EP3687706A1 - Applikator mit einer integrierten kamera - Google Patents

Applikator mit einer integrierten kamera

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Publication number
EP3687706A1
EP3687706A1 EP18779313.8A EP18779313A EP3687706A1 EP 3687706 A1 EP3687706 A1 EP 3687706A1 EP 18779313 A EP18779313 A EP 18779313A EP 3687706 A1 EP3687706 A1 EP 3687706A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
applicator
camera
component
robot
coating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18779313.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lothar Rademacher
Frank Schnur
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Publication of EP3687706A1 publication Critical patent/EP3687706A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B05B12/12—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature position or movement of the target relative to the spray apparatus
    • B05B12/122—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature position or movement of the target relative to the spray apparatus responsive to presence or shape of target
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/0075—Manipulators for painting or coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B25J19/021—Optical sensing devices
    • B25J19/023—Optical sensing devices including video camera means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/04—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
    • B05B13/0431—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with spray heads moved by robots or articulated arms, e.g. for applying liquid or other fluent material to three-dimensional [3D] surfaces
    • B05B13/0433—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with spray heads moved by robots or articulated arms, e.g. for applying liquid or other fluent material to three-dimensional [3D] surfaces the work being vehicle components, e.g. vehicle bodies

Definitions

  • the invention relates to an applicator for applying a coating agent (e.g., paint, adhesive, sealant, insulation) to a component surface of a component (e.g., automotive body component).
  • a coating agent e.g., paint, adhesive, sealant, insulation
  • a component surface of a component e.g., automotive body component
  • a coating agent e.g., paint, adhesive, sealant, insulation
  • the applicator is moved by a multi-axis coating robot along a predetermined application path, which runs, for example, along a flanged seam of a motor vehicle body component to be sealed. In this case, it is desirable for the positioning of the applicator to be as accurate as possible relative to the hemming seam.
  • a disadvantage of this conventional technique is that the outer contour of the applicator is increased by the mounted camera systems. This makes it difficult, for example, to introduce the applicator with the attached camera systems through small component openings in a component.
  • the applicator 8 also has a structurally integrated wireless data interface 19 (eg Bluetooth interface, Wi-Fi interface) in order to be connected to an evaluation unit (eg robot interface). Control) to communicate.
  • a structurally integrated wireless data interface 19 eg Bluetooth interface, Wi-Fi interface
  • an evaluation unit eg robot interface. Control
  • the camera images taken by the camera 11 can be sent to the robot controller via the wireless data interface 19, so that the robot controller can adapt the application path based on the captured camera images.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Multimedia (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Photographic Developing Apparatuses (AREA)
  • Pens And Brushes (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Applikator (8) zur Applikation eines Beschichtungsmittels (z.B. Lack, Klebstoff, Dichtmittel, Dämmstoff), auf eine Bauteiloberfläche eines Bauteils (z.B. Kraftfahrzeugkarosseriebauteil). Die Erfindung sieht eine Kamera (11) vor, die baulich innerhalb des Applikators (8) integriert ist und ein Kamerabild von der Bauteiloberfläche aufnimmt.

Description

BESCHREIBUNG
APPLIKATOR MIT EINER INTEGRIERTEN KAMERA
Die Erfindung betrifft einen Applikator zur Applikation eines Beschichtungsmittels (z.B. Lack, Klebstoff, Dichtmittel, Dämmstoff) auf eine Bauteiloberfläche eines Bauteils (z.B. Kraftfahrzeugkarosseriebauteil). Ein derartiger Applikator ist beispielsweise aus DE 10 2013 018 554 AI bekannt. Im Betrieb wird der Applikator von einem mehrachsigen Beschichtungsroboter entlang einer vorgegebenen Applikationsbahn bewegt, die beispielsweise entlang einer abzudichtenden Bördelnaht eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils verläuft. Hierbei ist es wünschenswert, dass die Positionierung des Applikators relativ zu der Bördelnaht möglichst genau erfolgt. Es sind deshalb aus dem Stand der Tech- nik auch robotergeführte Kamerasysteme bekannt, welche die Positionierung des Applikators relativ zu der Bördelnaht überwachen, was im Betrieb eine Positionskorrektur ermöglicht. Hierfür werden bisher industrielle Kamerasysteme eingesetzt, die den Anforderungen an Robustheit, Bildauflösung und Größe des Bildausschnitts erfüllen. Diese Kamerasysteme werden üblicherweise außen an dem Applikator angebracht und bewegen sich zusammen mit dem Applikator.
Ein Nachteil dieser herkömmlichen Technik besteht darin, dass die Außenkontur des Applikators durch die angebauten Kamerasysteme vergrößert wird. Dies macht es beispielsweise schwierig, den Applikator mit den angebauten Kamerasystemen durch kleine Bauteilöffnungen in ein Bauteil einzuführen.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Technik besteht in dem relativ hohen Gewicht der industriellen Kamerasysteme. Dies kann dazu führen, dass die verfügbare Traglast der verwendeten Beschichtungsroboter nicht mehr ausreicht, so dass ein entsprechend größerer Roboter eingesetzt werden muss, was wiederum mit höheren Kosten verbunden ist.
Darüber hinaus kann die Kabelzuführung zu den industriellen Kamerasystemen im Betrieb Probleme bereiten, wenn sich der Beschichtungsroboter hochdynamisch bewegt. Ferner stellt der Anbau industrieller Kamerasysteme an einen Applikator auch hohe Anforderungen an die mechanische Fixierung, insbesondere hinsichtlich Lage, Austauschbarkeit und Stabilität. Schließlich ist der Anbau industrieller Kamerasysteme ganz allgemein mit hohen Kosten verbunden.
Zum technischen Hintergrund der Erfindung ist auch hinzuweisen auf DE 10 2009 027 743 AI, DE 100 48 749 AI, DE 10 2008 029 063 AI und DE 10 2012 021 658 AI.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen entsprechend verbesserten Applikator mit einer Kamera zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Applikator gemäß dem Hauptanspruch ge- löst.
Die Erfindung beruht auf der neu gewonnenen technischen Erkenntnis, dass sich für den Betrieb mit einem Applikationsroboter nicht nur - wie bisher - komplexe und aufwändige industrielle Kamerasysteme eignen, sondern auch sogenannte Endoskopkameras, die miniaturisiert sind und nur ein geringes Gewicht aufweisen und sich deshalb für eine bauliche Integration in den Applikator eignen. Im Gegensatz zu der eingangs beschriebenen herkömmlichen Technik sieht die Erfindung deshalb nicht vor, dass die Kamera außen an dem Applikator angebracht wird. Vielmehr sieht die Erfindung vor, dass die Kamera baulich innerhalb des Applikators integriert ist. Dies bedeutet, dass die Kamera vollständig innerhalb des Gehäuses des Applikators angeordnet ist, wo- bei lediglich das Objektiv der Kamera geringfügig aus dem Applikator heraus ragen kann.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei der Kamera um eine Stereokamera, die ein stereoskopisches Kamerabild aufnimmt. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch Form, Ausrichtung und Position des Bauteils dreidimensional ermittelt werden können.
Alternativ besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass es sich bei der Kamera um eine normale Kamera handelt, die nur ein einziges Objektiv aufweist.
Die kompakten Abmessungen der Kamera ermöglichen es, dass die Kamera in die Spitze des Ap- plikators integriert wird, damit sie sich nah an dem zu beschichtenden Bauteil befindet. Der Appli- kator weist also ein distales Ende auf, an dem das Beschichtungsmittel durch eine Düse appliziert wird. Die Kamera ist dabei vorzugsweise an dem distalen Ende des Applikators angeordnet. Beispielsweise kann der Applikator eine distale Stirnfläche aufweisen, in der sowohl die Düse zur Applikation des Beschichtungsmittels als auch die Kamera angeordnet ist.
Darüber hinaus zeichnet sich der erfindungsgemäße Applikator vorzugsweise durch eine innenliegende Kabelführung aus, die beispielsweise auch innerhalb einer Lanze verlaufen kann, die von dem Applikationsroboter geführt wird. Bei den innerhalb des Applikators verlaufenden Kabeln kann es sich beispielsweise um Kamerakabel zur Stromversorgung der Kamera und/oder zur Da- tenverbindung mit der Kamera handeln.
Ferner kann der erfindungsgemäße Applikator eine integrierte Beleuchtung aufweisen, um die Bauteiloberfläche im Aufnahmefeld der Kamera zu beleuchten. Vorzugsweise handelt es sich bei dieser Beleuchtung um eine LED-Beleuchtung.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass im Betrieb des Applikators mit der integrierten Kamera die Gefahr besteht, dass das Objektiv der Kamera durch Ablagerungen von überschüssigem Beschich- tungsmittelnebel („Overspray") verschmutzt. Der erfindungsgemäße Applikator weist deshalb vorzugsweise eine Düsenanordnung zum Ausblasen von Luft auf, um das Objektiv der Kamera vor einer Verschmutzung zu schützen. Beispielsweise kann die Düsenanordnung einen sogenannten Luftvorhang ausblasen, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss.
Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße Applikator einen Umlenkspiegel aufweisen, der in der optischen Achse der Kamera angeordnet ist. Beispielsweise kann der Umlenkspiegel einen Umlenkwinkel von 45°±5° oder 90°±5° aufweisen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Umlenkspiegel auf die Kamera aufsetzbar, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung oder mittels eines Bajonettverschlusses. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass der Umlenkspiegel fest verbaut und nicht abnehmbar ist.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Applikator einen wieder aufladbaren Akkumulator zur Stromversorgung der Stromverbraucher (z.B. Kamera, Beleuchtung) innerhalb des Applikators auf, wobei der Akkumulator ebenfalls baulich innerhalb des Applikators integriert ist. Dabei befindet sich in dem Applikator vorzugsweise eine induktive Ladeschnittstelle zum induktiven Aufladen des innerhalb des Applikators befindlichen Akkumulators, wobei die induktive Ladeschnittstelle ebenfalls baulich innerhalb des Applikators integriert ist. Zum Aufladen des integrierten Akkumulators wird der Applikator dann von dem Beschichtungsroboter in die Nähe einer in- duktiven Ladequelle bewegt, woraufhin dann der integrierte Akkumulator aus der induktiven Ladequelle über die induktive Ladeschnittstelle aufgeladen werden kann.
Ferner ist zu erwähnen, dass der Applikator vorzugsweise auch eine baulich integrierte drahtlose Datenschnittstelle aufweist zur Datenkommunikation zwischen der integrierten Kamera einerseits und einer externen Auswertungseinheit (z.B. Robotersteuerung) andererseits. Die integrierte Kamera kann die aufgenommenen Kamerabilder also über die drahtlose Datenschnittstelle an die externe Auswertungseinheit senden. Beispielsweise kann es sich bei der drahtlosen Datenschnittstelle um eine Bluetooth-Schnittstelle oder um eine Wi-Fi-Schnittstelle handeln, um nur einige Beispiele zu nennen.
Bei der Kamera kann es sich um eine herkömmliche Endoskopkamera handeln, wie sie kommerziell allgemein erhältlich ist.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Kamera mit der Robotersteuerung verbunden sein kann, die auch den Beschichtungsroboter ansteuert. Eine solche„Vollintegration" der Bildverarbeitung in die Robotersteuerung ermöglicht eine Optimierung von Buslaufzeiten und Abtastraten, so dass eine Bahnkorrektur anhand einer Auswertung der Kamerabilder in Echtzeit (Online) realisiert werden kann. Ferner ist zu erwähnen, dass der Applikator eine Düse mit einer bestimmten Applikationsrichtung aufweist, während die Kamera eine bestimmte optische Achse aufweist. Vorzugsweise ist die Applikationsrichtung der Düse parallel zu der optischen Achse der Kamera ausgerichtet. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung alternativ auch die Möglichkeit, dass Düsenrichtung und optische Achse der Kamera zueinander angewinkelt sind.
Zu der Kamera ist ferner zu erwähnen, dass es sich beispielsweise um eine Video-Graphics-Array- Kamera handeln kann, die Kamerabilder im VGA-Format liefert. Im Rahmen der Erfindung können jedoch auch andere Kameratypen eingesetzt werden. Vorzugsweise weist die Kamera einen Linsenwinkel (Bildwinkel) von mindestens 30°, 40° oder 50° auf, während die Außenabmessungen der Kamera vorzugsweise kleiner sind als 30mm, 20mm, 10mm oder sogar kleiner als 7mm. Dabei kann die bereits erwähnte LED-Beleuchtung in diese Kamera integriert sein.
Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass der Applikator vorzugsweise einer bestimmten Schutzart gemäß DIN EN 60529 angehört, um in den im Betrieb auftretenden Umgebungsbedingungen arbeiten zu können. Beispielsweise kann der Applikator der Schutzart IP67, IP68, IP69 oder IP69K gemäß DIN EN 60529 angehören.
Mit dem Applikator mit der integrierten Kamera können auch beheizte Medien appliziert werden. Die Applikationstemperaturen können >=80°C oder <=80°C betragen.
Zu dem Typ des erfindungsgemäßen Applikators ist zu erwähnen, dass es sich vorzugsweise um einen Düsenapplikator handelt, der das Beschichtungsmittel (z.B. Klebstoff, Dämmstoff, Dichtmittel) durch eine Düse appliziert. Die Erfindung ist jedoch auch mit anderen Typen von Applikatoren realisierbar, wie beispielsweise mit Rotationszerstäubern, Luftzerstäubern, Ultraschallzerstäubern, Airless-Zerstäubern oder Airmix-Zerstäubern, um nur einige Beispiele zu nennen. Es ist auch zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für den erfindungsgemäßen Applikator als einzelnes Bauteil. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für einen vollständigen Beschichtungsroboter (Applikationsroboter) mit mehreren beweglichen Roboterachsen und einem erfindungsgemäßen Applikator, wie er vorstehend beschrieben wurde. Ein derartiger Beschichtungsroboter weist vorzugsweise eine serielle Roboterkinematik auf, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss. Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass der Beschichtungsroboter vorzugsweise mindestens 5, 6 oder 7 bewegliche Roboterachsen aufweist.
Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass die Erfindung auch Schutz beansprucht für ein entspre- chendes Betriebsverfahren für einen derartigen Beschichtungsroboter. Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren sieht zunächst vor, dass der Applikator von dem Beschichtungsroboter entlang einer Applikationsbahn über die Bauteiloberfläche bewegt wird. Dabei wird von dem Applikator Beschichtungsmittel auf die Bauteiloberfläche appliziert. Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren sieht zusätzlich vor, dass von der integrierten Kamera ein Kamerabild der Bauteiloberfläche aufgenommen wird. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die Position, die Ausrichtung und/oder die Form des Bauteils durch eine Auswertung des aufgenommenen Kamerabilds ermittelt werden. Dies ermöglicht eine Anpassung der Applikationsbahn in Abhängigkeit von dem aufgenommenen Kamerabild, insbesondere in Abhängigkeit von der Position, der Ausrichtung und/oder der Form des Bauteils.
Darüber hinaus können im Betrieb Geometriemerkmale (z.B. Überlappstöße, Kanten, Spalten des Bauteils) durch eine Auswertung des aufgenommenen Kamerabilds ermittelt werden. Die Applikationsbahn kann dann in Abhängigkeit von den erfassten Geometriemerkmalen angepasst werden, beispielsweise so, dass der Applikator einer Bördelnaht folgt.
Ferner besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass der Beschichtungsmittelstrahl durch eine Auswertung des Kamerabildes überprüft wird, wenn die Kamera so ausgerichtet ist, dass sie zumindest einen Teil des Beschichtungsmittelstrahls erfasst. Auf diese Weise kann bei- spielsweise ein Verstopfen der Düse erkannt werden.
Darüber hinaus kann die Aufnahme des Kamerabildes auch eingesetzt werden, um eine Anwesenheitsprüfung durchzuführen. So kann durch eine Auswertung des Kamerabildes ermittelt werden, ob sich überhaupt ein Bauteil vor dem Applikator befindet.
Ferner besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass die Qualität der aufgebrachten Beschichtung durch eine Auswertung des Kamerabildes überprüft wird. So können durch eine Auswertung des Kamerabildes beispielsweise Fehlstellen (z.B. Lücken, Luftblasen, etc.) in der aufgebrachten Beschichtung erkannt werden.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass ein in den Applikator integrierter Akkumulator drahtlos über eine induktive Ladeschnittstelle aufgeladen werden kann. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens wird der Applikator von dem Beschichtungsroboter so positioniert, dass er sich nahe einer induktiven Ladequelle befindet, damit der geringe Abstand zwischen der induktiven Ladequelle einerseits und der integrierten induktiven Ladeschnittstelle andererseits ausreichend gering ist, um einen Ladevorgang zu ermöglichen. Beispielsweise kann hierfür die Ruheposition des Beschichtungsroboters dienen. Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine exemplarische Beschichtungsanlage mit einem Beschichtungsroboter, der einen erfindungsgemäßen Applikator führt,
Figur 2 eine Perspektivansicht des Applikators aus Figur 1, Figur 3 eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Applikators,
Figur 4 eine Abwandlung von Figur 3, Figur 5 eine schematische Darstellung einer integrierten Kamera mit einer Düsenanordnung zum Erzeugen eines Luftvorhangs zur Vermeidung einer Verschmutzung des Kameraobjektivs, sowie
Figur 6 eine Perspektivansicht eines Umlenkspiegels für einen erfindungsgemäßen Applika- tor.
Im Folgenden wird nun das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Applikationsanlage erläutert, die zur Applikation von Abdichtmittel (z.B. PVC- Plastisol) auf ein Kraftfahrzeugkarosseriebauteil dient. Eine derartige Applikationsanlage ist bei- spielsweise in DE 10 2013 018 554 AI beschrieben, so dass der Inhalt dieser Druckschrift der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.
So weist die Applikationsanlage einen mehrachsigen Applikationsroboter 1 mit einer Roboterbasis 2, einem drehbaren Roboterteil 3, einem proximalen Roboterarm 4 („Arm 1"), einem distalen Roboterarm 5 („Arm 2"), einer Roboterhandachse 6, einer Lanze 7 und einem Applikator 8 auf, wobei der Applikator 8 in Figur 2 dargestellt ist.
Der Applikator 8 weist eine Düse 9 auf, aus der ein Beschichtungsmittelstrahl 10 des Abdichtmittels abgegeben wird. Die Düse 9 befindet sich hierbei im distalen Ende des Applikators 8. Dort befindet sich erfindungsgemäß auch eine miniaturisierte Kamera 11, die vollständig innerhalb des Applikators 8 integriert ist und deshalb nach außen nicht über die Außenkontur des Applikators 8 heraus ragt. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch die Störkontur des Applikators 8 nicht vergrößert wird. Darüber hinaus ist die als Endoskopkamera ausgeführte Kamera 11 extrem leicht, so dass auch die Dynamik der Roboterbewegung nicht nennenswert beeinträchtigt wird und auch die Traglast des Applikationsroboters 1 nicht überschritten wird.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Applikators 8, wobei dieses Ausführungsbeispiel teilweise mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Kamera 11 eine Stereokamera ist, die zwei Objektive 12, 13 aufweist, so dass die Kamera 11 stereoskopische Kamerabilder aufnehmen kann. Dies ermöglicht eine dreidimensionale Erfassung des Bauteils.
Darüber hinaus weist der Applikator 8 in diesem Ausführungsbeispiel eine integrierte Beleuchtung 14 auf, die als LED-Beleuchtung ausgeführt ist und die Bauteiloberfläche bei der Aufnahme der Kamerabilder beleuchtet.
Hierbei ist zu erwähnen, dass die Kamera 11, die Düse 9 und die Beleuchtung 14 alle in einer distalen Stirnfläche 15 des Applikators 8 angeordnet sind. Dies bietet den Vorteil, dass sich die Kamera 11 nahe dem Bauteil befindet. Die Kamera 11 und die Beleuchtung 14 werden hierbei von einem integrierten Akkumulator 16 mit Strom versorgt.
Der Akkumulator 16 ist wiederum mit einer ebenfalls integrierten induktiven Ladeschnittstelle 17 verbunden, was ein drahtloses induktives Aufladen des Akkumulators 16 ermöglicht. Hierzu wird der Applikator 8 von dem Applikationsroboter 1 in die Nähe einer induktiven Ladequelle 18 bewegt, damit der Akkumulator 16 dann über die induktive Ladeschnittstelle 17 aus der induktiven Ladequelle 18 aufgeladen werden kann.
Ferner weist der Applikator 8 auch eine baulich integrierte drahtlose Datenschnittstelle 19 (z.B. Bluetooth-Schnittstelle, Wi-Fi-Schnittstelle) auf, um mit einer Auswertungseinheit (z.B. Roboter- Steuerung) kommunizieren zu können. Beispielsweise können die von der Kamera 11 aufgenommenen Kamerabilder über die drahtlose Datenschnittstelle 19 an die Robotersteuerung gesendet werden, damit die Robotersteuerung die Applikationsbahn anhand der aufgenommenen Kamerabilder anpassen kann.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Düse 9 in dem Applikator 8 über eine Materialzuführung 20 und eine Leitungsanordnung 21 mit dem zu applizierenden Material versorgt werden kann. Die Materialzuführung 20 ist hierbei nur schematisch dargestellt und kann beispielsweise auch Ventile enthalten.
Schließlich ist zu erwähnen, dass die Kamera 11, die Beleuchtung 14, der Akkumulator 16, die induktive Ladeschnittstelle 17 und die drahtlose Datenschnittstelle 19 über Kabel 22, 23, 24, 25 verbunden sind, die vollständig innerhalb des Applikators verlaufen. Die Außenkontur des Applikators 8 wird also durch die Kabel 22-25 nicht gestört, was vorteilhaft ist.
Figur 4 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, das weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Stromversorgung der Kamera 11 und der Beleuchtung 14 nicht aus dem Akkumulator 16 erfolgt, sondern über ein Kabel 26, das auch innerhalb der Lanze 7 verläuft. Darüber hinaus erfolgt auch die Datenübertragung von der Kamera 11 nicht drahtlos, sondern über ein Kabel 27, das ebenfalls vollständig innerhalb des Applikators 8 bzw. innerhalb der Lanze 7 verläuft.
Figur 5 zeigt eine Weiterbildung der integrierten Kamera 11 mit einer zusätzlichen Düsenanord- nung 28, die einen Luftvorhang 29 ausbläst, um ein Objektiv 30 der Kamera 11 vor einer Verschmutzung durch überschüssigen Beschichtungsmittelnebel („Overspray") zu schützen.
Schließlich zeigt Figur 6 einen aufsetzbaren Umlenkspiegel 31, der mittels einer Schraubverbindung 32 lösbar auf das Objektiv 30 der Kamera 11 aufgesetzt werden kann. Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteran- sprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere auch ohne die Merkmale des Hauptanspruchs. Die Erfindung umfasst also verschiedene Erfindungsaspekte, die unabhängig voneinander Schutz genießen.
Bezugszeichenliste:
1 Applikationsroboter
2 Roboterbasis
3 Drehbares Roboterteil
4 Proximaler Roboterarm ("Arm 1")
5 Distaler Roboterarm ("Arm 2")
6 Roboterhandachse
7 Lanze
8 Applikator
9 Düse
10 Beschichtungsmittelstrahl
11 Kamera
12 Objektiv der Kamera
13 Objektiv der Kamera
14 Beleuchtung
15 Distale Stirnfläche des Applikators
16 Akkumulator
17 Induktive Ladeschnittstelle
18 Induktive Ladequelle
19 Drahtlose Datenschnittstelle
20 Materialzuführung
21 Leitungsanordnung
22-25 Kabel
26 Kabel
27 Kabel
28 Düsenanordnung
29 Luftvorhang
30 Objektiv
31 Umlenkspiegel
32 Schraubverbindung

Claims

ANSPRÜCHE
1. Applikator (8) zur Applikation eines Beschichtungsmittels, insbesondere eines Lacks, eines Klebstoffs, eines Dichtmittels, eines Dämmstoffs oder eines Konservierungsmittels, auf eine Bau- teiloberfläche eines Bauteils, insbesondere eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils, gekennzeichnet durch eine Kamera (11), die baulich innerhalb des Applikators (8) integriert ist und ein Kamerabild von der Bauteiloberfläche aufnimmt.
2. Applikator (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (11) eine Stere- okamera ist, so dass das Kamerabild ein stereoskopisches Kamerabild ist.
3. Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) dass der Applikator (8) ein distales Ende (15) aufweist, an dem das Beschichtungsmittel durch eine Düse appliziert wird, und
b) dass die Kamera (11) an dem distalen Ende (15) des Applikators (8) angeordnet ist.
4. Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
a) ein Kamerakabel (22, 23, 25) zur Stromversorgung der Kamera (11) und/oder zur Datenverbindung mit der Kamera (11), wobei das Kamerakabel (22, 23, 25) innerhalb des Applikators (8) verläuft, insbesondere innerhalb einer Lanze des Applikators (8), und/oder
b) eine baulich innerhalb des Applikators (8) integrierte Beleuchtung (14), insbesondere als LED-Beleuchtung, wobei die Beleuchtung (14) die Bauteiloberfläche im Aufnahmefeld der Kamera (11) beleuchtet, und/oder
c) eine Düsenanordnung (28) zum Ausblasen von Luft, um ein Objektiv (30) der Kamera (11) vor Verschmutzung zu schützen.
5. Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass ein Umlenkspiegel (31) vorgesehen ist, der in der optischen Achse der Kamera (11) angeordnet ist, insbesondere mit einem Umlenkwinkel von 45°±5° oder 90°±5°, und/oder b) dass der Umlenkspiegel (31) auf die Kamera (11) aufsetzbar ist.
6. Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen wieder aufladbaren Akkumulator (16) zur Stromversorgung der Kamera (11), wobei der Akkumulator (16) baulich innerhalb des Applikators (8) integriert ist.
7. Applikator (8) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine induktive Ladeschnittstelle zum induktiven Aufladen des Akkumulators (16) in dem Applikator (8), wobei die induktive Ladeschnittstelle (17) baulich innerhalb des Applikators (8) integriert ist.
8. Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine baulich innerhalb des Applikators (8) integrierte drahtlose Datenschnittstelle (19) zur Datenkommunikation zwischen der integrierten Kamera (11) einerseits und einer externen Auswertungseinheit andererseits, insbesondere als Bluetooth-Schnittstelle oder als Wi-Fi-Schnittstelle.
9. Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Kamera (11) eine Endoskopkamera ist, und/oder
b) dass die Kamera (11) mit einer Robotersteuerung verbunden ist, und/oder
c) dass der Applikator (8) eine Düse (9) mit einer bestimmten Applikationsrichtung und die Kamera (11) eine bestimmte optische Achse aufweist, wobei die Applikationsrichtung der Düse (9) und die optische Achse der Kamera (11) parallel zueinander ausgerichtet sind, und/oder
d) dass die Kamera (11) eine Video-Graphics Array-Kamera ist, und/oder
e) dass die Kamera (11) einen Linsenwinkel von mindestens 30°, 40° oder 50° aufweist,
und/oder
f) dass die Kamera (11) Außenabmessungen von weniger als 30mm, 20mm, 10mm oder sogar weniger als 7mm aufweist, und/oder
g) dass der Applikator (8) der Schutzart IP67, IP68, IP69 oder IP69K gemäß DIN EN 60529 entspricht.
10. Beschichtungsroboter (1) mit mehreren beweglichen Roboterachsen, insbesondere mit einer seriellen Roboterkinematik, und mit einem Applikator (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
11. Betriebsverfahren für einen Beschichtungsroboter (1) nach Anspruch 10, mit den folgenden Schritten:
a) Bewegen des Applikators (8) entlang einer Applikationsbahn über die Bauteiloberfläche mittels des Beschichtungsroboters (1),
b) Applizieren des Beschichtungsmittels auf die Bauteiloberfläche mittels des Applikators (8), und
c) Aufnehmen eines Kamerabildes der Bauteiloberfläche mittels der Kamera (11).
12. Betriebsverfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Bestimmen der Position, der Ausrichtung und/oder der Form des Bauteils durch eine Auswertung des aufgenommenen Kamerabildes, und/oder
b) Erfassen von Geometriemerkmalen, insbesondere von Überlappstößen, Kanten, oder Spalten, des Bauteils durch eine Auswertung des aufgenommenen Kamerabildes, und/oder c) Anpassen der Applikationsbahn in Abhängigkeit von dem aufgenommenen Kamerabild, insbesondere in Abhängigkeit von der Position, der Ausrichtung und/oder der Form des Bauteils oder von den Geometriemerkmalen des Bauteils.
13. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Überprüfen des Beschichtungsmittelstrahls durch eine Auswertung des Kamerabildes, und/oder
b) Überprüfen der Anwesenheit des Bauteils vor dem Applikator (8) durch eine Auswertung des Kamerabildes, und/oder
c) Überprüfen der aufgebrachten Beschichtung durch eine Auswertung des Kamerabildes, insbesondere Erkennung von Fehlstellen in der aufgebrachten Beschichtung.
14. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch folgende Schritte zum Aufladen eines Akkumulators in dem Applikators (8):
a) Bewegen des Applikators (8) in eine nahe einer induktiven Ladequelle (18) befindliche Ladeposition mittels des Beschichtungsroboters (1), wobei die Ladeposition vorzugsweise eine Ruheposition des Beschichtungsroboters (1) ist, und
b) Induktives drahtloses Aufladen des Akkumulators (16) in dem Applikator (8) aus der Ladequelle (18) über die induktive Ladeschnittstelle (17) in dem Applikator (8).
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