DE4330846C1 - Verfahren zur Bearbeitung eines Objektes, insbesondere eines Flugzeuges, mittels eines mindestens eine Bearbeitungseinheit aufweisenden Bearbeitungsgeräts - Google Patents

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.

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.