WO2017063641A1

WO2017063641A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung eines reinraumfiltersystems

Info

Publication number: WO2017063641A1
Application number: PCT/DE2016/100477
Authority: WO
Inventors: Mathias ITTER; Bastian Gerhard HEBERER
Original assignee: Infrasolution Ag
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2017-04-20
Also published as: DE102015117647A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Abscheiderate eines Reinraumfiltersystems, mittels eines Sensors (5), welcher Sensor (5) in einer Ebene (BE) parallel zu einer Filterfläche des zu vermessenden Filtersystems bewegt wird. Wesentlich ist, dass die Bewegung des Sensors (5) in der Ebene (BE) parallel zu dem zu vermessenden Filtersystem von einem Robotermesssystem (1) durchgeführt wird, wobei der Sensor (5) an einem Roboterarm (3) des Robotermesssystems (1) montiert ist. Weiter betrifft die Erfindung ein entsprechendes Robotermesssystems (1) sowie eine Steuereinheit für ein solches Robotermesssystems (1).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung eines Reinraumfiltersystems

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , ein Robotermesssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 1 sowie eine Steuereinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.

Ein solches Verfahren bzw. ein solches Robotermesssystem werden zur Messung der Abscheiderate eines Filtersystems, insbesondere eines Reinraumfiltersystems, eingesetzt. Dabei wird üblicherweise mittels eines Sensors die Abscheiderate einer Filterfläche vermessen. Dazu wird der Sensor in einer Ebene parallel zu der Filterfläche des zu vermessenden Reinraumfiltersystems entlang der Filterfläche bewegt, sodass die Filterfläche vollständig überstrichen wird.

I n Reinräumen unterschiedlichster Art, wie zum Beispiel in Apotheken, Krankenhäusern, aber auch in der Halbleiterfertigungstechnik, werden Filtersysteme ein- gesetzt, üblicherweise Deckenfiltersysteme oder Wandfiltersysteme, die regelmäßig gewartet und überprüft werden müssen. Wie beschrieben werden diese Filtersysteme entlang der Filterfläche mittels einer Sonde oder eines Sensors abgefahren, bei den Sensoren handelt es sich üblicherweise um Partikelmesssonden, die eine Messung der Abscheiderate des Filtersystems ermöglichen.

Dieses Abfahren der Filterflächen mittels des Sensors wird üblicherweise händisch durchgeführt. Das händische Vermessen der Filterfläche hat jedoch eklatante Nachteile, da für eine präzise und korrekte Messung eine möglichst konstante Bewegungsgeschwindigkeit des Sensors relativ zu der Filterfläche sowie ein konstanter Abstand zwischen Filterfläche und Sensor und ein lückenloses Abfahren der Filterfläche notwendig sind.

Darüber hinaus ist mit dem händischen Abfahren der Filterfläche nur schwer eine Zuordnung der Messergebnisse zu einzelnen Regionen der Filterfläche möglich. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Robotermesssystem zur Messung der Abscheiderate eines Reinraumfiltersystems vorzuschlagen, welche eine optimierte und automatisierte Messung mit vergleichsweise reproduzierbaren und exakteren Ergebnissen ermöglichen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Robotermesssystem gemäß Anspruch 1 1 . Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den Ansprüchen 2 bis 10. Bevor- zugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Robotermesssystems finden sich in den Ansprüchen 12 bis 14. Eine erfindungsgemäße Steuereinheit findet sich in Anspruch 15. Hiermit wird der Wortlaut sämtlicher Ansprüche explizit per Referenz in die Beschreibung einbezogen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise zur Durchführung mittels des erfindungsgemäßen Robotermesssystems und/oder einer bevorzugten Ausführungsform hiervon ausgebildet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung der Abscheiderate eines Rein- raumfiltersystems, wird mittels eines Sensors durchgeführt, welcher Sensor in einer Ebene parallel zu einer Filterfläche des zu vermessenden Reinraumfiltersystems bewegt wird.

Wesentlich ist, dass die Bewegung des Sensors in der Ebene parallel zu dem zu vermessenden Reinraumfiltersystems von einem Robotermesssystem durchgeführt wird, wobei der Sensor an einem Roboterarm des Robotermesssystems montiert ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich somit in wesentlichen Aspekten von vorbekannten Verfahren: I m Gegensatz zu vorbekannten händischen Verfahren wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bewegung des Sensors entlang der zu vermessenden Filterfläche mittels eines Robotermesssystems ausgeführt. Der Sensor ist an einem Roboterarm des Robotermesssys- tems befestigt und wird mittels des Roboterarms parallel zu der Filterfläche geführt. Der Sensor wird also nicht händisch entlang der Filterfläche geführt, sondern maschinell mittels des Robotersystems. H ierdurch ergeben sich insbesondere die Vorteile, dass der Sensor kontrolliert und auf einer vorbestimmten Bewegungsbahn entlang der Filterfläche geführt werden kann. Ebenso ist es mittels des Robotermesssystems in einfacher Art und Weise möglich, die Messergebnisse bestimmten Punkten auf der Bewegungsbahn des Sensors zuzuordnen.

Der Sensor wird in einer Bewegungsebene parallel zu einer Filterfläche des zu vermessenden Filtersystems geführt. Dies bedeutet, dass der Sensor während der Messung einen gleichbleibenden Abstand von der Filterfläche des zu vermessenden Filtersystems hält. Die Bewegung des Sensors erfolgt durch den Roboterarm , das heißt der Roboterarm führt den Sensor in einem gleichbleibenden Abstand über die Filterfläche des zu vermessenden Filtersystems. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass durch den konstanten Abstand zwischen Sensor und Filterfläche reproduzierbare und verlässliche Werte detektiert werden. Die gemessenen Werte werden nicht durch unbedachte Bewegungen eines Be- nutzers, wie bisher bei einer händischen Messung, verfälscht.

Die zuvor beschriebene Aufgabe ist weiterhin gelöst durch ein Robotermesssystem gemäß Anspruch 1 1 . Das erfindungsgemäße Robotermesssystem zur Messung eines Reinraumfiltersystems umfasst eine Roboterbasis, eine Steuereinheit und einen Roboterarm, welcher Roboterarm als Drei-Arm-Kinematik ausgebildet ist und an der Roboterbasis angeordnet ist, wobei an dem von der Roboterbasis abgewandten Ende des Roboterarms ein Sensor angeordnet ist. Roboterarm und Steuereinheit sind derart zusammenwirkend angeordnet und ausgebildet, dass der Sensor mit einer konstanten Bewegungsgeschwindigkeit in einer Ebene parallel zu einer Filterfläche des zu vermessenden Reinraumfiltersystems bewegbar ist. Das erfindungsgemäße Robotermesssystem ist vorzugsweise zur Durchführung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder einer bevorzugten Ausführungsform hiervon ausgebildet. Das erfindungsgemäße Robotermesssystem weist ebenfalls die vorgenannten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auf.

Der Roboterarm ist vorzugsweise als Dreiarmkinematik ausgebildet und weist somit drei Roboterglieder auf, die über Drehachsen miteinander verbunden sind. An den Robotergliedern sind vorzugsweise Antriebe zur Bewegung der einzelnen Glieder angeordnet. Vorzugsweise ist die Dreiarmkinematik analog zu einem SCARA-Roboter ausgebildet. Die Ansteuerung und die Bewegung des Sensors erfolgt im Wesentlichen in einer Bewegungsebene. Die Bewegungsebene verläuft typischerweise parallel zu einer Decke des Reinraums, kann jedoch auch gekippt werden, sodass auch Filtersysteme, die beispielsweise senkrecht an einer Wand angeordnet sind, vermessen werden können. U m die Bewegungsebene zu kippen wird am Stativ des Roboters ein Gelenk eingebaut, dass ein Kippen um bis zu 90° erlaubt. Diese I nformation wird vorzugsweise an die Software weitergegeben, um geänderte Momentenkurven der Antriebe der Glie- der des Roboterarms zu realisieren.

Vorzugsweise werden auftretende Singularitäten der Drei-Arm-Kinematik bei der Berechnung der Bewegung des Roboterarms berücksichtigt und aufgelöst. Jedem zu vermessenden Punkt auf der Filterfläche ist also genau eine Stellung des Roboterarms zugeordnet. Die Berechnung der Singularitäten erfolgt dabei anhand vorbekannter Verfahren. Durch die Software kann eine optimierte Bahn errechnet werden. Auftretende Singularitäten werden dabei anhand vorbekannter Berechnungsmethoden aus dem Stand der Technik erkannt und aus der Bahnplanung herausgerechnet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil , dass Proble- me die bekannter Weise mit Singularitäten einhergehen, wie beispielsweise die schnelle Änderung von berechneten Fahrtwinkeln der einzelnen Glieder des Roboterarms, nicht auftreten. I n einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Bewegung des Sensors in der Ebene parallel zu der Filterfläche des zu vermessenden Filtersystems mit einer konstanten Bewegungsgeschwindigkeit. Vorzugsweise ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Sensors einstellbar, bevorzugt zwischen 1 cm/s und 30 cm/s. Höchst vorzugsweise ist das Robotermesssystem derart ausgebildet, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Sensors bei ca. 10 cm/s liegt.

Die konstante Bewegungsgeschwindigkeit des Sensors bedeutet eine konstante Messgeschwindigkeit. Hierdurch ergibt sich der Vorteil , dass die gemessenen Werte nicht durch unbedachte Bewegungen eines Benutzers, wie im Stand der Technik bei einer händischen Messung, verfälscht werden können.

I n einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bewegungsgeschwindigkeit der Glieder des Roboterarms jeweils kleiner als 25 cm/s. Vorzugsweise sind Steuereinheit und Roboterarm derart zusammenwirkend ausgebildet, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der einzelnen Glieder des Roboterarms jeweils kleiner ist als 25 cm/s. Vorzugsweise wird dazu die Geschwindigkeiten aller Glieder des Roboterarms berechnet, sodass schon in der Planung der Fahrt überprüft werden kann, ob alle Parameter zu U nterschreitung der Geschwindigkeit von 25 cm/s eingehalten werden können.

Höchstvorzugsweise wird eine Summe der Winkelgeschwindigkeiten der Glieder des Roboterarms minimiert. Da sich Filtersysteme oft in für Personen zugänglichen Räumen befinden, muss auch die Messung der Filtersysteme in diesen Räumen stattfinden. Daher sind die entsprechenden Bestimmungen einzuhalten, um Gefährdungssituationen zu vermeiden. I nsbesondere die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG wird vorzugsweise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie dem erfindungsgemäßen Roboter- System berücksichtigt.

I n einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Filterfläche des Reinraumfiltersystems mit dem Sensor vollständig abgefahren. Vorzugsweise wird die Filterfläche des Filtersystems in Bahnen, insbesondere bevorzugt mäanderförmig, abgefahren. Bevorzugt überlappen sich dabei benachbarte Mäanderbahnen, insbesondere bevorzugt mit einer 10%-igen Ü berlappung. H ierdurch wird sichergestellt, dass die gesamte Filterfläche des Reinraumfiltersystems mit dem Sensor abgefahren wird und keine Fehlstellen verbleiben.

I n einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden H indernisse in einer Bewegungsbahn des Roboterarms umfahren. I n Reinräumen sind Filtermesssysteme üblicherweise an Wänden oder Decken vorgesehen. H ier befinden sich oft auch Lampen, Versorgungsleitungen oder andere H indernisse. Befinden sich diese Hindernisse in einer möglichen Bewegungsbahn des Roboterarms und damit des Sensors, müssen sie entsprechend umfahren werden. Dies erfordert eine Positionierung des Roboterarms, welche dem H indernis ausweicht und den Sensor trotzdem an dem gewünschten Zielpunkt an dem zu vermessenden Punkt auf der Filterfläche positioniert.

Vorzugsweise erfolgt in einem vorgelagerten Verfahrensschritt ausgehend von Startbedingungen des Robotermesssystems eine Bahnplanung für die Bewe- gung des Sensors und/oder des Roboterarms.

Startbedingungen des Robotersystems sind zum Beispiel die Position des Robotersystems im Raum , die Position möglicher H indernisse im Raum und auch Reichweite und Bewegungsradius des Roboterarms.

Die Bahnplanung umfasst eine Berechnung der Bewegung des Sensors sowie des Roboterarms. Dies bedeutet, dass für jeden Punkt der Bewegung des Sensors über der zu vermessenden Filterfläche die Stellung des Roboterarms, insbesondere der einzelnen Glieder der Drei-Arm-Kinematik berechnet wird.

I n einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auf der Grundlage der Bahnplanung eine Simulation der Bewegung des Sensors und/oder des Roboterarms durchgeführt. M it der Simulation der Bewegung wer- den die in der Bahnplanung errechneten Bewegungen des Sensors und des Roboterarms verfolgt, sodass eine Überprüfung der Bewegung im Vorhinein auf mögliche kritische Punkte oder Kollisionen möglich wird. Vorzugsweise erfolgt anhand der Simulation der Bewegung des Sensors und/oder des Roboterarms eine Ü berprüfung vorgebbarer Randbedingungen. Ausgehend von den Startbedingungen kann somit eine Bahnplanung festgelegt werden, die die geplante Bewegungsbahn des Sensors und/oder des Roboterarms beinhaltet. Durch eine Simulation der Bewegung des Sensors und/oder des Roboterarms bei Abfahren und/oder Durchführen dieser Bewegungsbahn der Bahnplanung wird dann überprüft, ob bei der Bewegung des Sensors und/oder des Roboterarms bestimmte Randbedingungen eingehalten werden. Diese Randbedingungen können beispielsweise eine maximale Bewegungsgeschwindigkeit der einzelnen Glieder des Roboterarms und/oder die Bewegungs- geschwindigkeit des Sensors sein.

Ergibt die Überprüfung der vorgebbaren Randbedingungen, dass diese nicht eingehalten werden, können die Startbedingungen des Robotermesssystems verändert werden. Zu den Startbedingungen gehören beispielsweise der Stand- ort des Robotermesssystems und/oder die vorgegebene Bewegungsbahn des Roboterarms. Verändert man beispielsweise die Position des Robotermesssystems im Raum, kann auf dieser Grundlage eine neue Bahnplanung erfolgen. Bei dieser Bahnplanung kann wiederum durch eine Simulation der Bewegung des Sensors und/oder des Roboterarms überprüft werden, ob die vorgegebenen Randbedingungen ausgehend von dem neuen Standort des Robotermesssystems eingehalten werden können.

Das Verfahren läuft also vorzugsweise mit folgenden Verfahrensschritten ab: A Ausgehend von den Startbedingungen erfolgt eine Bahnplanung für die Bewegung des Sensors und/oder des Roboterarms unter Berücksichtigung von H indernissen im Raum ; B auf der Grundlage der Bahnplanung wird eine Simulation der Bewegung des Sensors und/oder des Roboterarms durchgeführt;

C anhand der Simulation der Bewegung des Sensors und/oder des Roboter- arms wird überprüft, ob bestimmte vorgegebene Randbedingungen, wie zum Beispiel die Bewegungsgeschwindigkeit der einzelnen Glieder des Roboterarms und/oder die Bewegungsgeschwindigkeit des Sensors, eingehalten werden können; D können die Randbedingungen nicht eingehalten werden, erfolgt eine Änderung der Startbedingungen, bevorzugt der Standort des Robotermesssystems, und das Verfahren beginnt erneut mit dem Verfahrensschritt A;

E können die Randbedingungen R eingehalten werden, fährt der Sensor die Filterfläche ab und misst die Abscheiderate des Filters.

M it anderen Worten führt das Robotermesssystems vor der realen Messung eine Simulation mit vorgebbaren eingestellten Werten aus. Dabei werden die H indernisse im Raum berücksichtigt, welche vorzugsweise vorher grafisch definiert werden. Während und/oder nach der Simulation wird geprüft, ob die Bewegung des Roboterarms so durchgeführt werden kann, das heißt es dürfen zum einen keine Kollisionen mit den Hindernissen im Raum erfolgen und zum anderen müssen alle vorgegebenen Parameter, wie konstante Geschwindigkeit des Sensors sowie maximale Geschwindigkeit einzelner Roboterglieder, eingehalten werden. I n dem Fall , dass die Simulation ergibt, dass diese Randbedingungen nicht eingehalten werden können, gibt das Robotermesssystem vorzugsweise H inweise zu einer besseren Positionierung des Robotersystems im Raum , die eine Bewegung des Roboterarms mit Einhaltung der Randbedingungen ermöglicht.

Vorzugsweise weist das Robotermesssystem eine Benutzeroberfläche auf. Die Benutzeroberfläche ist vorzugsweise als Terminal mit Bildschirm und Eingabemöglichkeit an der Roboterbasis ausgebildet. Ü ber die Benutzeroberfläche können sowohl die Position des Sensors und/oder des Roboterarms als auch die Ergebnisse dargestellt werden, vorzugsweise grafisch. Ebenso können I nformationen über das Filtersystem , wie beispielsweise geometrische Daten, oder über mögliche Hindernisse eingegeben werden, die dann bei der Bahnplanung be- rücksichtigt werden können. Vorzugsweise ist eine Steuerung des Roboterarms, beispielsweise über einen Joystick, vorgesehen.

I n einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Eckpunkte der Filterfläche bestimmt. Ausgehend von einem Ursprung, der einem bekannten ersten Eckpunkt der Filterfläche entspricht, auf der Grundlage der geometrischen Daten des Filtersystems die weiteren Eckpunkte der Filterfläche bestimmt. Dazu wird auf dem Bildschirm um den U rsprung ein Kreis mit dem Radius der Breite des Filters gezogen. Auf diesem Radius liegt der zweite Filtereckpunkt. N un kann ein Benutzer den Roboterarm , beispielsweise mittels eines Joysticks oder einer Steuerung, zu dem zweiten Filtereckpunkt auf der Linie bewegen.

Vorzugsweise ist hier eine Status-LED vorgesehen, die optisch signalisiert, wenn sich der Sensor der gezogenen Kreislinie nähert. Hierdurch wird für den Benutzer die Positionierung des Sensors erleichtert. Erreicht der Sensor die Linie, leuchtet die LED vorzugsweise dauerhaft.

Nach der Erkennung des zweiten Filtereckpunkts wird ausgehend von einem der beiden Eckpunkte ein zweiter Kreis mit einem Radius der Länge des Filters ge- zogen und ausgehend von dem anderen Eckpunkt ein Kreis mit einem Radius mit der Diagonale des Filters gezogen. Die beiden Eckpunkte sind dabei jeweils der U rsprung der Kreise. An einem der Schnittpunkte der beiden Kreisel liegt ein dritter Eckpunkt des Filters. Auch dieser Filtereckpunkt kann von einem Benutzer mittels der Steuerung angefahren und gespeichert werden. Geht man davon aus, dass die Filterfläche rechteckig ist, ist somit auch der vierte Eckpunkt bekannt. Dieser kann beispielsweise eingeblendet werden. Vorzugsweise wird die Filterfläche grafisch dargestellt, beispielsweise auf dem Bildschirm eines Terminal durch ein in einem Koordinatensystem eingezeichnetes Rechteck. I n einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung erfolgt in einem nachgeordneten Verfahrensschritt ein Filterdichtsitztest. Filterdichtsitztest bedeutet hier, dass insbesondere ein Filterrahmen des Filtersystems, das heißt ein Rahmen, der außen entlang an der Filterfläche angeordnet ist, mit dem Sensor abgefahren wird. Etwaige Lücken oder undichte Stellen zwischen Filterfläche und Rahmen werden somit detektiert.

I n einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sensor als Partikelmesssonde ausgebildet. Vorzugsweise werden Temperatur, relative Feuchte des Raums, Luftgeschwindigkeit an dem Sensor und detektierte Partikelzahl gemessen. Zur Messung der Partikelzahl wird ein Aerosol mit definierter Partikelzahl in der Rohluft eingespielt, sodass hinter dem Filter gemessen werden kann, wie viele Partikel den Filter durchdringen. Bevorzugt umfasst das Ro- botermesssystem einen Partikelzähler, welcher vorzugsweise nahe an der Partikelmesssonde angeordnet ist. Höchst vorzugsweise ist der Partikelzähler an einem der Partikelmesssonde nächstliegenden Gelenk der Drei-Arm-Kinematik angeordnet. Vorzugsweise umfasst der Sensor zusätzlich eine Sonde zur Luftmengenmessung.

I n einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Robotermesssystems ist an dem Roboterarm zumindest ein Absolutwertgeber angeordnet, sodass die Winkelbewegung der Glieder der Drei-Arm-Kinematik erfassbar ist. Vorzugsweise sind die Antriebe der Glieder der Drei-Arm-Kinematik mit Absolutwertgebern ver- sehen, die die Winkelstellung der Glieder erfassen und melden. Die xy-Koordi- nate im Raum ist durch die drei Winkel der Glieder der Drei-Arm-Kinematik bestimmt. Auftretende Singularitäten werden von der Steuereinheit berücksichtigt und entsprechend aufgelöst. Die zuvor beschriebene Aufgabe ist weiter gelöst durch eine Steuereinheit gemäß Anspruch 15. Die erfindungsgemäße Steuereinheit für ein Robotermesssystem ist zur Messung eines Reinraumfiltersystems geeignet. Das Robotermesssystem umfasst einen Roboterarm mit einem Sensor, wobei die Steuereinheit derart zur Steuerung des Roboterarms ausgebildet ist, dass der Sensor des Roboterarms mit einer konstanten Bewegungsgeschwindigkeit in einer Ebene parallel zu einer Filterfläche des zu vermessenden Reinraumfiltersystems bewegbar ist. Weiter ist die Steuereinheit derart zur Steuerung des Roboterarms ausgebil- det, dass auftretende H indernisse in einer Bewegungsbahn des Roboters umfahren werden.

Weitere bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Robotermesssystems sowie der erfin- dungsgemäßen Steuereinheit werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Robotermesssystems;

Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens;

Figur 3 eine Bestimmung der Eckpunkte der Filterfläche.

I n den Figuren 1 und 2 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichwirkende Elemente.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Robotermesssystems 1 .

Das erfindungsgemäße Robotermesssystem 1 zur Messung eines Reinraumfiltersystems umfasst eine Roboterbasis 2, eine Steuereinheit (nicht dargestellt) und einen Roboterarm 3.

Die Roboterbasis 2 ist vorliegend mit einem Teleskopelement 2a, 2b ausgebildet und weist Rollen 6a, 6b auf. Der Roboterarm ist als Drei-Arm-Kinematik ausgebildet und an der Roboterbasis 2 angeordnet. Die Drei-Arm-Kinematik weist drei Roboterglieder 3a, 3b, 3c auf, die über Drehachsen 4a, 4b, 4c miteinander verbunden sind. Vorliegend ist die Drei-Arm-Kinematik analog zu einem vorbekannten SCARA-Roboter ausgebil- det.

An dem Roboterarm 3 des Robotermesssystems sind Absolutwertgeber angeordnet. Vorliegend sind an den Antrieben der Glieder 3a, 3b, 3c der Drei-Arm- Kinematik Absolutwertgeber angeordnet, die die Winkelstellung der Glieder 3a, 3b, 3c erfassen und melden.

An dem von der Roboterbasis 2 abgewandten Ende des Roboterarms 3 ist ein Sensor 5 angeordnet. Der Sensor 5 ist als Partikelmesssonde ausgebildet. Zusätzlich werden Temperatur, relative Feuchte des Raums, Luftgeschwindigkeit an dem Sensor und Differenzdruck (Luft/Reinluft) gemessen und es ist eine Sonde zur Luftmengenmessung vorgesehen.

Vorliegend umfasst das Robotermesssystem 1 einen Partikelzähler. Der Partikelzähler ist an dem der Partikelmesssonde 5 nächstliegenden Gelenk 4c der Drei-Arm-Kinematik angeordnet.

Roboterarm 3 und Steuereinheit sind derart zusammenwirkend angeordnet und ausgebildet, dass der Sensor 5 mit einer konstanten Bewegungsgeschwindigkeit von 10 cm/s in einer Ebene parallel zu einer Filterfläche des zu vermessenden Reinraumfiltersystems (nicht dargestellt) bewegbar ist. Dabei ist die Bewegungsgeschwindigkeit der einzelnen Glieder 3a, 3b, 3c des Roboterarms 3 jeweils kleiner ist als 25 cm/s, um Gefährdungssituationen für Personen im Raum zu vermeiden. Die Ansteuerung und die Bewegung des Sensors 5 erfolgt lediglich in einer Bewegungsebene. Diese Bewegungsebene des Sensors ist durch die gestrichelte Linie BE gekennzeichnet. Die Bewegungsebene BE kann jedoch auch gekippt werden, sodass auch Filtersysteme, die beispielsweise senkrecht an einer Wand angeordnet sind, vermessen werden können.

M ittels des Teleskopelements 2a, 2b der Roboterbasis kann die Lage der Bewe- gungsebene BE im Raum variiert werden.

Die xy-Koordinate des Sensors im Raum ist durch die drei Winkel der Glieder der Drei-Arm-Kinematik bestimmt. M ittels der Absolutwertgeber kann die Winkelstellung der Glieder 3a, 3b, 3c detektiert werden. Auftretende Singularitäten werden von der Steuereinheit berücksichtigt und entsprechend eliminiert.

Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm für die Durchführung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritten:

A Ausgehend von Startbedingungen S erfolgt eine Bahnplanung für die Bewegung des Sensors unter Berücksichtigung von Hindernissen im Raum ; B auf der Grundlage der Bahnplanung A wird eine Simulation der Bewegung des Sensors und/oder des Roboterarms durchgeführt;

C anhand der Simulation der Bewegung des Sensors und/oder des Roboterarms wird überprüft, ob bestimmte vorgegebene Randbedingungen R ein- gehalten werden können;

D können die Randbedingungen R nicht eingehalten werden, erfolgt eine Änderung der Startbedingungen S und das Verfahren beginnt erneut mit dem Verfahrensschritt A.

E können die Randbedingungen R eingehalten werden, fährt der Sensor die Filterfläche ab und misst die Abscheiderate des Filters. Startbedingungen S sind zum Beispiel mögliche H indernisse im Raum oder die Position des Robotersystems im Raum . Die Startbedingungen S können vorgegeben werden, z. B. durch eine Vorgabe, wo sich im Raum H indernisse befinden. Ebenso können die Startbedingungen S geändert werden, z. B. durch eine Verschiebung der Roboterbasis.

Randbedingungen R sind zum Beispiel die Bewegungsgeschwindigkeit der einzelnen Glieder des Roboterarms oder die Bewegungsgeschwindigkeit des Sensors. Diese dürfen wie oben beschrieben bestimmte Grenzwerte nicht über- schreiten. Ebenso gehören H indernisse im Raum auch zu den Randbedingungen R. Die Einhaltung der Randbedingungen R wird überprüft, da zum einen keine Kollision des Roboterarms mit den Hindernissen im Raum erfolgen darf und zum anderen alle vorgebbaren Parameter wie konstante Geschwindigkeit des Sensors sowie keine Überschreitung definierter Geschwindigkeitsgrenzen einzelner Roboterglieder eingehalten werden müssen.

Optional kann das Messergebnis im Anschluss an die Messung auf einem Bildschirm der Roboterbasis grafisch dargestellt werden. Figur 3 zeigt eine Bestimmung der Eckpunkte der Filterfläche in einem zusätzlichen Verfahrensschritt. Ausgehend von einem ersten Eckpunkt der Filterfläche als U rsprung IM , der bekannten ist, wird auf einem Bildschirm des Robotermesssystems um den U rsprung ein Kreis mit dem Radius R 1 der Breite des Filters gezogen. Auf diesem Radius liegt der zweite Filtereckpunkt. Nun kann ein Benutzer den Roboterarm , beispielsweise mittels eines Joysticks oder einer Steuerung, zu dem zweiten Filtereckpunkt auf der Linie bewegen.

Zur Orientierung des Benutzers ist hier eine Status-LED vorgesehen, die optisch signalisiert, wenn sich der Sensor der gezogenen Kreislinie nähert. H ierdurch wird für den Benutzer die Positionierung des Sensors erleichtert. Erreicht der Sensor die Linie, leuchtet die LED dauerhaft. Nach der Erkennung des zweiten Filtereckpunkts U2 kann dieser gespeichert werden. Zur Bestimmung der weiteren Eckpunkte wird ausgehend von einem der beiden Eckpunkte als Ursprung IM ein Kreis mit einem Radius R2 der Länge des Filters gezogen und ausgehend von dem anderen Eckpunkt als U rsprung U2 ein Kreis mit einem Radius R3 der Diagonale des Filters gezogen. An einem der Schnittpunkte der beiden Kreisel liegt ein dritter Eckpunkt U3 des Filters. Auch dieser Filtereckpunkt kann von einem Benutzer mittels der Steuerung angefahren und gespeichert werden. Geht man davon aus, dass die Filterfläche rechteckig ist, ist somit auch der vierte Eckpunkt U4 bekannt. Dieser kann beispielsweise auf dem Bildschirm eingeblendet werden und wird ebenso gespeichert. Anschließend wird die Filterfläche grafisch dargestellt, beispielsweise auf dem Bildschirm des Terminal durch ein in einem Koordinatensystem eingezeichnetes Rechteck.

Claims

Ansprüche

1 . Verfahren zur Messung der Abscheiderate eines Reinraumfiltersystems, mit- tels eines Sensors (5) , welcher Sensor (5) in einer Ebene (BE) parallel zu einer Filterfläche des zu vermessenden Filtersystems bewegt wird,

wobei die Bewegung des Sensors (5) in der Ebene (BE) parallel zu dem zu vermessenden Filtersystem von einem Robotermesssystem (1 ) durchgeführt wird und der Sensor (5) an einem Roboterarm (3) des Robotermesssys- tems (1 ) montiert ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass H indernisse in einer Bewegungsbahn des Roboterarms (3) umfahren werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Bewegung des Sensors (5) in der Ebene (BE) parallel zu der Filterfläche des zu vermessenden Filtersystems mit einer konstanten Bewegungsgeschwindigkeit erfolgt, vorzugsweise zwischen 1 cm/s und 30 cm/s, höchst- vorzugsweise ca. 10 cm/s.

3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Glieder (3a, 3b, 3c) des Roboter- arms (3) jeweils kleiner ist als 25 cm/s.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Filterfläche des Filtersystems vollständig mit dem Sensor (5) abge- fahren wird, vorzugsweise mäanderförmig, höchstvorzugsweise mit einer

Ü berlappung benachbarter Mäanderbahnen, bevorzugt einer 10 %-prozenti- gen Ü berlappung.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass in einem vorgelagerten Verfahrensschritt ausgehend von Startbedingungen (S) des Robotermesssystems eine Bahnplanung (A) für die Bewe- gung des Sensors (5) und/oder des Roboterarms (3) erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass auf der Grundlage der Bahnplanung (A) eine Simulation (B) der Bewe- gung des Sensors (5) und/oder des Roboterarms (3) durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass anhand der Simulation (B) der Bewegung des Sensors (5) und/oder des Roboterarms (3) eine Ü berprüfung vorgebbarer Randbedingungen (R), bevorzugt Bewegungsgeschwindigkeit der Glieder (3a, 3b, 3c) des Roboterarms (3) und/oder Bewegungsgeschwindigkeit des Sensors (5) , erfolgt und vorzugsweise bei einer Verletzung der Randbedingungen (R) die Startbedingungen (S) , bevorzugt Standort des Robotermesssystems (1 ) und/oder Be- wegungsbahn des Roboterarms (3) , verändert werden.

8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass ausgehend von einem Ursprung (U 1 ) , der einem ersten Eckpunkt der Filterfläche entspricht, auf der Grundlage der geometrischen Daten des Filtersystems die weiteren Eckpunkte der Filterfläche bestimmt werden, indem anhand eines Kreises um den Ursprung (U 1 ) mit einem Radius (R1 ) der Breite des Filters ein zweiter Eckpunkt (U2) angesteuert wird und ausgehend von dem ersten Eckpunkt (U 1 ) ein Kreis mit einem Radius (R2) der Länge des Filters gezogen wird und ausgehend von dem zweiten Eckpunkten (U2) ein Kreis mit einem Radius (R3) der Diagonale des Filters gezogen wird, wobei an dem Schnittpunkt der beiden Kreise ein dritter Eckpunkt (U3) liegt.

9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass in einem nachgelagerten Verfahrensschritt ein Filterdichtsitztest erfolgt, insbesondere indem ein Filterrahmen des Filtersystems mit dem Sensor (5) abgefahren wird.

10. Robotermesssystem (1 ) zur Messung eines Reinraumfiltersystems umfassend eine Roboterbasis (2) ,

eine Steuereinheit und

einen Roboterarm (3), welcher Roboterarm (3) als Drei-Arm-Kinematik ausgebildet ist und an der Roboterbasis (2) angeordnet ist, wobei an dem von der Roboterbasis (2) abgewandten Ende des Roboterarms (3) ein Sensor (5) angeordnet ist,

und Roboterarm (3) und Steuereinheit derart zusammenwirkend angeordnet und ausgebildet sind, dass der Sensor (5) mit einer konstanten Bewegungsgeschwindigkeit in einer Ebene (BE) parallel zu einer Filterfläche des zu vermessenden Reinraumfiltersystems bewegt wird.

1 1 . Robotermesssystem nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Sensor (5) als Partikelmesssonde ausgebildet ist, bevorzugt dass das Robotermesssystem (1 ) einen Partikelzähler umfasst, vorzugsweise dass der Partikelzähler nahe an der Partikelmesssonde angeordnet ist, höchstvorzugsweise an einem der Partikelmesssonde nächstliegenden Ge- lenk der Drei-Arm-Kinematik (3) .

12. Robotermesssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10

oder 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Sensor (5) eine Sonde zur Luftmengenmessung umfasst.

13. Robotermesssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Roboterarm (3) zumindest ein Absolutwertgeber angeordnet ist vorzugsweise dass an jedem Glieder (3a, 3b, 3c) der Drei-Arm-Kinematik Absolutwertgeber angeordnet sind.

14. Steuereinheit für ein Robotermesssystem (1 ) zur Messung eines Reinraumfiltersystems, welches Robotermesssystem (1 ) einen Roboterarm (3) mit einem Sensor (5) umfasst, wobei die Steuereinheit derart zur Steuerung des Roboterarms (3) ausgebildet ist, dass der Sensor (5) des Roboterarms (3) mit einer konstanten Bewegungsgeschwindigkeit in einer Ebene (BE) parallel zu einer Filterfläche des zu vermessenden Reinraumfiltersystems bewegbar ist und dass auftretende Hindernisse in einer Bewegungsbahn des Roboterarms (3) umfahren werden.