EP4469247A1 - Simulationsverfahren für eine beschichtungsanlage und entsprechende beschichtungsanlage - Google Patents

Simulationsverfahren für eine beschichtungsanlage und entsprechende beschichtungsanlage

Info

Publication number
EP4469247A1
EP4469247A1 EP23716537.8A EP23716537A EP4469247A1 EP 4469247 A1 EP4469247 A1 EP 4469247A1 EP 23716537 A EP23716537 A EP 23716537A EP 4469247 A1 EP4469247 A1 EP 4469247A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
path
parameters
applicator
spray patterns
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP23716537.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Jürgen Nolte
Christoph HECKELER
Tjark BRINGEWAT
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 EP4469247A1 publication Critical patent/EP4469247A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • B05B12/084—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 condition of liquid or other fluent material already sprayed on the target, e.g. coating thickness, weight or pattern
    • 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
    • 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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/16—Program controls
    • B25J9/1656—Program controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Program controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/16—Program controls
    • B25J9/1656—Program controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1671—Program controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by simulation, either to verify existing program or to create and verify new program, CAD/CAM oriented, graphic oriented programming systems
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Program-control systems
    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4069—Simulating machining process on screen
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45013—Spraying, coating, painting
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49056—Control of flow of fluid or temperature as function of speed for uniform coating

Definitions

  • the invention relates to a simulation method for a coating system for coating a component using an applicator, in particular for a painting system for painting motor vehicle body components using an atomizer or a print head.
  • the invention further relates to a corresponding coating system for carrying out the simulation process.
  • geometry data is first specified that reflects the geometry of the component to be painted.
  • this geometry data can be specified in the form of a CAD file (CAD: Computer Aided Design), the CAD file reflecting the shape of a motor vehicle body to be painted.
  • CAD Computer Aided Design
  • paint parameters e.g. viscosity of the paint.
  • a painting path is specified that should be traveled during operation from the paint impact point of the application device used (e.g. rotary atomizer).
  • starting values of painting parameters to be optimized are initially determined, which can be so-called instantaneous spray patterns, i.e. layer thickness distributions around the respective paint impact point. These instantaneous spray patterns are then superimposed as part of the simulation.
  • This computational superposition of the instantaneous spray patterns can also be done within the scope of the invention are carried out using a projection process, i.e. the spray patterns (possibly adapted with regard to certain aspects of the coating situation) are geometrically projected onto the workpiece geometry.
  • the instantaneous spray images projected onto the workpiece geometry are then superimposed.
  • the term used in the context of the invention of superimposing the instantaneous spray images also includes the projection method mentioned above.
  • the current spray patterns can then be optimized in a simulation loop in order to achieve the best possible painting result as part of the simulation.
  • an optimization goal can be to achieve a layer thickness that is as uniform as possible.
  • the instantaneous spray patterns used in the simulation of the coating process can be derived from reference spray patterns that are stored in a database for various reference painting situations.
  • the current painting situation is first determined for each path point on the painting path.
  • a reference spray pattern is then read from the database, which was measured in a reference painting situation that corresponds as closely as possible to the current current painting situation.
  • the database does not contain corresponding reference spray patterns for all possible current painting situations. It is therefore envisaged in practice that the current spray pattern is determined by interpolation or by mathematical adjustment of reference spray patterns that are stored in the database.
  • the invention is therefore based on the object of creating a correspondingly improved simulation method. Furthermore, the invention is based on the object of creating a correspondingly adapted coating system which is suitable for carrying out the simulation method according to the invention.
  • This object is achieved by a simulation method according to the invention according to claim 1 or by a coating system according to the secondary claim.
  • the invention is based on the newly gained technical and physical knowledge that the quality of the coating does not only depend on the uniformity of the layer thickness. Rather, the quality of the coating is also determined by the so-called degree of wetness.
  • the coating in the simulation consists of several overlays of instantaneous spray patterns.
  • the real coating on the real component also has several overlays that result from several spray patterns that were applied to the component surface, for example, along parallel coating paths.
  • each instantaneous spray pattern can contribute evenly to the overall layer thickness. For example, if three instantaneous spray patterns are superimposed at one point on the component surface, each instantaneous spray pattern can contribute one third to the total layer thickness. However, there is also the possibility that the different overlays of instantaneous spray patterns contribute very differently to the overall layer thickness. With three overlays, for example, it is possible that the individual overlays contribute a ratio of 70%: 20%: 10% to the total layer thickness.
  • the degree of wetness can then reflect what percentage of the total layer thickness of the coating the individual superimposed layers have. For example, the degree of wetness can indicate what the largest percentage of one of the overlays is in the total layer thickness.
  • the number of overlays of different layers within the coated component surface can also vary.
  • the coating at one location on the component surface may consist of three superimposed layers of instantaneous spray patterns, while the coating at another location on the component surface may consist of five superimposed layers of instantaneous spray patterns.
  • degree of wetness used in the context of the invention can then also indicate how many superimposed layers of the instantaneous spray patterns the coating consists of at the respective point on the component surface.
  • the degree of wetness can also reflect which geometric properties the instantaneous spray patterns have, which have an influence on the overall layer thickness at the respective point on the component surface.
  • the degree of wetness indicates how high the total layer thickness is at the respective point on the component surface.
  • degree of wetness used in the context of the invention can reflect one or more of the definitions mentioned above.
  • the degree of wetness within the scope of the invention, several or all locally involved spray patterns can be taken into account (e.g. average of the proportions, ratios of the proportions, ...) or only a specific locally involved spray pattern (e.g. the one with the highest degree of wetness). the area under consideration, which is the last to be coated, ).
  • the simulation method according to the invention is preferably suitable for a painting system for painting motor vehicle body components using an atomizer (e.g. rotary atomizer) or a print head.
  • an atomizer e.g. rotary atomizer
  • the invention is not limited to use in a painting system, but can also be implemented in conjunction with a coating system that applies other coating materials, such as adhesive, insulation or sealant, to name just a few examples.
  • the invention is not limited to use in a painting system that paints motor vehicle body components.
  • the invention is therefore not limited to motor vehicle body components.
  • the invention is not only suitable for simulations in coating systems that use an atomizer (e.g. rotary atomizer) or a print head as an applicator.
  • atomizer e.g. rotary atomizer
  • print head e.g. a print head
  • the principle according to the invention can also be used generally in this regard.
  • the simulation method according to the invention initially provides, in accordance with the known simulation method described above, that geometry data is specified which reflects the geometry of the component to be coated.
  • this geometry data can be read from a component file in the form of CAD data (CAD: Computer Aided Design) of the component to be coated.
  • CAD Computer Aided Design
  • the geometric data of the component to be coated is first generated by measuring a real component.
  • the simulation method according to the invention looks in accordance with that The known simulation method described at the beginning requires that general coating parameters are first specified, such as coating agent parameters (e.g. viscosity), applicator type, bell plate type or track spacing of the adjacent coating tracks. These general coating parameters are preferably specified by the user or read from a data memory. It should be mentioned here that these general coating parameters do not have to be optimized within the framework of the simulation method according to the invention. However, within the scope of the invention there is also the possibility that the general coating parameters can also be optimized.
  • coating agent parameters e.g. viscosity
  • applicator type e.g. viscosity
  • bell plate type e.g., bell plate type
  • the coating parameters to be optimized initially comprise a coating path which consists of numerous path points and is to be traveled from the paint impact point of the applicator (e.g. rotary atomizer) in the coating operation, as is known from the prior art.
  • the concept of a path point is to be understood generally within the scope of the invention and is preferably based on the temporal or spatial discretization of the path trajectory (e.g. a path point every x milliseconds or a path point every y millimeters).
  • the coating parameters to be optimized also include so-called instantaneous spray patterns for the individual path points of the coating path, whereby the instantaneous spray patterns reflect the layer thickness distribution on the component around the paint impact point on the component.
  • the starting values of the coating parameters to be optimized do not have to be specified by the user, but can be set programmatically.
  • the starting values of the instantaneous spray patterns can be derived from reference spray patterns that were previously determined for various coating situations, for example by coating test sheets, as is known from the prior art.
  • the simulation method according to the invention then provides for the program-controlled execution of several steps in a simulation loop, with the individual steps being carried out for the individual path points of the coating path.
  • a simulated coating result is calculated as part of the simulation loop. net by overlaying the current instantaneous spray patterns for the individual path points of the coating path. This overlay of the instantaneous spray images can also be done, for example, by a projection method, as will be described in detail.
  • the next step in the simulation loop is to check the simulation result, whereby, for example, the uniformity of the resulting layer thickness is evaluated as a quality parameter.
  • the invention is distinguished from the known simulation method described above in that the degree of wetness in the individual points of the component surface is determined and taken into account as a quality parameter.
  • the next step is to adapt the coating parameters to be optimized (e.g. instantaneous spray patterns, coating path) in order to optimize the simulated coating result.
  • the coating parameters e.g. instantaneous spray patterns, coating path
  • the simulation loop is then repeated until the simulated coating result is satisfactory and the degree of wetness in the individual points of the component surface determined during the simulation is also acceptable.
  • the coating parameters to be optimized are optimized as part of the simulation loop. This optimization can, for example, be carried out by an operator based on experience. In a preferred exemplary embodiment, however, the adaptation of the coating parameters to be optimized in the simulation loop is carried out using artificial intelligence (Kl).
  • Kl artificial intelligence
  • starting values for the instantaneous spray patterns are specified in the individual path points of the coating path.
  • the respective current coating situation is preferably taken into account.
  • the current coating situation is characterized by the coating distance (i.e. distance between the applicator and the component surface), the component geometry at the paint impact point and similar coating parameters.
  • the associated instantaneous spray patterns can then be determined with the aid of a spray pattern database in which reference spray patterns for different coating situations are stored.
  • the stored reference spray patterns can be determined in spray pattern tests in which test panels are coated in different reference coating situations.
  • the layer thickness distribution on the test panels is then measured and stored in the spray pattern database with the associated coating parameters, which define the respective reference coating situation.
  • the current spray patterns can then be derived from the stored reference spray patterns, which can also be done, for example, by interpolating various stored reference spray patterns. For example, if the current coating situation does not exactly match the reference coating situation of the reference spray patterns stored in the spray pattern database, two or more reference spray patterns that were determined in similar coating situations can be interpolated.
  • the determination of the current spray patterns from the stored reference spray patterns does not necessarily have to be carried out by interpolation from several stored reference spray patterns.
  • a current spray pattern it is also possible for a current spray pattern to be determined by mathematically adjusting a stored reference spray pattern. This adjustment of the reference spray images stored in the database according to the current coating situation can also be done using an algorithm, for example using artificial intelligence (Kl).
  • Kl artificial intelligence
  • the adjustment can be done automatically using correction or scaling factors, if the current coating situation involves a geometric edge (e.g. coating path on the edge of the workpiece), since a certain percentage of the coating agent jets (projection jets) then pass the workpiece.
  • the adapted spray pattern can then be projected onto the workpiece surface.
  • the current coating situation and the reference coating situation can be defined, for example, by at least one of the following variables:
  • the reference spray patterns stored in the spray pattern database can be determined before the simulation loop by coating tests on test panels.
  • the layer thickness distribution measured on the test panels is then stored in the spray pattern database as a reference spray pattern assigned to the respective reference coating situation.
  • the reference spray patterns stored in the spray pattern database can be either dynamic or static spray patterns.
  • Dynamic spray patterns are measured as a result of coating processes in which the applicator moves relative to the component (e.g. test sheet).
  • Static spray patterns are measured as a result of coating processes in which the applicator is stationary relative to the component (e.g. test sheet).
  • the simulation loop it can then be continuously checked at which path points of the coating path the adjustment of the coating parameters to be optimized has led to a change in the coating parameters.
  • the coating parameters are usually not changed at all path points in the various runs of the simulation loop.
  • the simulation then only needs to be updated in those path points where the optimization of the coating parameters actually led to a change. In the context of the invention, it is therefore not necessary for the simulation loop to extend over all path points of the coating path in each pass.
  • Coating agent properties of the coating agent in particular viscosity of the coating agent
  • the coating parameters to be optimized can include, for example, at least one of the following variables:
  • the simulated coating result can then be displayed graphically on a screen to enable an operator to make a simple assessment.
  • the simulated coating result can be evaluated automatically, for example using artificial intelligence (Kl).
  • optimized coating parameters are then available for the individual path points of the coating path. These optimized coating parameters can then be transferred to a control system of the coating system so that the control system then controls the coating system accordingly in real coating operation. In practice, the optimized coating parameters are converted into real control variables for controlling the coating system.
  • This implementation of the optimized coating parameters into real control variables for controlling the coating system preferably relates to the new commissioning or optimization of existing systems or existing coatings.
  • existing control variables of the coating system can be used by the simulation computer are read in and converted into starting parameterizations for the simulation.
  • Control variables that have already been tested in real life for controlling the coating system are used as starting values for coating parameters to be optimized ("backward translation").
  • the term used in the context of the invention of converting the optimized coating parameters into real control variables for controlling the coating system is therefore to be understood in general terms. It should also be mentioned that the invention does not only claim protection for the simulation method according to the invention described above.
  • the invention also claims protection for a corresponding coating system that is suitable for carrying out the simulation method according to the invention.
  • the coating system according to the invention has, in addition to at least one coating robot with an applicator (eg rotary atomizer) and a control system, also a simulation computer on which a simulation program is stored which, in one embodiment, carries out the simulation method according to the invention.
  • an applicator eg rotary atomizer
  • a control system also a simulation computer on which a simulation program is stored which, in one embodiment, carries out the simulation method according to the invention.
  • the simulation can also be carried out on an "offline" computer (e.g. office laptop) (e.g. planning department, offline department, training department, ...), and the coating parameters found can then be transferred to the control system later/if necessary become.
  • an "offline" computer e.g. office laptop
  • planning department e.g. planning department, offline department, training department, Certainly, the coating parameters found can then be transferred to the control system later/if necessary become.
  • Figures 1A and 1B show a flow chart to illustrate the simulation method according to the invention.
  • Figure 2A shows a schematic representation of the superimposition of three instantaneous spray patterns that are applied to three parallel painting paths.
  • Figure 2B shows the resulting layer thickness of the overlay of the three instantaneous spray patterns.
  • Figure 2C shows the number of overlays of the instantaneous spray patterns at different points on the component surface.
  • Figure 2D shows the course of the degree of wetness for different points on the component surface.
  • Figure 3A shows a coating with three overlays of instantaneous spray patterns that contribute very differently to the overall layer thickness.
  • Figure 3B shows a modification of Figure 3A, with the individual overlays contributing evenly to the overall layer thickness.
  • Figure 4A shows a reference spray pattern that was measured in a reference painting situation.
  • FIG. 4B shows a corresponding current spray pattern in a changed current painting situation, the current spray pattern being derived from the reference spray pattern according to FIG. 4A.
  • Figure 5 shows a simplified schematic representation of a painting system according to the invention with a simulation computer for carrying out the simulation method according to the invention.
  • FIGS. 1A and 1B shows the simulation method according to the invention in a simplified form.
  • a file is first read in which contains a definition of the geometry of the motor vehicle body to be painted.
  • this file can be provided as a CAD file by the manufacturer of the respective motor vehicle.
  • step S2 general painting parameters are then set, such as the following painting parameters:
  • starting values of the painting parameters to be optimized are then specified programmatically for a subsequent simulation run.
  • the painting parameters to be optimized can be the following painting parameters:
  • Brush parameterization e.g. paint flow, steering air flow, voltage of the electrostatic high-voltage charge.
  • the painting parameters to be optimized are then adjusted in a step S4 for the next simulation run.
  • This adjustment can, for example, be carried out based on experience by an operator or by artificial intelligence (AI).
  • those path points of the robot path are then determined in which the adjustment of the painting parameters to be optimized has led to a significant change in the painting situation. This makes sense so that the simulation loop described in detail below does not have to include all path points of the robot path, including those path points in which the adjustment of the painting parameters to be optimized does not lead to a significant change.
  • the first step S6 provides that instantaneous spray patterns are determined in the individual path points in accordance with the respective current painting situation.
  • reference spray patterns can be read from a spray pattern database. These reference spray patterns can, for example, be determined beforehand by coating test panels.
  • the instantaneous spray pattern is derived computationally from one or more stored reference spray patterns that were measured in similar reference coating situations.
  • This adaptation of the stored reference spray images to determine the current spray images to be used according to step S7 can be done, for example, by artificial intelligence (Kl).
  • Kl artificial intelligence
  • a projection method can also be used, as already mentioned.
  • step S8 the painting result is then simulated, including the degree of wetness, based on the following variables:
  • step S9 it is then checked whether the simulated painting result is satisfactory. If this is not the case, the painting parameters to be optimized are adjusted again in step S4 for the next simulation run.
  • the optimized painting parameters are saved in the next step S10 and can then be used in the real painting operation to control the painting system.
  • Figure 2A shows an example of three instantaneous spray patterns 1, 2, 3, which are applied by a rotary atomizer when traveling along three parallel path sections of a painting path, with the instantaneous spray patterns 1-3 partially superimposing on a component surface 4.
  • the current spray patterns 1-3 are shown in a very simplified trapezoidal form. In practice, however, the current spray patterns 1-3 have a slightly different course depending on the type of application device used.
  • the schematic representation of the current spray patterns 1-3 only serves to illustrate the invention.
  • Figure 2B shows the resulting layer thickness SD for various points on the component surface perpendicular to the path sections of the painting path. From this representation it can be seen that the layer thickness SD is completely constant with an optimal superimposition of the neighboring instantaneous spray patterns 1-3, which is an optimal condition that cannot be achieved in practice.
  • the instantaneous spray patterns 1-3 due to their overlay, result in a coating that is composed of a different number of overlays.
  • Figure 2D finally shows the course of a possible degree of wetness NG along the component surface transversely to the path sections of the painting paths.
  • the degree of wetness NG is then defined at every point on the component surface as a deviation from this target value.
  • the degree of wetness NG only indicates how many superimposed layers of the instantaneous spray patterns 1-3 the coating consists of at the respective point on the component surface.
  • the degree of wetness can also indicate what percentage of the total layer thickness of the coating the individual layers of the current spray patterns have.
  • 3A and 3B show a coating 5 with a total layer thickness SD, the coating 5 being composed of three overlays 6-8 of instantaneous spray patterns.
  • the overlay 6 makes up a large part of the total layer thickness SD, which leads to a correspondingly greater degree of wetness.
  • the overlays 6-8 each contribute a third to the total layer thickness SD, which leads to a correspondingly lower degree of wetness.
  • FIG 4A shows schematically a reference spray pattern 9 on a component surface 10, the reference spray pattern 9 being applied and measured in a reference painting situation.
  • the reference painting situation was characterized, among other things, by the fact that the applicator axis was aligned at right angles to the component surface 10.
  • FIG. 4B shows a current painting situation in which the applicator axis is aligned obliquely to the component surface 10.
  • the deviation between the reference painting situation according to Figure 4A and the current painting situation according to Figure 4B leads to a correspondingly adapted current spray pattern 11.
  • This adaptation of the stored reference spray pattern 9 to determine the current spray pattern 11 suitable for the simulation can be done, for example, by means of artificial intelligence (AI).
  • AI artificial intelligence
  • a correction method or a projection method can also be used, as already mentioned.
  • FIG. 5 The schematic representation according to FIG. 5 will now be described below.
  • the illustration initially shows, in a highly simplified form, a conventional painting system 12, which is controlled by a control computer 13.
  • a simulation computer 14 which serves to carry out the simulation method according to the invention.
  • the simulation computer 14 is connected to a database computer 15, which contains a spray pattern database with stored reference spray patterns.
  • the simulation computer 14 first receives the geometric data of the motor vehicle bodies to be painted.
  • simulation computer 14 also receives general painting parameters on the input side.
  • the simulation computer 14 receives starting values of the painting parameters to be optimized on the input side. These starting values can include, for example, the painting path and current spray patterns for the individual path points of the painting path.
  • the simulation computer 14 then transmits the respective current painting situation to the database computer 15, which determines a suitable current spray pattern according to the respective current painting situation, usually by adapting or interpolating stored reference spray patterns.
  • the database computer 15 then delivers a suitable instantaneous spray pattern to the simulation computer 14 for the individual path points of the painting path.
  • the simulation computer 14 can then, together with the database computer 15, carry out the simulation method shown in FIGS. 1A and 1B in this way.
  • the invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, a large number of variants and modifications are possible, which also make use of the inventive idea and therefore fall within the scope of protection.
  • the invention also claims protection for the subject matter and the features of the subclaims independently of the claims referred to in each case and in particular even without the features of the main claim.
  • the invention therefore encompasses various aspects of the invention, which enjoy protection independently of one another.
  • the following aspects of the invention are: to name those who can enjoy protection independently of each other:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Details Or Accessories Of Spraying Plant Or Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Simulationsverfahren für eine Beschichtungsanlage, mit den folgenden Schritten: a) Vorgabe von Geometriedaten des zu beschichtenden Bauteils, b) Vorgabe von allgemeinen Beschichtungsparametern, c) Vorgabe von Startwerten von zu optimierenden Beschichtungsparametern einschließlich einer Beschichtungsbahn und von Momentan-Spritzbildern für die einzelnen Bahnpunkte der Beschichtungsbahn, wobei die Momentan-Spritzbilder die Schichtdickenverteilung auf dem Bauteil um den Farbauftreffpunkt auf dem Bauteil herum wiedergeben, d) Programmgesteuerte Durchführung folgender Schritte in einer Simulationsschleife für die einzelnen Bahnpunkte der Beschichtungsbahn: * Berechnung eines simulierten Beschichtungsergebnisses durch rechnerische Überlagerung der für die einzelnen Bahnpunkte der Beschichtungsbahn vorgesehenen Momentan-Spritzbilder, wobei der Nässegrad berücksichtigt wird, * Prüfung des simulierten Beschichtungsergebnisses, wobei der Nässegrad berücksichtigt wird, * Anpassung der zu optimierenden Beschichtungsparameter und Wiederholung der Simulationsschleife, falls das simulierte Beschichtungsergebnis nicht zufriedenstellend ist, * Beenden der Simulationsschleife, falls das simulierte Beschichtungsergebnis zufriedenstellend ist, und Übernahme der optimierten Beschichtungsparameter.

Description

BESCHREIBUNG
Simulationsverfahren für eine Beschichtungsanlage und entsprechende Beschichtungsanlage
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Simulationsverfahren für eine Beschichtungsanlage zur Beschichtung eines Bauteils durch einen Applikator, insbesondere für eine Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen durch einen Zerstäuber oder einen Druckkopf. Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Beschichtungsanlage zur Ausführung des Simulationsverfahrens.
Hintergrund der Erfindung
Aus DE 10 2019 113 341 Al und DE 10 2020 114 201 Al ist ein Simulationsverfahren bekannt, das es ermöglicht, Lackierprozesse zu simulieren.
Hierbei werden zunächst Geometriedaten vorgegeben, die die Geometrie des zu lackierenden Bauteils wiedergeben. Beispielsweise können diese Geometriedaten in Form einer CAD-Datei (CAD: Computer Aided Design) vorgegeben werden, wobei die CAD-Datei die Form einer zu lackierenden Kraftfahrzeugkarosserie wiedergibt.
Weiterhin werden allgemeine Lackierparameter vorgegeben, wie beispielsweise die Lufttemperatur in der Lackierkabine oder Lackparameter (z.B. Viskosität des Lacks).
Darüber hinaus wird eine Lackierbahn vorgegeben, die von dem Farbauftreffpunkt des verwendeten Applikationsgerätes (z.B. Rotationszerstäuber) im Betrieb abgefahren werden soll.
Ferner werden zunächst Startwerte von zu optimierenden Lackierparametern festgelegt, wobei es sich umso genannte Momentan-Spritzbilder handeln kann, d.h. Schichtdickenverteilungen um den jeweiligen Farbauftreffpunkt. Diese Momentan-Spritzbilder werden dann im Rahmen der Simulation überlagert.
Diese rechnerische Überlagerung der Momentan-Spritzbilder kann im Rahmen der Erfindung auch durch ein Projektionsverfahren erfolgen, d.h. die (ggf. hinsichtlich bestimmter Aspekte der Beschichtungssituation angepassten) Spritzbilder werden auf die Werkstückgeometrie geometrisch projiziert. Überlagert werden dann die auf die Werkstückgeometrie projizierten Momentan-Spritz- bilder. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Überlagerung der Momentan-Spritz- bilder umfasst also auch die vorstehend angesprochene Projektionsmethode.
In einer Simulationsschleife können die Momentan-Spritzbilder dann optimiert werden, um im Rahmen der Simulation ein möglichst optimales Lackierergebnis zu erreichen. Beispielsweise kann ein Optimierungsziel darin bestehen, eine möglichst gleichmäßige Schichtdicke zu erreichen.
Die bei der Simulation des Beschichtungsprozesses verwendeten Momentan-Spritzbilder können hierbei aus Bezugs-Spritzbildern abgeleitet werden, die in einer Datenbank für verschiedene Be- zugs-Lackiersituationen gespeichert sind. Im Rahmen der Simulationsschleife wird also für jeden Bahnpunkt der Lackierbahn zunächst die Momentan-Lackiersituation ermittelt. Anschließend wird dann aus der Datenbank ein Bezugs-Spritzbild ausgelesen, das in einer Bezugs-Lackiersituation gemessen wurde, die möglichst exakt der aktuellen Momentan-Lackiersituation entspricht. In der Regel enthält die Datenbank jedoch nicht für alle möglichen Momentan-Lackiersituationen entsprechende Bezugs-Spritzbilder. Es ist deshalb in der Praxis vorgesehen, dass das Momentan-Spritzbild durch Interpolation oder durch rechnerische Anpassung von Bezugs-Spritzbildern ermittelt wird, die in der Datenbank gespeichert sind.
Das vorstehend beschriebene bekannte Simulationsverfahren liefert bereits befriedigende Simulationsergebnisse. Allerdings besteht ein Bedürfnis an einer weiteren Optimierung dieses bekannten Simulationsverfahrens.
Beschreibung der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend verbessertes Simulationsverfahren zu schaffen. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine entsprechend angepasste Beschichtungsanlage zu schaffen, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Simulationsverfahrens geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Simulationsverfahren gemäß Anspruch 1 bzw. durch eine Beschichtungsanlage gemäß dem Nebenanspruch gelöst. Die Erfindung beruht auf der neu gewonnenen technisch-physikalischen Erkenntnis, dass die Qualität der Beschichtung nicht nur von der Gleichmäßigkeit der Schichtdicke abhängt. Vielmehr wird die Qualität der Beschichtung auch von dem sogenannten Nässegrad bestimmt. So werden bei der Simulation mehrere Momentan-Spritzbilder überlagert, so dass die Beschichtung in der Simulation aus mehreren Überlagerungen von Momentan-Spritzbildern besteht. Entsprechend weist auch die reale Beschichtung auf dem realen Bauteil mehrere Überlagerungen auf, die von mehreren Spritzbildern herrühren, die beispielsweise entlang paralleler Beschichtungsbahnen auf die Bauteiloberfläche aufgebracht wurden.
Hierbei besteht die Möglichkeit, dass die verschiedenen Überlagerungen von Momentan-Spritzbildern jeweils gleichmäßig zur Gesamtschichtdicke beitragen. Falls beispielsweise an einem Punkt der Bauteiloberfläche drei Momentan-Spritzbilder überlagert werden, so kann jedes Momentan- Spritzbild mit einem Drittel zu der Gesamtschichtdicke beitragen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die verschiedenen Überlagerungen von Momentan-Spritzbildern sehr unterschiedlich zu der Gesamtschichtdicke beitragen. Bei drei Überlagerungen besteht beispielsweise die Möglichkeit, dass die einzelnen Überlagerungen im Verhältnis 70% : 20% : 10% zu der Gesamtschichtdicke beitragen. Der Nässegrad kann dann im Rahmen der Erfindung wiedergeben, welchen prozentualen Anteil an der Gesamtschichtdicke der Beschichtung die einzelnen überlagerten Schichten haben. Beispielsweise kann der Nässegrad angeben, was der größte prozentuale Anteil einer der Überlagerungen an der Gesamtschichtdicke ist.
Darüber hinaus kann innerhalb der beschichteten Bauteiloberfläche auch die Anzahl der Überlagerungen von verschiedenen Schichten schwanken. Beispielsweise kann die Beschichtung an einer Stelle der Bauteiloberfläche aus drei überlagerten Schichten von Momentan-Spritzbildern bestehen, während die Beschichtung an einer anderen Stelle der Bauteiloberfläche aus fünf überlagerten Schichten von Momentan-Spritzbildern besteht. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff des Nässegrads kann dann auch angeben, aus wie vielen überlagerten Schichten der Momentan- Spritzbilder die Beschichtung an dem jeweiligen Punkt der Bauteiloberfläche besteht.
Ferner kann der Nässegrad auch wiedergeben, welche geometrischen Eigenschaften die Momentan-Spritzbilder haben, die an dem jeweiligen Punkt der Bauteiloberfläche einen Einfluss auf die Gesamtschichtdicke haben.
Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass der Nässegrad angibt, wie hoch die Gesamtschichtdicke an dem jeweiligen Punkt der Bauteiloberfläche ist. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff des Nässegrads kann eine oder mehrere der vorstehend genannten Definitionen wiedergeben.
Bei der Ermittlung des Nässegrads können im Rahmen der Erfindung jeweils mehrere oder alle lokal beteiligten Spritzbilder ins Kalkül gezogen werden (z.B. Mittelwert der Anteile, Verhältnisse der Anteile, ...) oder jeweils nur ein bestimmtes lokal beteiligtes Spritzbild (z.B. das zum höchsten Nässegrad an der betrachteten Stelle führt, das als letztes überbeschichtet wird, ...).
Hierbei ist zu erwähnen, dass bei der Berechnung des simulierten Beschichtungsergebnisses andere Momentan-Spritzbilder herangezogen werden können als bei der Berechnung des Nässegrads.
Das erfindungsgemäße Simulationsverfahren eignet sich vorzugsweise für eine Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen durch einen Zerstäuber (z.B. Rotationszerstäuber) oder einen Druckkopf. Die Erfindung ist jedoch nicht auf den Einsatz bei einer Lackieranlage beschränkt, sondern lässt sich auch in Verbindung mit einer Beschichtungsanlage realisieren, die andere Beschichtungsmittel appliziert, wie beispielsweise Klebstoff, Dämmstoff oder Dichtstoff, um nur einige Beispiele zu nennen.
Weiterhin ist die Erfindung auch nicht beschränkt zur Verwendung bei einer Lackieranlage, die Kraftfahrzeugkarosseriebauteile lackiert. Hinsichtlich der zu beschichtenden Bauteile ist die Erfindung also nicht auf Kraftfahrzeugkarosseriebauteile beschränkt.
Darüber hinaus eignet sich die Erfindung nicht nur für Simulationen bei Beschichtungsanlagen, die als Applikator einen Zerstäuber (z.B. Rotationszerstäuber) oder einen Druckkopf verwenden. Auch diesbezüglich ist das erfindungsgemäße Prinzip also allgemein einsetzbar.
Das erfindungsgemäße Simulationsverfahren sieht zunächst in Übereinstimmung mit dem eingangs beschriebenen bekannten Simulationsverfahren vor, dass Geometriedaten vorgegeben werden, die die Geometrie des zu beschichtenden Bauteils wiedergeben. Beispielsweise können diese Geometriedaten in Form von CAD-Daten (CAD: Computer Aided Design) des zu beschichtenden Bauteils aus einer Bauteildatei ausgelesen werden. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Geometriedaten des zu beschichtenden Bauteils zunächst durch eine Vermessung eines realen Bauteils erzeugt werden.
Weiterhin sieht auch das erfindungsgemäße Simulationsverfahren in Übereinstimmung mit dem eingangs beschriebenen bekannten Simulationsverfahren vor, dass zunächst allgemeine Beschichtungsparameter vorgegeben werden, wie beispielsweise Beschichtungsmittelparameter (z.B. Viskosität), Applikatortyp, Glockentellertyp oder Bahnabstand der benachbarten Beschichtungsbahnen. Diese allgemeinen Beschichtungsparameter werden vorzugsweise benutzerseitig vorgegeben oder aus einem Datenspeicher ausgelesen. Hierbei zu erwähnen, dass diese allgemeinen Beschichtungsparameter im Rahmen des erfindungsgemäßen Simulationsverfahrens nicht optimiert werden müssen. Es besteht allerdings im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass auch die allgemeinen Beschichtungsparameter optimiert werden.
Darüber hinaus werden dann Startwerte von zu optimierenden Beschichtungsparametern festgelegt. Die zu optimierenden Beschichtungsparameter umfassen zunächst eine Beschichtungsbahn, die aus zahlreichen Bahnpunkten besteht und vom Farbauftreffpunkt des Applikators (z.B. Rotationszerstäuber) im Beschichtungsbetrieb abgefahren werden soll, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Hierbei ist zu bemerken, dass der Begriff eines Bahnpunkts im Rahmen der Erfindung allgemein zu verstehen ist und vorzugsweise auf die zeitliche oder räumliche Diskretisierung der Bahn-Trajektorie abstellt (z.B. alle x Millisekunden ein Bahnpunkt oder alle y Millimeter ein Bahnpunkt).
Darüber hinaus umfassen die zu optimierenden Beschichtungsparameter auch sogenannte Mo- mentan-Spritzbilder für die einzelnen Bahnpunkte der Beschichtungsbahn, wobei die Momentan- Spritzbilder die Schichtdickenverteilung auf dem Bauteil um den Farbauftreffpunkt auf dem Bauteil herum wiedergeben.
Hierbei ist zu erwähnen, dass die Startwerte der zu optimierenden Beschichtungsparameter nicht benutzerseitig vorgegeben werden müssen, sondern programmgesteuert festgelegt werden können. Beispielsweise können die Startwerte der Momentan-Spritzbilder aus Bezugs-Spritzbildern abgeleitet werden, die zuvor für verschiedene Beschichtungssituationen ermittelt wurden, beispielsweise durch Beschichtung von Testblechen, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Das erfindungsgemäße Simulationsverfahren sieht dann in einer Simulationsschleife die programmgesteuerte Durchführung mehrerer Schritte vor, wobei die einzelnen Schritte für die einzelnen Bahnpunkte der Beschichtungsbahn durchgeführt werden.
Zunächst wird im Rahmen der Simulationsschleife ein simuliertes Beschichtungsergebnis berech- net, indem für die einzelnen Bahnpunkte der Beschichtungsbahn die aktuellen Momentan-Spritz- bilder überlagert werden. Diese Überlagerung der Momentan-Spritzbilder kann beispielsweise auch durch ein Projektionsverfahren erfolgen, wie noch detailliert beschrieben wird.
In der Simulationsschleife folgt dann in einem nächsten Schritt die Prüfung des Simulationsergebnisses, wobei beispielsweise die Gleichmäßigkeit der resultierenden Schichtdicke als Qualitätsparameter bewertet wird. Die Erfindung zeichnet sich hierbei jedoch gegenüber dem eingangs beschriebenen bekannten Simulationsverfahren dadurch aus, dass der Nässegrad in den einzelnen Punkten der Bauteiloberfläche ermittelt und als Qualitätsparameter berücksichtigt wird.
In der Simulationsschleife erfolgt dann in einem nächsten Schritt eine Anpassung der zu optimierenden Beschichtungsparameter (z.B. Momentan-Spritzbilder, Beschichtungsbahn) um das simulierte Beschichtungsergebnis zu optimieren.
Die Simulationsschleife wird dann so lange wiederholt, bis das simulierte Beschichtungsergebnis befriedigend ist und auch der im Rahmen der Simulation ermittelte Nässegrad in den einzelnen Punkten der Bauteiloberfläche akzeptabel ist.
Die vorstehend erläuterte Vorgehensweise wird nachfolgend nochmals mit anderen Worten beschrieben, um Missverständnisse zu vermeiden. So kann der Benutzer verschiedenen Bahnabschnitten verschiedene (oder gleiche) Bezugs-Spritzbilder zuweisen. Bezüglich des ersten Simulationslaufs wären dies die Startwerte, die der Benutzer vorgibt (z.B. in einer Brush-Tabelle mit Spritzbildbreite und Skalierungsfaktor für die Spritzbildhöhe). Je nach Lackiersituation auf dem Werkstück können diese Bezugsspritzbilder durch das Programm automatisch zu Momentan-Spritzbil- dern angepasst werden, die dann für die Simulation verwendet werden. Bezüglich des ersten Simulationslaufs wären dies die Startwerte, die automatisch durch das Programm festgelegt werden, basierend auf den durch den Benutzer vorgegebenen Bezugs-Spritzbildern und der Lackiersituation auf dem Werkstück. Wenn das erste Simulationsergebnis nicht befriedigend ist, ändert der Benutzer die Zuweisung von Bezugsspritzbilder (z.B. breiteres Spritzbild, höheres Spritzbild, ...), d.h. er ändert die Startwerte aus dem ersten Simulationslauf. Folglich ändern sich auch die automatisch festgelegten Momentan-Spritzbilder, die für die Simulation verwendet werden. Dies wird so lange fortgesetzt, bis ein befriedigendes Schichtdickenergebnis erreicht ist
Es wurde vorstehend bereits erwähnt, dass im Rahmen der Simulationsschleife die zu optimierenden Beschichtungsparameter (z.B. Momentan-Spritzbilder, Beschichtungsbahn) optimiert werden. Diese Optimierung kann beispielsweise erfahrungsbasiert durch einen Bediener erfolgen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Anpassung der zu optimierenden Beschichtungsparameter in der Simulationsschleife jedoch mittels künstlicher Intelligenz (Kl).
Zu Beginn der Simulationsschleife werden zunächst Startwerte für die Momentan-Spritzbilder in den einzelnen Bahnpunkten der Beschichtungsbahn vorgegeben. Bei der Festlegung der Momentan-Spritzbilder wird vorzugsweise die jeweilige Momentan-Beschichtungssituation berücksichtigt. Beispielsweise ist die Momentan-Beschichtungssituation gekennzeichnet durch den Beschichtungsabstand (d.h. Abstand zwischen Applikator und Bauteiloberfläche), die Bauteilgeometrie am Farbauftreffpunkt und ähnliche Beschichtungsparameter. In Abhängigkeit von dieser Momentan-Be- schichtungssituation in den einzelnen Bahnpunkten der Beschichtungsbahn können die zugehörigen Momentan-Spritzbilder dann unter Zuhilfenahme einer Spritzbild-Datenbank bestimmt werden, in der Bezugs-Spritzbilder für verschiedene Beschichtungssituationen gespeichert sind.
Beispielsweise können die gespeicherten Bezugs-Spritzbilder in Spritzbildversuchen ermittelt werden, in denen jeweils Testbleche in unterschiedlichen Bezugs-Beschichtungssituationen beschichtet werden. Anschließend wird dann die Schichtdickenverteilung auf den Testblechen vermessen und in der Spritzbild-Datenbank mit den zugehörigen Beschichtungsparametern gespeichert, die die jeweilige Bezugs-Beschichtungssituation definieren. Die Momentan-Spritzbilder können dann aus den gespeicherten Bezugs-Spritzbilder abgeleitet werden, was beispielsweise auch durch eine Interpolation verschiedener gespeicherter Bezugs-Spritzbilder erfolgen kann. Falls beispielsweise die Momentan-Beschichtungssituation nicht exakt mit der Bezugs-Beschichtungssituation der in der Spritzbild-Datenbank gespeicherten Bezugs-Spritzbilder übereinstimmt, so können zwei oder mehr Bezugs-Spritzbilder interpoliert werden, die bei ähnlichen Beschichtungssituationen ermittelt wurden.
Die Ermittlung der Momentan-Spritzbilder aus den gespeicherten Bezugs-Spritzbildern muss jedoch nicht zwingend durch eine Interpolation aus mehreren gespeicherten Bezugs-Spritzbildern erfolgen. Es ist alternativ auch möglich, dass ein Momentan-Spritzbild ermittelt wird, indem ein gespeichertes Bezugs-Spritzbild rechnerisch angepasst wird. Diese Anpassung der in der Datenbank gespeicherten Bezugs-Spritzbilder entsprechend der aktuellen Momentan-Beschichtungssituation kann auch durch einen Algorithmus erfolgen, beispielsweise mittels künstlicher Intelligenz (Kl).
In der Praxis kann die Anpassung automatisch durch Korrektur- bzw. Skalierungsfaktoren erfolgen, wenn es sich bei der Momentan-Beschichtungssituation um einen Geometrie-Rand (z.B. Beschichtungsbahn an Werkstück-Kante) handelt, da dann ein gewisser Prozentanteil der Beschichtungsmittelstrahlen (Projektionsstrahlen) am Werkstück vorbeigeht. Anschließend kann dann eine Projektion des angepassten Spritzbilds auf die Werkstückoberfläche erfolgen.
Die Momentan-Beschichtungssituation und die Bezugs-Beschichtungssituation können beispielsweise durch mindestens eine der folgenden Größen definiert sein:
• Typ des Applikators,
• Typ eines Glockentellers eines Rotationszerstäubers, der den Applikator bildet,
• Typ eines Lenkluftrings, der an dem Applikator verwendet wird,
• Applikationsparameter, insbesondere
• Beschichtungsmittel-Ausflussrate,
• Lenkluftvolumenstrom,
• Drehzahl des Glockentellers,
• Hochspannung einer elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung,
• räumliche Orientierung einer Applikatorachse des Applikators relativ zu der Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils,
• absolute räumliche Richtung einer Applikatorachse im Raum,
• Kabinenparameter einer Beschichtungskabine, insbesondere
• Kabinentemperatur in der Beschichtungskabine,
• Sinkluftgeschwindigkeit in der Beschichtungskabine,
• Bahnabstand zwischen benachbarten Beschichtungsbahnen,
• Bahngeschwindigkeit, mit der der Applikator entlang der Beschichtungsbahn bewegt wird,
• Beschichtungsbahn, die für die Messung des Bezugs-Spritzbildes verwendet wurde,
• Beschichtungsbahn bei der Momentan-Beschichtungssituation,
• Geometrie des für die Messung des Bezugs-Spritzbildes verwendeten Test-Bauteils,
• Geometrie des zu beschichtenden Bauteils.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass die in der Spritzbild-Datenbank gespeicherten Bezugs- Spritzbilder vor der Simulationsschleife durch Beschichtungsversuche auf Testblechen ermittelt werden können. Die auf den Testblechen gemessene Schichtdickenverteilung wird dann in der Spritzbild-Datenbank als Bezugs-Spritzbild in einer Zuordnung zu der jeweiligen Bezugs-Beschich- tungssituation gespeichert.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die in der Spritzbild-Datenbank gespeicherten Bezugs-Spritzbilder wahlweise dynamische oder statische Spritzbilder sein können. So werden dynamische Spritzbilder als Resultat von Beschichtungsvorgängen gemessen, bei denen sich der Applikator relativ zu dem Bauteil (z.B. Testblech) bewegt. Statische Spritzbilder werden dagegen als Resultat von Beschichtungsvorgängen gemessen, bei denen der Applikator relativ zu dem Bauteil (z.B. Testblech) ortsfest ist.
In der Simulationsschleife kann dann laufend geprüft werden, in welchen Bahnpunkten der Beschichtungsbahn die Anpassung der zu optimierenden Beschichtungsparameter zu einer Änderung der Beschichtungsparameter geführt hat. So werden die Beschichtungsparameter in den verschiedenen Durchläufen der Simulationsschleife üblicherweise nicht in sämtlichen Bahnpunkten verändert. Die Simulation muss dann nur in denjenigen Bahnpunkten aktualisiert werden, in denen die Optimierung der Beschichtungsparameter auch tatsächlich zu einer Änderung geführt hat. Es ist also im Rahmen der Erfindung nicht erforderlich, dass sich die Simulationsschleife in jedem Durchlauf über sämtliche Bahnpunkte der Beschichtungsbahn erstreckt.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die vorstehend erwähnten allgemeinen Beschichtungsparameter mindestens eine der folgenden Größen umfassen können:
• Beschichtungsmittel-Eigenschaften des Beschichtungsmittels, insbesondere Viskosität des Beschichtungsmittels,
• Typ des Applikators,
• Typ eines Glockentellers eines Rotationszerstäubers,
• Kabinenparameter einer Beschichtungskabine, insbesondere
• Kabinentemperatur in der Beschichtungskabine,
• Sinkluftgeschwindigkeit in der Beschichtungskabine,
• gewünschte Schichtdicke des Beschichtungsmittels auf dem Bauteil,
• Bahnabstand zwischen benachbarten Beschichtungsbahnen,
• Bahngeschwindigkeit, mit der der Applikator entlang der Beschichtungsbahn bewegt wird.
Die zu optimierenden Beschichtungsparameter können dagegen beispielsweise mindestens eine der folgenden Größen umfassen:
• räumlicher Verlauf der Beschichtungsbahn, insbesondere mit Koordinaten der einzelnen Bahnpunkte,
• räumliche Orientierung der Applikatorachse des Applikators in den einzelnen Bahnpunkten der Beschichtungsbahn,
• Brush-Parameter, insbesondere Beschichtungsmittelstrom,
Lenkluftstrom,
Spannung einer elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung,
• Einschaltpunkte des Applikators auf der Beschichtungsbahn,
• Ausschaltpunkte des Applikators auf der Beschichtungsbahn,
• Beschichtungsmittelstrom in den einzelnen Bahnpunkten der Beschichtungsbahn,
• Zerstäuberdrehzahl in den einzelnen Bahnpunkten der Beschichtungsbahn,
• Hochspannung einer elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung,
• Typ des Applikators, insbesondere bei Sealing-Anwendungen,
• Bahnabstand zwischen benachbarten Beschichtungsbahnen,
• Bahngeschwindigkeit, mit der der Applikator entlang der Beschichtungsbahn bewegt wird,
• die vorstehend genannten allgemeinen Beschichtungsparameter.
Im Rahmen der Erfindung kann das simulierte Beschichtungsergebnis dann grafisch auf einem Bildschirm angezeigt werden, um einem Bediener eine einfache Beurteilung zu ermöglichen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass das simulierte Beschichtungsergebnis automatisch ausgewertet wird, beispielsweise mittels künstlicher Intelligenz (Kl).
Nach der Beendigung des erfindungsgemäßen Simulationsverfahrens liegen dann optimierte Beschichtungsparameter für die einzelnen Bahnpunkte der Beschichtungsbahn vor. Diese optimierten Beschichtungsparameter können dann an ein Steuersystem der Beschichtungsanlage übertragen werden, damit das Steuersystem die Beschichtungsanlage dann im realen Beschichtungsbetrieb entsprechend ansteuert. Die optimierten Beschichtungsparameterwerden hierbei also in der Praxis in reale Steuergrößen für die Ansteuerung der Beschichtungsanlage umgesetzt.
Diese Umsetzung („Vorwärtsübersetzung") der optimierten Beschichtungsparameter in reale Steuergrößen für die Ansteuerung der Beschichtungsanlage betrifft vorzugsweise die Neuinbetriebnahme oder Optimierung bestehender Anlagen bzw. bestehender Beschichtungen. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass bestehende Steuergrößen der Beschichtungsanlage durch den Simulationsrechner eingelesen und umgewandelt werden in Start-Paramet- rierungen für die Simulation. Bereits real erprobte Steuergrößen für die Ansteuerung der Beschichtungsanlage werden hierbei als Startwerte von zu optimierenden Beschichtungsparametern genutzt („Rückwärtsübersetzung"). Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Umsetzung der optimierten Beschichtungsparameter in reale Steuergrößen für die Ansteuerung der Beschichtungsanlage ist also entsprechend allgemein zu verstehen. Ferner ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Simulationsverfahren. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für eine entsprechende Beschichtungsanlage, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Simulationsverfahrens geeignet ist. Hierzu weist die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage neben mindestens einem Beschichtungsroboter mit einem Applikator (z.B. Rotationszerstäuber) und einem Steuersystem auch einen Simulationsrechner auf, auf dem ein Simulationsprogramm gespeichert ist, das bei einer Ausführung das erfindungsgemäße Simulationsverfahren ausführt.
Allgemein kann die Simulation auch auf einem „Offline"-Rechner (z.B. Büro-Laptop) durchgeführt werden (z.B. Planungsabteilung, Offline-Abteilung, Schulungsabteilung, ...), und die gefundenen Beschichtungsparameter können dann z.B. später/bei Bedarf auf das Steuersystem übertragen werden.
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.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Figuren 1A und 1B zeigen ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Simulationsverfahrens.
Figur 2A zeigt eine schematische Darstellung zur Überlagerung von drei Momentan-Spritzbildern, die auf drei parallelen Lackierbahnen appliziert werden.
Figur 2B zeigt die resultierende Schichtdicke der Überlagerung der drei Momentan-Spritzbilder.
Figur 2C zeigt die Anzahl der Überlagerungen der Momentan-Spritzbilder an verschiedenen Punkten der Bauteiloberfläche.
Figur 2D zeigt den Verlauf des Nässegrads für verschiedene Punkte der Bauteiloberfläche.
Figur 3A zeigt eine Beschichtung mit drei Überlagerungen von Momentan-Spritzbildern, die sehr unterschiedlich zur Gesamtschichtdicke beitragen. Figur 3B zeigt eine Abwandlung von Figur 3A, wobei die einzelnen Überlagerungen gleichmäßig zur Gesamtschichtdicke beitragen.
Figur 4A zeigt ein Bezugs-Spritzbild, das bei einer Bezugs-Lackiersituation gemessen wurde.
Figur 4B zeigt ein entsprechendes Momentan-Spritzbild in einer veränderten Momentan-Lackiersi- tuation, wobei das Momentan-Spritzbild aus dem Bezugs-Spritzbild gemäß Figur 4A abgeleitet wurde.
Figur 5 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lackieranlage mit einem Simulationsrechner zur Ausführung des erfindungsgemäßen Simulationsverfahrens.
Detaillierte der im Folgenden wird nun das in den Figuren 1A und 1B dargestellte Flussdiagramm beschrieben, das in vereinfachter Form das erfindungsgemäße Simulationsverfahren zeigt.
In einem ersten Schritt S1 wird zunächst eine Datei eingelesen, die eine Definition der Geometrie der zu lackierenden Kraftfahrzeugkarosserie enthält. Beispielsweise kann diese Datei von dem Hersteller des jeweiligen Kraftfahrzeugs als CAD-Datei bereitgestellt werden.
In einem weiteren Schritt S2 werden dann allgemeine Lackierparameter eingestellt, wie beispielsweise die folgenden Lackierparameter:
• Bahnabstand der Lackierbahn,
• Bahngeschwindigkeit,
• Lackeigenschaften des verwendeten Lacks,
• Zerstäubertyp,
• Kabinentemperatur in der Lackierkabine,
• Sinkluftgeschwindigkeit in der Lackierkabine.
In einem weiteren Schritt S3 werden dann für einen folgenden Simulationslauf programmgesteuert Startwerte der zu optimierenden Lackierparameter vorgegeben. Beispielsweise kann es sich bei den zu optimierenden Lackierparametern um folgenden Lackierparameter handeln:
• Verlauf der Lackierbahn, • Einschaltpunkte und Ausschaltpunkte des Zerstäubers entlang der Lackierbahn,
• Orientierung der Zerstäuberachse in den verschiedenen Bahnpunkten der Lackierbahn,
• Brush-Parametrisierung, z.B. Lackmengenstrom, Lenkluftstrom, Spannung der elektrostatischen Hochspannungsaufladung.
Nach dem erstmaligen Durchlauf der Simulationsschleife erfolgt dann in einem Schritt S4 eine Anpassung der zu optimierenden Lackierparameter für den nächsten Simulationslauf. Diese Anpassung kann beispielsweise erfahrungsbasiert durch einen Bediener oder durch künstliche Intelligenz (Kl) erfolgen.
Im nächsten Schritt S5 werden dann diejenigen Bahnpunkte der Roboterbahn ermittelt, in denen die Anpassung der zu optimierenden Lackierparameter zu einer signifikanten Änderung der Lackiersituation geführt hat. Dies ist sinnvoll, damit die nachfolgend detailliert beschriebene Simulationsschleife nicht sämtliche Bahnpunkte der Roboterbahn umfassen muss, einschließlich derjenigen Bahnpunkte, in denen die Anpassung der zu optimierenden Lackierparameter nicht zu einer signifikanten Änderung führt.
In den folgenden Schritten S6, S7 und S8 wird dann eine Simulationsschleife durchlaufen, die sich über sämtliche Bahnpunkte der Lackierbahn erstreckt, in denen die Lackierparameter signifikant geändert wurden.
So sieht der erste Schritt S6 vor, dass entsprechend der jeweiligen Momentan-Lackiersituation in den einzelnen Bahnpunkten Momentan-Spritzbilder ermittelt werden. Beispielsweise können hierzu Bezugs-Spritzbilder aus einer Spritzbild-Datenbank ausgelesen werden. Diese Bezugs-Spritz- bilder können beispielsweise zuvor durch Beschichtung von Testblechen ermittelt werden. Bei der Ermittlung der Momentan-Spritzbilder entsprechend der jeweiligen Momentan-Lackiersituation wird dann zunächst geprüft, ob in der Spritzbild-Datenbank ein Bezugs-Spritzbild gespeichert ist, das bei einer Bezugs-Lackiersituation gemessen wurde, die exakt der aktuellen Momentan-Lackiersituation entspricht. Falls dies der Fall ist, so kann das gespeicherte Bezugs-Spritzbild als Momen- tan-Spritzbild ausgelesen und übernommen werden.
In der Regel ist dies jedoch nicht möglich. Vielmehr wird das Momentan-Spritzbild in der Praxis aus einem oder mehreren gespeicherten Bezugs-Spritzbildern rechnerisch abgeleitet, die bei ähnlichen Bezugs-Beschichtungssituationen vermessen wurden. Diese Anpassung der gespeicherten Bezugs- Spritzbilder zur Ermittlung der zu verwendenden Momentan-Spritzbilder gemäß dem Schritt S7 kann beispielsweise durch künstliche Intelligenz (Kl) erfolgen. Beispielsweise kann auch ein Projektionsverfahren zum Einsatz kommen, wie es bereits erwähnt wurde.
In einem nächsten Schritt S8 erfolgt dann eine Simulation des Lackierergebnisses einschließlich des Nässegrads auf der Grundlage der folgenden Größen:
• Momentan-Spritzbilder für die einzelnen Bahnpunkte der Lackierbahn,
• allgemeine Lackierparameter,
• Geometrie der Kraftfahrzeugkarosserie,
• Lackierparameter, die optimiert werden sollen.
Im nächsten Schritt S9 wird dann geprüft, ob das simulierte Lackierergebnis zufriedenstellend ist. Falls dies nicht der Fall ist, so erfolgt im Schritt S4 eine erneute Anpassung der zu optimierenden Lackierparameter für den nächsten Simulationslauf.
Andernfalls werden die optimierten Lackierparameter im nächsten Schritt S10 gespeichert und können dann im realen Lackierbetrieb für die Ansteuerung der Lackieranlage verwendet werden.
Figur 2A zeigt exemplarisch drei Momentan-Spritzbilder 1, 2, 3, die von einem Rotationszerstäuber beim Abfahren von drei parallelen Bahnabschnitten einer Lackierbahn aufgebracht werden, wobei sich die Momentan-Spritzbilder 1-3 auf einer Bauteiloberfläche 4 teilweise überlagern. Die Momentan-Spritzbilder 1-3 sind hierbei in stark vereinfachter Form trapezförmig dargestellt. In der Praxis haben die Momentan-Spritzbilder 1-3 jedoch entsprechend dem Typ des verwendeten Applikationsgerätes einen etwas anderen Verlauf. Die schematische Darstellung der Momentan-Spritzbilder 1-3 dient also nur zur Verdeutlichung der Erfindung.
Figur 2B zeigt die resultierende Schichtdicke SD für verschiedene Punkte auf der Bauteiloberfläche rechtwinklig zu den Bahnabschnitten der Lackierbahn. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass die Schichtdicke SD bei einer optimalen Überlagerung der benachbarten Momentan-Spritzbilder 1- 3 völlig konstant ist, was ein in der Praxis nicht erreichbarer Optimalzustand ist.
Aus Fig. 2C ist weiterhin ersichtlich, dass die Momentan-Spritzbilder 1-3 aufgrund ihrer Überlagerung zu einer Beschichtung führen, die sich aus einer verschiedenen Anzahl von Überlagerungen zusammensetzt. Beispielsweise besteht die Beschichtung zwischen x=x2 und x=x3 aus n=2 Überlagerungen, während sich die Beschichtung zwischen x=x3 und x=x4 aus einer einzigen Überlagerung (n=l) besteht. Hierbei ist zu erwähnen, dass dieses Beispiel lediglich theoretisch ist und zur Verdeutlichung der Erfindung dienen soll.
Figur 2D zeigt schließlich den Verlauf eines möglichen Nässegrads NG entlang der Bauteiloberfläche quer zu den Bahnabschnitten der Lackierbahnen. Hierbei wird angenommen, dass die gewünschte Anzahl von Überlagerungen nsou=2 ist, d.h. die Beschichtung soll nach Möglichkeit an jedem Punkt der Bauteiloberfläche aus n=2 Überlagerungen der Momentan-Spritzbilder 1-3 bestehen. Der Nässegrad NG ist dann an jedem Punkt der Bauteiloberfläche definiert als Abweichung von diesem Sollwert. So besteht die Beschichtung zwischen x=x3 und x=x4 nur aus dem Momentan-Spritzbild 2, so dass die Abweichung von der gewünschten Anzahl nsou=2 von Überlagerungen NG=1 ist. Zwischen x=x2 und x=x3 besteht die Beschichtung jedoch aus der Überlagerung der zwei Momentan- Spritzbilder 1, 2, so dass der Nässegrad NG als Abweichung von dem Sollwert NG=0 ist.
In der Darstellung gemäß den Figuren 2A-2D gibt der Nässegrad NG nur an, aus wie vielen überlagerten Schichten der Momentan-Spritzbilder 1-3 die Beschichtung an dem jeweiligen Punkt der Bauteiloberfläche besteht.
Der Nässegrad kann jedoch auch angeben, welchen prozentualen Anteil an der Gesamtschichtdicke der Beschichtung die einzelnen Schichten der Momentan-Spritzbilder haben. So zeigen die Figuren 3A und 3B eine Beschichtung 5 mit einer Gesamtschichtdicke SD, wobei sich die Beschichtung 5 aus drei Überlagerungen 6-8 von Momentan-Spritzbildern zusammensetzt. In Figur 3A macht die Überlagerung 6 einen Großteil der Gesamtschichtdicke SD aus, was zu einem entsprechend größeren Nässegrad führt. In Figur 3B tragen die Überlagerungen 6-8 dagegen gleichmäßig jeweils mit einem Drittel zur der Gesamtschichtdicke SD bei, was zu einem entsprechend geringeren Nässegrad führt.
Figur 4A zeigt schematisch ein Bezugs-Spritzbild 9 auf einer Bauteiloberfläche 10, wobei das Bezugs- Spritzbild 9 in einer Bezugs-Lackiersituation aufgebracht und vermessen wurde. Die Bezugs-Lackier- situation war unter anderem dadurch gekennzeichnet, dass die Applikatorachse rechtwinklig zur Bauteiloberfläche 10 ausgerichtet war.
Figur 4B zeigt dagegen eine Momentan-Lackiersituation, bei der die Applikatorachse schräg zu der Bauteiloberfläche 10 ausgerichtet ist. Die Abweichung zwischen der Bezugs-Lackiersituation gemäß Figur 4A und der Momentan-Lackiersituation gemäß Figur 4B führt zu einem entsprechend angepassten Momentan-Spritzbild 11. Diese Anpassung des gespeicherten Bezugs-Spritzbilds 9 zur Ermittlung des für die Simulation geeigneten Momentan-Spritzbildes 11 kann beispielsweise mittels künstlicher Intelligenz (Kl) erfolgen. Beispielsweise kann auch ein Korrekturverfahren oder ein Projektionsverfahren zum Einsatz kommen, wie es bereits erwähnt wurde.
Im Folgenden wird nun die schematische Darstellung gemäß Figur 5 beschrieben. So zeigt die Darstellung zunächst in stark vereinfachter Form eine herkömmliche Lackieranlage 12, die von einem Steuerrechner 13 angesteuert wird.
Darüber hinaus ist ein Simulationsrechner 14 dargestellt, der dazu dient, das erfindungsgemäße Simulationsverfahren auszuführen. Hierzu ist der Simulationsrechner 14 mit einem Datenbankrechner 15 verbunden, der eine Spritzbild-Datenbank mit gespeicherten Bezugs-Spritzbildern enthält.
Eingangsseitig erhält der Simulationsrechner 14 zunächst die Geometriedaten der zu lackierenden Kraftfahrzugkarosserien.
Darüber hinaus erhält der Simulationsrechner 14 eingangsseitig auch allgemeine Lackierparameter.
Weiterhin erhält der Simulationsrechner 14 eingangsseitig Startwerte der zu optimierenden Lackierparameter. Diese Startwerte können beispielsweise die Lackierbahn und Momentan-Spritzbil- der für die einzelnen Bahnpunkte der Lackierbahn umfassen.
Der Simulationsrechner 14 übermittelt die jeweilige Momentan-Lackiersituation dann an den Datenbankrechner 15, der ein passendes Momentan-Spritzbild entsprechend der jeweiligen Momentan-Lackiersituation ermittelt und zwar in der Regel durch Anpassung oder Interpolation von gespeicherten Bezugs-Spritzbildern. Der Datenbankrechner 15 liefert dann jeweils für die einzelnen Bahnpunkte der Lackierbahn ein geeignetes Momentan-Spritzbild an den Simulationsrechner 14. Der Simulationsrechner 14 kann dann zusammen mit dem Datenbankrechner 15 auf diese Weise das in den Figuren 1A und 1B dargestellte Simulationsverfahren ausführen.
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 Unteransprüche 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. Insbesondere sind hierbei folgende Erfindungsaspekte zu nennen, die unabhängig voneinander Schutz genießen können.:
• Thema „Nässegrad", d.h. die Berücksichtigung des Nässegrads als Qualitätsparameter für die Beurteilung des simulierten Lackierergebnisses.
• Thema „Anpassung der Bezugs-Spritzbilder an die aktuelle Momentan-Lackiersituation".
Bezugszeichenliste:
1-3 Momentan-Spritzbilder
4 Bauteiloberfläche 5 Beschichtung
6-8 Überlagerungen der einzelnen Momentan-Spritzbilder
9 Bezugs-Spritzbild
10 Bauteiloberfläche
11 Momentan-Spritzbild 12 Lackieranlage
13 Steuerrechner
14 Simulationsrechner
15 Datenbankrechner mit Datenbank von Bezugs-Spritzbildern
SD Gesamtschichtdicke

Claims

ANSPRÜCHE
1. Simulationsverfahren für eine Beschichtungsanlage zur Beschichtung eines Bauteils durch einen Applikator, insbesondere für eine Lackieranlage (12) zur Lackierung eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils durch einen Zerstäuber oder einen Druckkopf, mit den folgenden Schritten: a) Vorgabe von Geometriedaten, die die Geometrie des zu beschichtenden Bauteils wiedergeben, insbesondere durch al) Auslesen der Geometriedaten des zu beschichtenden Bauteils aus einer Bauteildatei oder a2) Vermessen des zu beschichtenden Bauteils und Erzeugen der Geometriedaten bei der Vermessung des zu beschichtenden Bauteils, b) Vorgabe von allgemeinen Beschichtungsparametern, c) Vorgabe von Startwerten von zu optimierenden Beschichtungsparametern einschließlich: cl) einer Beschichtungsbahn, die aus zahlreichen Bahnpunkten besteht und von dem Applikator im Beschichtungsbetrieb abgefahren werden soll, und c2) Momentan-Spritzbildern (1-3; 11) für die einzelnen Bahnpunkte der Beschichtungsbahn, wobei die Momentan-Spritzbilder (1-3; 11) die Schichtdickenverteilung auf dem Bauteil um den Beschichtungsmittelauftreffpunkt auf dem Bauteil herum wiedergeben, wobei die Startwerte der Momentan-Spritzbilder (1-3; 11) vorzugsweise programmgesteuert aus Bezugs-Spritzbildern (9) abgeleitet werden, die für verschiedene Bezugs-Beschichtungssituationen ermittelt wurden, d) Programmgesteuerte Durchführung folgender Schritte in einer Simulationsschleife für die einzelnen Bahnpunkte der Beschichtungsbahn: dl) Berechnung eines simulierten Beschichtungsergebnisses, insbesondere der Schichtdicke der Beschichtung auf dem Bauteil, durch rechnerische Überlagerung der für die einzelnen Bahnpunkte der Beschichtungsbahn vorgesehenen Momentan-Spritzbilder (1-3; 11), d2) Prüfung des simulierten Beschichtungsergebnisses, d3) Anpassung der zu optimierenden Beschichtungsparameter, insbesondere der Momentan-Spritzbilder (1-3; 11) und/oder der Beschichtungsbahn, und Wiederholung der Simulationsschleife, falls das simulierte Beschichtungsergebnis nicht zufriedenstellend ist, d4) Beenden der Simulationsschleife, falls das simulierte Beschichtungsergebnis zufriedenstellend ist, und Übernahme der optimierten Beschichtungsparameter, dadurch gekennzeichnet, e) dass bei der Berechnung des simulierten Beschichtungsergebnisses in der Simulationsschleife für verschiedene Punkte der Bauteiloberfläche (4; 10) der Nässegrad der simulierten Beschichtung auf dem Bauteil berechnet wird, wobei der Nässegrad wiedergibt, el) aus wie vielen überlagerten Schichten (6-8) von Momentan-Spritzbildern (1-3; 11) die Beschichtung an dem jeweiligen Punkt der Bauteiloberfläche (4; 10) besteht, und/oder e2) welchen prozentualen Anteil an der Gesamtschichtdicke (SD) der Beschichtung die einzelnen überlagerten Schichten (6-8) von Momentan-Spritzbildern (1-3; 11) an dem jeweiligen Punkt der Bauteiloberfläche (4; 10) haben, und/oder e3) welche geometrischen Eigenschaften die Momentan-Spritzbilder haben, die an dem jeweiligen Punkt der Bauteiloberfläche (4; 10) einen Einfluss auf die Gesamtschichtdicke (SD) haben, und/oder e4) wie hoch die Gesamtschichtdicke (SD) an dem jeweiligen Punkt der Bauteiloberfläche (4; 10) ist.
2. Simulationsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Anpassung der zu optimierenden Beschichtungsparameter in der Simulationsschleife bei einem nicht zufriedenstellenden Beschichtungsergebnis erfahrungsbasiert durch einen Bediener erfolgt, oder b) dass die Anpassung der zu optimierenden Beschichtungsparameter in der Simulationsschleife bei einem nicht zufriedenstellenden Beschichtungsergebnis mittels künstlicher Intelligenz erfolgt.
3. Simulationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte zur Ermittlung der Momentan-Spritzbilder (1-3; 11), die in der Simulationsschleife in den einzelnen Bahnpunkten der Beschichtungsbahn zur Simulation des Beschichtungsergebnisses verwendet werden: a) Ermittlung einer Momentan-Beschichtungssituation an den einzelnen Bahnpunkten der Beschichtungsbahn, wobei die Momentan-Beschichtungssituation durch die Geometriedaten, die zu optimierenden Beschichtungsparametern und die allgemeinen Beschichtungsparameter definiert ist, und b) Ermitteln der Momentan-Spritzbilder (1-3; 11) entsprechend der Momentan-Beschichtungs- situation, insbesondere durch bl) Auslesen der Momentan-Spritzbilder (1-3; 11) für die einzelnen Bahnpunkte in Abhängigkeit von der jeweiligen Momentan-Beschichtungssituation aus einer Spritzbild-Datenbank (15), in der Bezugs-Spritzbilder (9) für verschiedene Bezugs-Beschichtungssi- tuationen gespeichert sind, oder b2) Berechnen der Momentan-Spritzbilder (1-3; 11) entsprechend der Momentan-Be- schichtungssituation aus vorgegebenen Bezugs-Spritzbildern (9), die eine Bezugs-Be- schichtungssituation wiedergeben.
4. Simulationsverfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Schritte bei der Ermittlung der zu verwendenden Momentan-Spritzbilder (1-3; 11) in den einzelnen Bahnpunkten der Beschichtungsbahn: a) Ermittlung der Momentan-Beschichtungssituation in den einzelnen Bahnpunkten der Beschichtungsbahn, b) Ermittlung der vorgegebenen Bezugs-Beschichtungssituation, die dem aus der Spritzbild-Datenbank (15) ausgelesenen Bezugs-Spritzbild zugrunde liegt, c) Vergleich der Momentan-Beschichtungssituation mit der Bezugs-Beschichtungssituation und Ermittlung einer Abweichung zwischen der Momentan-Beschichtungssituation mit der Be- zugs-Beschichtungssituation, d) Anpassung des aus der Spritzbild-Datenbank (15) ausgelesenen Bezugs-Spritzbilds (9) in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen der Momentan-Beschichtungssituation und der Be- zugs-Beschichtungssituation.
5. Simulationsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Anpassung des aus der Spritzbild-Datenbank (15) ausgelesenen Bezugs-Spritzbildes (9) entsprechend der Momentan-Beschichtungssituation durch einen Algorithmus erfolgt, insbesondere durch einen Künstliche-Intelligenz-Algorithmus, und/oder b) dass die Anpassung des aus der Spritzbild-Datenbank (15) ausgelesenen Bezugs-Spritzbildes (9) durch Korrektur- oder Skalierungsfaktoren erfolgt, insbesondere wenn es sich bei der Mo- mentan-Beschichtungssituation um einen Geometrie-Rand handelt, da dann ein gewisser Prozentanteil der Beschichtungsmittelstrahlen am Werkstück vorbeigeht.
6. Simulationsverfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentan-Beschichtungssituation und die Bezugs-Beschichtungssituation durch mindestens eine der folgenden Größen definiert ist: a) Beschichtungsmittel-Eigenschaften des Beschichtungsmittels, insbesondere Viskosität, b) Typ des Applikators, c) Typ eines Glockentellers eines Rotationszerstäubers, der den Applikator bildet, d) Typ eines Lenkluftrings, der an dem Applikator verwendet wird, e) Applikationsparameter, insbesondere el) Beschichtungsmittel-Ausflussrate, e2) Lenkluftvolumenstrom, e3) Drehzahl des Glockentellers, e4) Hochspannung einer elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung, f) räumliche Orientierung einer Applikatorachse des Applikators relativ zu der Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils, g) absolute räumliche Richtung einer Applikatorachse im Raum, h) Kabinenparameter einer Beschichtungskabine, insbesondere hl) Kabinentemperatur in der Beschichtungskabine, h2) Sinkluftgeschwindigkeit in der Beschichtungskabine, i) Bahnabstand zwischen benachbarten Beschichtungsbahnen, j) Bahngeschwindigkeit, mit der der Applikator entlang der Beschichtungsbahn bewegt wird, k) Beschichtungsbahn, die für die Messung des Bezugs-Spritzbildes (9) verwendet wurde, l) Beschichtungsbahn bei der Momentan-Beschichtungssituation, m) Geometrie des für die Messung des Bezugs-Spritzbildes (9) verwendeten Test-Bauteils, n) Geometrie des zu beschichtenden Bauteils.
7. Simulationsverfahren nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, a) dass die in der Spritzbild-Datenbank (15) gespeicherten Bezugs-Spritzbildern (9) vor der Simulationsschleife durch Beschichtungsversuche ermittelt werden, b) dass bei den Beschichtungsversuchen Testbleche in verschiedenen Beschichtungssituationen beschichtet werden, c) dass bei den Beschichtungsversuchen die Schichtdickenverteilung auf den Testblechen gemessen wird, und d) dass die auf den Testblechen gemessene Schichtdickenverteilung in der Spritzbild-Datenbank (15) als Bezugs-Spritzbild in einer Zuordnung zu der jeweiligen Bezugs-Beschichtungssitua- tion gespeichert wird.
8. Simulationsverfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, a) dass die in der Spritzbild-Datenbank (15) gespeicherten Bezugs-Spritzbilder (9) dynamische Spritzbilder sind, die als Resultat von Beschichtungsvorgängen gemessen werden, bei denen sich der Applikator relativ zu dem Bauteil bewegt, und/oder b) dass die in der Spritzbild-Datenbank (15) gespeicherten Bezugs-Spritzbilder (9) statische Spritzbilder sind, die als Resultat von Beschichtungsvorgängen gemessen werden, bei denen der Applikator in Bezug auf das Bauteil ortsfest ist.
9. Simulationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass in der Simulationsschleife geprüft wird, in welchen Bahnpunkten der Beschichtungsbahn die Anpassung der zu optimierenden Beschichtungsparameter zu einer Änderung der Beschichtungsparameter geführt hat, und b) dass in der Simulationsschleife das simulierte Beschichtungsergebnis nur im Bereich derjenigen Bahnpunkte der Beschichtungsbahn vollständig oder als Differenz zu dem bisherigen simulierten Beschichtungsergebnis neu berechnet wird, in denen die Anpassung der zu optimierenden Beschichtungsparameter zu einer Änderung der Beschichtungsparameter geführt hat.
10. Simulationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die allgemeinen Beschichtungsparameter mindestens eine der folgenden Größen umfassen: a) des Beschichtungsmittel-Eigenschaften des Beschichtungsmittels, insbesondere Viskosität des Beschichtungsmittels, b) Typ des Applikators, c) Typ eines Glockentellers eines Rotationszerstäubers, der den Applikator bildet, d) Kabinenparameter einer Beschichtungskabine, insbesondere dl) Kabinentemperatur in der Beschichtungskabine, d2) Sinkluftgeschwindigkeit in der Beschichtungskabine, e) gewünschte Schichtdicke des Beschichtungsmittels auf dem Bauteil, f) Bahnabstand zwischen benachbarten Beschichtungsbahnen, g) Bahngeschwindigkeit, mit der der Applikator entlang der Beschichtungsbahn bewegt wird.
11. Simulationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu optimierenden Beschichtungsparameter mindestens eine der folgenden Größen umfassen: a) räumlicher und/oder zeitlicher Verlauf der Beschichtungsbahn, insbesondere mit Koordinaten und/oder Zeitpunkten der einzelnen Bahnpunkte, b) räumliche Orientierung der Applikatorachse des Applikators in den einzelnen Bahnpunkten der Beschichtungsbahn, c) Brush-Parameter, insbesondere Beschichtungsmittelstrom, d) Einschaltpunkte des Applikators auf der Beschichtungsbahn, e) Ausschaltpunkte des Applikators auf der Beschichtungsbahn, f) Beschichtungsmittelstrom in den einzelnen Bahnpunkten der Beschichtungsbahn, g) Zerstäuberdrehzahl in den einzelnen Bahnpunkten der Beschichtungsbahn, h) Hochspannung einer elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung, i) Typ des Applikators, insbesondere bei Sealing-Anwendungen j) Bahnabstand zwischen benachbarten Beschichtungsbahnen, k) Bahngeschwindigkeit, mit der der Applikator entlang der Beschichtungsbahn bewegt wird, l) die allgemeinen Beschichtungsparameter gemäß Anspruch 10.
12. Simulationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte im Rahmen der Prüfung des simulierten Beschichtungsergebnisses in der Simulationsschleife: a) Grafische Darstellung des simulierten Beschichtungsergebnisses auf einem Bildschirm und Beurteilung durch einen Bediener, oder b) automatische Auswertung des simulierten Beschichtungsergebnisses mittels künstlicher Intelligenz.
13. Simulationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die simulierten Beschichtungsparameter nach dem Beenden der Simulationsschleife an ein Steuersystem der Beschichtungsanlage übertragen werden, und b) dass das Steuersystem (13) die Beschichtungsanlage entsprechend den übertragenen Beschichtungsparametern ansteuert, insbesondere durch eine Umsetzung der Beschichtungsparameter in Steuergrößen für die Beschichtungsanlage.
14. Beschichtungsanlage zur Beschichtung von Bauteilen, insbesondere zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen, mit a) mindestens einem Beschichtungsroboter, b) mindestens einem Applikator, der von dem Beschichtungsroboter geführt wird, und c) einem Steuersystem (13), das den Applikator und den Beschichtungsroboter ansteuert, gekennzeichnet durch d) einen Simulationsrechner (14) mit einem gespeicherten Simulationsprogramm, das bei einer Ausführung das Simulationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausführt.
EP23716537.8A 2022-04-04 2023-04-03 Simulationsverfahren für eine beschichtungsanlage und entsprechende beschichtungsanlage Pending EP4469247A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022108004.8A DE102022108004A1 (de) 2022-04-04 2022-04-04 Simulationsverfahren für eine Beschichtungsanlage und entsprechende Beschichtungsanlage
PCT/EP2023/058669 WO2023194301A1 (de) 2022-04-04 2023-04-03 Simulationsverfahren für eine beschichtungsanlage und entsprechende beschichtungsanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4469247A1 true EP4469247A1 (de) 2024-12-04

Family

ID=85985264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23716537.8A Pending EP4469247A1 (de) 2022-04-04 2023-04-03 Simulationsverfahren für eine beschichtungsanlage und entsprechende beschichtungsanlage

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20250222479A1 (de)
EP (1) EP4469247A1 (de)
JP (1) JP2025511780A (de)
CN (1) CN118591441A (de)
DE (1) DE102022108004A1 (de)
WO (1) WO2023194301A1 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117634223A (zh) * 2024-01-23 2024-03-01 北京适创科技有限公司 一种模具的喷涂模拟方法、装置、电子设备和存储介质
CN118466417B (zh) * 2024-05-14 2024-11-01 徐州德高电动车科技有限公司 基于温度测量的喷涂工艺自适应调整方法及系统
CN118385692B (zh) * 2024-06-26 2024-09-06 深圳市丹宇电子有限公司 一种基于人工智能的波峰焊助焊剂喷雾控制方法及介质
DE102024119523A1 (de) 2024-07-10 2026-01-15 Dürr Systems Ag Simulationsverfahren
CN118519384B (zh) * 2024-07-23 2024-09-20 山东易阳消防车辆装备有限公司 一种专用车机械设备自动化控制系统及方法
DE102024123331A1 (de) * 2024-08-15 2026-02-19 Dürr Systems Ag Verfahren zur Inbetriebnahme einer Beschichtungsanlage
CN120523103B (zh) * 2025-07-23 2025-09-16 湘潭理工学院 一种汽车智能化涂胶控制方法及系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120156362A1 (en) * 2010-12-21 2012-06-21 Alexandr Sadovoy Method and device for coating path generation
US11232244B2 (en) * 2018-12-28 2022-01-25 Dassault Systemes Americas Corp. Simulation of robotic painting for electrostatic wraparound applications
DE102019113341A1 (de) 2019-05-20 2020-11-26 Dürr Systems Ag Schichtdickenoptimierungs- und Programmierverfahren für eine Beschichtungsanlage und entsprechende Beschichtungsanlage
DE102020114201A1 (de) 2020-05-27 2021-12-02 Dürr Systems Ag Programmierverfahren für eine Beschichtungsanlage und entsprechende Beschichtungsanlage

Also Published As

Publication number Publication date
CN118591441A (zh) 2024-09-03
US20250222479A1 (en) 2025-07-10
WO2023194301A1 (de) 2023-10-12
DE102022108004A1 (de) 2023-10-05
JP2025511780A (ja) 2025-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2023194301A1 (de) Simulationsverfahren für eine beschichtungsanlage und entsprechende beschichtungsanlage
EP4157594B1 (de) Programmierverfahren für eine beschichtungsanlage und entsprechende beschichtungsanlage
DE102015015093B4 (de) Roboterprogrammiervorrichtung zum Instruieren eines Roboters für eine Bearbeitung
EP3972741B1 (de) Schichtdickenoptimierungs- und programmierverfahren für eine beschichtungsanlage und entsprechende beschichtungsanlage
EP0663632B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Führung eines Prozesses
DE102016010945B3 (de) Optimierungsverfahren für einen Beschichtungsroboter und entsprechende Beschichtungsanlage
DE202011110471U1 (de) Simulationsvorrichtung für Betriebsvorgänge
EP0249171B1 (de) Verfahren zur Programmsteuerung insbesondere eines Industrieroboters für die selbsttätige Beschichtung von Werkstücken
EP3592561A1 (de) Verfahren zur additiven fertigung eines dreidimensionalen gegenstandes
DE112010005510T5 (de) Numerisches Steuerverfahren und Vorrichtung dafür
DE102021108563A1 (de) Bahnkorrekturverfahren für eine Beschichtungsanlage
EP4334137A1 (de) Simulationsvorrichtung zur simulation der bedruckung eines druckträgers mit einem druckmuster sowie ein entsprechendes verfahren
WO2023020821A1 (de) Betriebsverfahren für eine beschichtungsanlage und beschichtungsanlage zur ausführung des betriebsverfahrens
EP1302828A2 (de) Verfahren und Programmsteuersystem zur Steuerung einer Beschichtungsanlage
DE112019007889T5 (de) Bearbeitungsprogramm-umwandlungseinrichtung, numerische-steuereinrichtung und bearbeitungsprogramm-umwandlungsverfahren
WO2017149123A1 (de) Computergestützes verfahren und computerprogam zur beurteilung der qualität eines materialstrangs
DE10225276B4 (de) Verfahren zur Ermittlung einer Schichtdickenverteilung in einer erzeugten Lackschicht
EP3859458A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum entwurf eines regelkreises
DE102022123797A1 (de) Verfahren und System zum Erzeugen eines Fertigungsplans für einen Auftrag zur Fertigung von Bauteilen mithilfe zumindest einer Fertigungsanlage
DE102018222801A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen eines zu testenden Systems
DE102024119523A1 (de) Simulationsverfahren
EP4729213A1 (de) Verfahren und vorrichtung für eine additive herstellung wenigstens einer schicht
DE102021125340A1 (de) Steuerungseinrichtung für eine Vorrichtung zur additiven Herstellung dreidimensionaler Objekte
DE102019218711A1 (de) Bewegungsbahnbestimmung zum Steuern einer Maschinenkinematik
DE112021000696T5 (de) Simulator

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240319

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Free format text: CASE NUMBER: APP_20070/2025

Effective date: 20250428

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)