuerung einen beliebig anderen
Punkt, z. B. den Bezugspunkt B, zu verwenden. Wesentlich
hierbei ist, daß hierdurch ein den vorgegebenen Referenzpunkt
A festlegendes Koordinatensystem eingesetzt wird, der eine
bestimmte Soll-Position des Großmanipulators 2 relativ zum
Flugzeug 1 festlegt, bei dem die Ablaufsteuerung eine den
vorgegebenen Anforderungen hinreichend erfüllenden Ablauf des
einen Spezialfall einer Ablaufsteuerung darstellenden
Waschprogramms gegeben ist. Zur Reinigung des Flugzeuges 1 ist
also dann erforderlich, daß der Großmanipulator 2 derart
relativ zum Flugzeug 1 positioniert wird, daß er genau die
Relativpositon einnimmt, welcher der Bestimmung des
Waschprogramms zugrunde gelegt wurde.
Eine derartige Positionierung ist - insbesondere wegen der
Abmessungen und des Gewichts eines derartigen Großmanipulators
- nur äußerst schwierig durchzuführen, so daß in der Praxis
Abweichungen von der aktuellen Position P des Großmanipulators
2 von seinem vorgegebenen Referenz-Aufstellungspunkt
unvermeidlich sind. Um diese Positionierungsfehler besonders
einfach korrigieren zu können, ist vorgesehen, daß ein in
Fig. 1 schematisch mit 10 bezeichneter und in Fig. 2
vergrößert dargestellter Aufstellungsbereich, in dessen Mitte
der mit A bezeichnete vordefinierte Referenzpunkt liegt, in
eine Anzahl von Gitterpunkten 11 unterteilt wird. Die Größe
dieses Aufstellungsbereichs 10 wird dabei vorzugsweise derart
gewählt, daß eine Positionierung des Großmanipulators 1 in den
Aufstellungsbereich 10 um den Referenzpunkt A ohne größere
Schwierigkeiten durchführbar ist.
Die Aufteilung des Aufstellungsbereichs 10, welcher in dem
hier beschriebenen Fall durch einen Kreis mit dem Radius R um
den vorgegebenen Referenzpunkt A festgelegt ist, in das Raster
der Gitterpunkte 11 kann dabei - wie hier - in Form von
äquidistanten Gitterpunkten erfolgen, wobei hierbei
vorzugsweise noch vorgesehen sein kann, daß die Anordnung der
Gitterpunkte den Kreisumfang approximiert. Es ist aber auch
möglich, anstelle des in Fig. 2 gezeigten kreisrunden
Aufstellungsbereichs 10 einen Aufstellungsbereich um den
vorgegebenen Referenzpunkt A zu verwenden, der die Form einer durch ein
Polygon begrenzten Fläche, insbesondere eines Rechtecks oder eines Quadrats,
aufweist. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß
die geometrische Form des Aufstellungsbereichs 10
konstellationsabhängig in weiten Grenzen frei gewählt werden
kann, und daß die vorliegend beschriebene kreisrunde
Ausgestaltung des Ausstellungsbereichs 10 nur exemplarischen
Charakter besitzt und das beschriebene Verfahren keinesfalls
darauf beschränkt ist. Desweiteren beschränkt das in Fig. 2
dargestellte äquidistante Raster von Gitterpunkten die
Allgemeinheit der folgenden Ausführungen nicht, da diese in
entsprechender Art und Weise für ein nicht-äquidistantes
Raster und sogar für eine chaotisch verteilte Menge von
Gitterpunkten Gültigkeit haben.
Wichtig ist nun, daß für jeden der dem Aufstellungsbereich 10
zugeordneten Gitterpunkte 11 eine individuelle Ablaufsteuerung
ermittelt wird, welche nun nicht auf den vordefinierten
Referenzpunkt A, sondern auf den entsprechenden Gitterpunkt 11
bezogen ist. Mit anderen Worten: Während bei der Erstellung
der ursprünglichen Ablaufsteuerung der in einer definierten
räumlichen Relation zum Bezugspunkt B des Flugzeuges 1
liegende, vorgegebene Referenzpunkt A als Bezugspunkt für die
von der ursprünglichen Ablaufsteuerung zu kontrollierenden
Bewegungen des Bürstenkopfs 4 herangezogen wird, wird z. B. bei
der Erstellung der dem Gitterpunkt 11a zugeordneten
Kompensations-Ablaufsteuerung als Bezugspunkt für die
Festlegung der Bewegungen des Bürstenkopfs 4 dieser
Gitterpunkt 11a herangezogen. Entsprechendes trifft für die
übrigen Gitterpunkte der dem Abstandsbereich 10 zugeordneten
Gitterpunkte 11 zu. Da die Erstellung derartiger
Ablaufsteuerungen an und für sich bekannt ist, und
diese nur insoweit zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung
zuzurechnen sind, als sie die weiter unten beschriebene
Strukturierung einer derartigen Ablaufsteuerung betrifft, wird
auf eine eingehende Darlegung der zur Festlegung der den
einzelnen Gitterpunkten 11 zugeordneten Ablaufsteuerung
erforderlichen Schritte hier verzichtet.
Nachdem für sämtliche Gitterpunkte 11 eine
gitterpunktindividuelle Ablaufsteuerung generiert wurde, wird
diese in einem entsprechend strukturierten Ablaufspeicher
einer in den Figuren nicht dargestellten Ablaufsteuereinheit
abgelegt. Hierbei soll noch angeführt werden, daß diese
Ablaufsteuereinheit vorzugsweise entweder im Großmanipulator 2
selbst angeordnet ist oder als Bestandteil der
Bordrechenanlage des Bearbeitungsgeräts 2 ausgebildet ist,
welche dann über ein entsprechendes Steuerkabel mit den
entsprechenden Einheiten des Großmanipulators 2 verbunden
wird.
Nachdem die oben beschriebenen Ablaufsteuerungen off-line
erstellt und in den Ablaufspeicher abgespeichert wurden, ist
die für einen speziellen Bearbeitungsvorgang und ein
definiertes Objekt nur einmal durchzuführende Rüstphase des
beschriebenen Verfahrens beendet. Es ist an und für sich
selbstverständlich und bedarf daher keiner weiteren
Ausführung, daß ggf. Kontroll- und Verifikationsprozeduren
vorgesehen sind, um zu gewährleisten, daß jede
gitterpunktindividuelle Ablaufsteuerung in einer den
gestellten Anforderungen hinreichend entsprechenden Art und
Weise einen einwandfreien Funktionsablauf des durchzuführenden
Bearbeitungsvorgangs von dem der gitterpunktindividuellen
Ablaufsteuerung zugeordneten Gitterpunkt aus gewährleistet.
In der dieser Rüstphase folgenden Arbeitsphase wird der
Großmanipulator 2 in eine Position relativ zum Flugzeug 1
bewegt, in der der Ursprung O des großmanipulatorinternen
Koordinatensystems, auf das die dem Referenzpunkt A
zugeordnete ursprüngliche Ablaufsteuerung bezogen ist,
innerhalb des Aufstellungsbereichs 10 liegt. In einem darauf
folgenden Schritt wird die Relativposition des Ursprungs O des
großmanipultorinternen Koordinatensystems relativ zum
Bezugspunkt B des Flugzeugs 1 mittels eines geeigneten
Positionssensors bestimmt. Vorzugsweise wird hierbei als
Positionssensor eine sog. Entfernungsbildkamera verwendet, die
eine definierte Anzahl von Laserstrahlen aussendet, die einen
definierten Meßbereich auf der Außenhaut des Flugzeugs 1 um
den Bezugspunkt B rasterartig abtasten und aus den reflektierten
Laserstrahlen die Relativposition des Positionssensors und
somit des in einer definierten Lagebeziehung zum
Positionssensor befindlichen Ursprungs O ermittelt. Eine
derartige Entfernungsbildkamera ist in der DE 39 42 770 C2
beschrieben, auf die hinsichtlich einer detaillierteren
Beschreibung Bezug genommen wird. Es ist aber auch möglich,
ein Laser-Triangulationssystem oder ein anderes Gerät zur
Positionierung, wie z. B. das von der Firma LEICA hergestellte
Theodolithen-System, zu verwenden.
Nachdem diese aktuelle Position P des Großmanipulators 2 und
somit des großmanipulatorfesten Koordinatensystems relativ zum
Bezugspunkt B bestimmt wurde, wird von der Ablaufsteuereinheit
derjenige Gitterpunkt aus der Menge der dem
Aufstellungsbereich 10 zugeordneten Gitterpunkte 11 ermittelt,
welcher der aktuellen Position des Großmanipulators 2 am
nächsten liegt. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird exemplarisch angenommen, daß dieses Kriterium vom
Gitterpunkt 11a erfüllt wird.
Wichtig ist nun, daß die diesem Gitterpunkt 11a zugeordnete
Ablaufsteuerung als Grundlage des durchzuführenden
Bearbeitungsvorgangs herangezogen wird. Hierzu ist vorgesehen,
daß die diesem Gitterpunkt 11a entsprechende Ablaufsteuerung
vom Ablaufspeicher in die Ablaufsteuereinheit geladen und die
durch diese Ablaufsteuerung festgelegten räumlichen Bewegungen
des Bürstenkopfes 4 sowie anderer, eventuell zusätzlich
vorgesehener Bearbeitungseinheiten des Großmanipulators 2 in
an und für sich bekannter Art und Weise durchgeführt werden.
Durch den Ersatz der dem vorgegebenen Referenzpunkt A
zugeordneten Ablaufsteuerung durch die dem der aktuellen
Position P des Großmanipulators 2 nächstgelegenen
Gitterpunkt 11a zugeordneten Ablaufsteuerung wird in
besonders vorteilhafter Art und Weise erreicht, daß eine bei
den bekannten Verfahren bisher erforderliche on-line-Anpassung
der ursprünglichen Ablaufsteuerung an die Abweichung des
Ursprungs O des großmanipulatorfesten Koordinatensystems vom
Referenzpunkt A bei der oben stehend beschriebenen
Verfahrensvariante nicht mehr erforderlich ist. Vielmehr
können die gitterpunktindividuell Positionsfehler
korrigierenden Ablaufsteuerungen in vorteilhafter Art und
Weise off-line erstellt werden, so daß durch das beschriebene
Verfahren ein besonders einfacher und daher kostengünstiger
Aufbau der Ablaufsteuerung und dadurch eine deutliche Verminderung der
Rüstzeit erreicht wird.
Die oben beschriebene Verfahrensvariante erlaubt die Korrektur
eines Positionierungsfehlers bei der Aufstellung des
Bearbeitungsgeräts relativ zu dem zu bearbeitenden Objekt bis
auf einen Rest-Positionsfehler, welcher kleiner gleich dem
halben Abstand zwischen zwei benachbarten Gitterpunkten 11 des
Abstandsbereichs 10 ist. Für eine Vielzahl von Anwendungen ist
eine derartige Genauigkeit ausreichend. Es versteht sich hier
von selbst, daß dieser Rest-Positionsfehler noch weiter
verkleinert werden kann, indem ein engmaschigeres Gitternetz,
also ein Raster mit einem verminderten Abstand zwischen zwei
Gitterpunkten 11, verwendet werden kann, so daß es prinzipiell
möglich ist, den Rest-Positionierungsfehler beliebig klein zu
machen. Eine derartige Vorgangsweise stößt jedoch in der
Praxis bald an die Grenze des Machbaren, da eine N-fache
Verkleinerung des Abstandes benachbarter Gitterpunkte die off-
line-Erstellung von N² Ablaufsteuerungen für die durch eine
derartige Vorgangsweise entstehenden N² Gitterpunkte
erforderlich machen würde.
In einem derartigen Fall wird vorzugsweise nachstehend
beschriebene Verfahrensvariante bevorzugt. Diese
Verfahrensvariante entspricht in ihrem Grundprinzip der oben
dargestellten ersten Verfahrensvariante, so daß wiederum die
ersten Verfahrensschritte der zweiten Verfahrensvariante mit
dem oben beschriebenen Ablauf der ersten Verfahrensvariante
übereinstimmen. Der wesentliche Unterschied zwischen diesen
beiden Varianten besteht in der Ausgestaltung der
gitterpunktspezifischen Ablaufsteuerungen, wobei anzuführen
ist, daß nicht notwendigerweise einem jeden Gitterpunkt 11 des
Abstandsbereichs 10 die nachstehend beschriebene
Ablaufsteuerung der zweiten Verfahrensvariante zugeordnet ist,
da es bei bestimmten Anwendungsfällen durchaus ausreichend
sein kann, daß die nachstehend beschriebene Ablaufsteuerung
nur mindestens einem oder einigen wenigen Gitterpunkten 11
zugeordnet ist. Während bei der ersten Verfahrensvariante die
einem Gitterpunkt 11 zugeordnete Ablaufsteuerung als
charakteristischer Parameter die für jeden Gitterpunkt 11
verschiedene, aber aufgrund der fixierten Lagebeziehung
zwischen dem entsprechenden Gitterpunkt 11 und dem Bezugspunkt
B des Flugzeugs 1 fest vorgegebene Relativposition zwischen
diesen beiden eben erwähnten Punkten eingeht, ist bei der
zweiten Verfahrensvariante darüberhinaus vorgesehen, daß
zumindest als weiterer charakteristischer Parameter die
Relativposition zwischen der aktuellen Position P des
Bearbeitungsgeräts 2 und dem entsprechenden Gitterpunkt 11
eingeht. Es ist also vorgesehen, daß zuerst - wie oben bei der
ersten Variante beschrieben - für jeden Gitterpunkt 11 des
Aufstellungsbereichs 10 eine gitterpunktindividuelle
Ablaufsteuerung off-line erstellt wird, wobei jedoch bei der
Generierung dieser Ablaufsteuerung vorgesehen ist, daß die
Rest-Relativposition zwischen der aktuellen Position P des
Bearbeitungsgeräts 2 und diesem Gitterpunkt 11 on-line vor Ort
in die Bestimmung der räumlichen Bewegungen des Bürstenkopfs 4
und ggf. anderer Bearbeitungseinheiten des Bearbeitungsgeräts
2 mit eingeht. Eine derartige Vorgangsweise hat gegenüber den
bekannten Verfahren, bei denen - wie bereits oben erwähnt -
die gesamte Positionskorrektur vor Ort on-line durchgeführt
werden muß - den Vorteil, daß der wesentliche Teil der
Positionskorrektur durch die auf den räumlich festen
Gitterpunkt 11 bezogene, off-line erstellte Ablaufsteuerung
durchgeführt werden kann, wohingegen der noch verbleibenden
Rest-Positionierungsfehler, repräsentiert durch den
Relativabstand zwischen Gitterpunkt 11 und aktueller Position
P, in einer drastisch reduzierten on-line-Verarbeitung
kompensiert werden kann.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann bei der beschriebenen
zweiten Verfahrensvariante vorgesehen sein, daß auch
Lage- und Abmessungstoleranzen sowie
Deformationstoleranzen des Flugzeugs 1 und/oder Toleranzen
des Großmanipulators 2 kompensiert werden können. Als Beispiel
für derartige Toleranzen des Flugzeugs 1 sollen exemplarisch
die auch bei Flugzeugen der gleichen Baureihe und des gleichen
Bautyps auftretenden Dimensionsabweichungen von dem der
Festlegung der Ablaufsteuerung zugrunde gelegten
Normabmessungen, die von Luftlinie zu Luftlinie eventuell
leicht unterschiedliche Anordnung von Antennen, Sensorik,
Triebwerken, Verkleidung und Landeklappen, etc. sowie die
Deformationstoleranzen, welche durch unterschiedliche
Beladungszustände des Flugzeugs 1 und Umwelteinflüsse, z. B.
Temperatur, hervorgerufen werden, erwähnt werden. Zur
Anpassung der gitterpunktspezifischen Ablaufsteuerungen an
diese Rahmenbedingungen ist - entsprechend der oben
beschriebenen Korrektur des Rest-Positionierungsfehlers -
vorgesehen, daß jede einem Gitterpunkt 11 zugeordnete
Ablaufsteuerung eine on-line Berücksichtigung dieser Parameter
erlaubt.
Desweiteren kann bei der zweiten Verfahrensvariante eine
Überwachung der Bearbeitungseinheit 4 des Bearbeitungsgeräts 2
vorgesehen sein. In dem hier beschriebenen Fall eines
Großmanipulators 2 mit Bürstenkopf 4 zur Reinigung eines
Flugzeugs 1 wird die Eintauchtiefe der Bürsten des
Bürstenkopfes 4 durch eine Drehmomentmessung überwacht. Die
dabei von einer geeigneten Überwachungseinheit erzeugten
Meßsignale werden von einer entsprechend adaptierten
Ablaufsteuerung des dem aktuellen Aufstellungsort P des
Bearbeitungsgeräts 2 am nächsten liegenden Gitterpunktes 11a
on-line verarbeitet und eine entsprechende Adaption der
räumlichen Bewegungen des Bürstenkopfes 4 initiiert.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei
der zweiten Verfahrensvariante die oben beschriebenen, auf der
off-line erstellten Ablaufsteuerung des entsprechenden
Gitterpunktes 11 aufbauenden on-line-Modifikationen jeweils
für sich alleine oder in beliebiger Kombination vorgesehen
sein können.
Zur Durchführung dieser auf eine off-line erstellte Basis-
Ablaufsteuerung für mindestens einen Gitterpunkt 11 des
Aufstellungsbereichs 10 aufbauende Vorgangsweise ist
vorteilhafterweise vorgesehen, daß die entsprechende
Ablaufsteuerung derart strukturiert aufgebaut ist, daß sie
einen nur von der Position des räumlich fixierten
Gitterpunktes abhängigen Basisteil und einen von dem variablen
Rest-Positionierungsfehler zwischen der aktuellen Position P
des Bearbeitungsgeräts 2 und des zugeordneten Gitterpunkts
sowie ggf. von einer oder mehrerer der oben beschriebenen
Adaptionsparameter abhängigen Restkorrektur/Adaptionsteil
aufweist. Eine derartige Strukturierung der Ablaufsteuerung
besitzt den Vorteil, daß - während die on-line
Korrekturen/Adaptionen von der Ablaufsteuereinheit ermittelt
werden - bereits nur der von der fixen Position des Gitterpunktes
abhängige Teil der von der Ablaufsteuerung geregelten
räumlichen Bewegungen des Bürstenkopfs 4 (allgemein: der
mindestens einen Bearbeitungseinheit) durchgeführt werden
kann, so daß die zwischen dem Erreichen der aktuellen
Position des Großmanipulators 2 und dem Beginn des
Bearbeitungsvorgangs durch den Bürstenkopf 4 verstreichenden
Zeit verkürzt wird, da der Basisteil der Ablaufsteuerung
bereits ausgeführt werden kann, während die on-line
Korrekturen/Adaptionen ermittelt werden. Beispielsweise für
eine derartige Vorgangsweise soll angeführt werden, daß der
Bürstenkopf 4 durch den Ausleger 3 des Großmanipulators 1
während der Durchführung der on-line Korrekturen/Adaptionen in
eine vorläufige Ausgangsstellung des Bearbeitungsvorgangs
bewegt wird, in der unter Berücksichtigung von
Sicherheitstoleranzen für die Positionierung und die
Adaptionen keine das Flugzeug 1 beeinträchtigenden oder
beschädigenden Kollisionen des Bürstenkopfs 4 mit der
Außenhaut des Flugzeugs 1 zu befürchten sind.
Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, daß der vielachsige
Ausleger 3 des Großmanipulators 2 mindestens einen redundanten
Freiheitsgrad, also mindestens einen Freiheitsgrad mehr als
zur Durchführung des Bewegungsablaufs des Bearbeitungsvorgangs
eigentlich erforderlich wäre, aufweist. Dies ermöglicht es in
vorteilhafter Art und Weise, den Basisteil der Ablaufsteuerung
eines Gitterpunkts 11 mit anschließender on-line
Korrektur/Adaption derart auszubilden, daß er die Achsen des
Auslegers 3 des Großmanipulators 2 derart ansteuert, daß
zumindest die letzte Achse des Auslegers 3 annähernd in ihrer
Null-Stellung bleibt, daß also die Endanschläge der zumindest
einen Achse nie erreicht werden.
Claims (15)
1. Verfahren zur Bearbeitung eines Objekts, insbesondere
eines Flugzeugs, mittels eines mindestens eine
Bearbeitungseinheit aufweisenden Bearbeitungsgeräts, bei
dem das Bearbeitungsgerät (2) relativ zum Objekt (1)
positioniert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Position des Bearbeitungsgeräts in einem Aufstellungsbereich (10) um einen vordefinierten Referenzpunkt (A) liegt,
daß der vordefinierte Referenzpunkt (A) des Aufstellungsbereichs (10) eine fixierte Lagebeziehung zu mindestens einem Bezugspunkt (B) des Objekts (1) aufweist, bei dem der am Objekt (1) vorzunehmende Bearbeitungsvorgang zumindest teilweise mittels einer Ablaufsteuerung für die mit dem Objekt (1) in Wirkkontakt tretende Bearbeitungseinheit (4) des Bearbeitungsgeräts (2) durchgeführt wird, wobei die von der Ablaufsteuerung gesteuerten räumlichen Bewegungen der mindestens einen Bearbeitungseinheit (4) auf den vordefinierten Referenzpunkt (A, B) bezogen sind, wobei im Aufstellungsbereich (10) des Bearbeitungsgeräts (2) eine bestimmte Anzahl von Gitterpunkten (11, 11a) festgelegt wird,
daß für jeden dem Aufstellungsbereich (10) zugeordnetem Gitterpunkt (11, 11a) eine Ablaufsteuerung für die mit den zu bearbeitenden Objekten (1) in Wirkkontakt tretende mindestens eine Bearbeitungseinheit (4) des Bearbeitungsgeräts (2) erstellt wird, wobei die von dieser Ablaufsteuerung des Gitterpunkts (11, 11a) gesteuerte räumliche Bewegung der mindestens einen Bearbeitungseinheit (4) auf diesen Gitterpunkt (11, 11a) des Aufstellungsbereichs (10) bezogen ist,
daß die aktuelle Position (P) des Bearbeitungsgeräts (2) bestimmt wird,
daß aus der Menge der dem Aufstellungsbereich (10) zugeordneten Gitterpunkte (11) derjenige (11a) ermittelt wird, der den geringsten Abstand zur aktuellen Position (P) des Bearbeitungsgeräts (2) aufweist, und
daß zur Durchführung des Bearbeitungsvorgangs zur Steuerung der mindestens einen Bearbeitungseinheit (4) die diesem Gitterpunkt (11a) zugeordnete Ablaufsteuerung verwendet wird.
daß die Position des Bearbeitungsgeräts in einem Aufstellungsbereich (10) um einen vordefinierten Referenzpunkt (A) liegt,
daß der vordefinierte Referenzpunkt (A) des Aufstellungsbereichs (10) eine fixierte Lagebeziehung zu mindestens einem Bezugspunkt (B) des Objekts (1) aufweist, bei dem der am Objekt (1) vorzunehmende Bearbeitungsvorgang zumindest teilweise mittels einer Ablaufsteuerung für die mit dem Objekt (1) in Wirkkontakt tretende Bearbeitungseinheit (4) des Bearbeitungsgeräts (2) durchgeführt wird, wobei die von der Ablaufsteuerung gesteuerten räumlichen Bewegungen der mindestens einen Bearbeitungseinheit (4) auf den vordefinierten Referenzpunkt (A, B) bezogen sind, wobei im Aufstellungsbereich (10) des Bearbeitungsgeräts (2) eine bestimmte Anzahl von Gitterpunkten (11, 11a) festgelegt wird,
daß für jeden dem Aufstellungsbereich (10) zugeordnetem Gitterpunkt (11, 11a) eine Ablaufsteuerung für die mit den zu bearbeitenden Objekten (1) in Wirkkontakt tretende mindestens eine Bearbeitungseinheit (4) des Bearbeitungsgeräts (2) erstellt wird, wobei die von dieser Ablaufsteuerung des Gitterpunkts (11, 11a) gesteuerte räumliche Bewegung der mindestens einen Bearbeitungseinheit (4) auf diesen Gitterpunkt (11, 11a) des Aufstellungsbereichs (10) bezogen ist,
daß die aktuelle Position (P) des Bearbeitungsgeräts (2) bestimmt wird,
daß aus der Menge der dem Aufstellungsbereich (10) zugeordneten Gitterpunkte (11) derjenige (11a) ermittelt wird, der den geringsten Abstand zur aktuellen Position (P) des Bearbeitungsgeräts (2) aufweist, und
daß zur Durchführung des Bearbeitungsvorgangs zur Steuerung der mindestens einen Bearbeitungseinheit (4) die diesem Gitterpunkt (11a) zugeordnete Ablaufsteuerung verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die dem Referenzpunkt und die den Gitterpunkten (11)
zugeordnete Ablaufsteuerungen off-line erstellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die dem vordefinierten Referenzpunkt und den
Gitterpunkten (11) zugeordneten Ablaufsteuerungen als
charakteristischen Parameter die Positionsdifferenz
zwischen dem räumlich fixierten Bezugspunkt (B) des
Objekts (1) und den räumlich fixierten Gitterpunkten (11)
aufweisen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Gitterpunkte in einem äquidistanten Raster angeordnet
sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Aufstellungsbereich (10) um den
vordefinierten Referenzpunkt (A) als Kreis mit dem Radius
R und dem Mittelpunkt im vordefinierten Referenzpunkt (A)
oder als Vieleck um den
vordefinierten Referenzpunkt (A) gewählt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eine einem Gitterpunkt
(11) des Aufstellungsbereichs (10) zugeordnete
Ablaufsteuerung als weiteren charakteristischen Parameter
die Relativposition zwischen dem der aktuellen Position
(P) des Bearbeitungsgeräts (2) nächstliegenden
Gitterpunkt (11a) und der aktuellen Position (P) des
Bearbeitungsgeräts (2) aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eine einem Gitterpunkt
(11) des Aufstellungsbereichs (10) zugeordnete
Ablaufsteuerung als weiteren charakteristischen Parameter
Abweichungen des Objekts von bei der Festlegung der
Ablaufsteuerung zugrunde gelegten Normabmessungen
aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eine einem Gitterpunkt
(11) des Aufstellungsbereichs (10) zugeordnete
Ablaufsteuerung als weiteren charakteristischen Parameter
die Meßsignale einer Überwachungseinrichtung der
mindestens einen Bearbeitungseinheit (4) aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eine Ablaufsteuerung
derart strukturiert ist, daß sie einen nur von der
Position des dieser Ablaufsteuerung zugeordneten
Gitterpunkts (11, 11a) abhängigen Basisteil und einen vom
Abstand der aktuellen Position (P) des Bearbeitungsgeräts
(2) und diesem Gitterpunkt (11, 11a) und/oder
zusätzlichen Adaptionsparametern abhängigen
Korrektur/Adaptionsteil aufweist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die durch den nur
gitterpunktabhängigen Teil der Ablaufsteuerung
kontrollierten Bewegungen der mindestens einen
Bearbeitungseinheit (4) des Bearbeitungsgeräts (2)
durchgeführt werden, während im wesentlichen die zur
Adaption der Ablaufsteuerung erforderlichen on-line-
Korrekturen der Ablaufsteuerung ermittelt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Bearbeitungsgerät (2) einen
vielachsigen Ausleger (3) aufweist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ausleger (3) mindestens einen redundanten
Freiheitsgrad aufweist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der aktuellen Position
(P) des Bearbeitungsgeräts (2) eine Entfernungsbildkamera
oder ein Triangulationssystem verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß das zu bearbeitende Objekt ein
Flugzeug (1) ist, und daß das Bearbeitungsgerät ein
Großmanipulator (2) mit Bürstenkopf (4) ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsvorgang ein
Reinigungsvorgang der Außenhaut des Flugzeugs (1) ist.
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