WO2022122200A1 - Vorrichtung zur kennzeichnung von oberflächendefekten auf einem werkstück - Google Patents

Vorrichtung zur kennzeichnung von oberflächendefekten auf einem werkstück Download PDF

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WO2022122200A1
WO2022122200A1 PCT/EP2021/074701 EP2021074701W WO2022122200A1 WO 2022122200 A1 WO2022122200 A1 WO 2022122200A1 EP 2021074701 W EP2021074701 W EP 2021074701W WO 2022122200 A1 WO2022122200 A1 WO 2022122200A1
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workpiece
drone
marking
applicator
defect
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PCT/EP2021/074701
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Stephan Vent
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Psa Automobiles Sa
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/0094—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot involving pointing a payload, e.g. camera, weapon, sensor, towards a fixed or moving target
    • 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—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41875—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by quality surveillance of production
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/25—UAVs specially adapted for particular uses or applications for manufacturing or servicing
    • B64U2101/28—UAVs specially adapted for particular uses or applications for manufacturing or servicing for painting or marking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/30—UAVs specially adapted for particular uses or applications for imaging, photography or videography
    • 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
    • G05B2219/32—Operator till task planning
    • G05B2219/32217—Finish defect surfaces on workpiece

Definitions

  • the present development relates to a device, a system and a method for visualizing and/or marking surface defects on a workpiece.
  • EP 3 388 781 A1 describes a system and a method for detecting defects using a photogrammetric projection.
  • any paint defects can be detected by means of such a system, it is still necessary to remove such paint defects manually. It is sometimes difficult for the relevant vehicle painting employee to actually track down or locate the paintwork defects that have been detected and need to be repaired on the body.
  • the present development relates to a device for marking surface defects in a workpiece, in particular a motor vehicle body.
  • the device has an airworthy drone and an applicator arranged on the drone.
  • the applicator is designed to at least temporarily provide a surface defect of the workpiece with an identification.
  • the labeling is typically a visualization of the surface defect, so that after labeling, an employee can manually process the surface defect, in particular to eliminate the surface defect, for example a scratch or a flaw in a paint finish.
  • the post-processing can include polishing the surface defect.
  • an airborne drone can target any external area of the object with pinpoint accuracy and attach a label to the workpiece directly on or in the immediate vicinity of the surface defect.
  • the use of one or more airworthy drones also proves to be advantageous for implementation in a manufacturing or production or test environment, because the airworthy drone itself takes up hardly any space.
  • the marking which can be attached directly to the workpiece at least temporarily using the drone, stands out visually from the appearance of the workpiece, so that after the marking process has taken place, an employee can identify the surface defect as clearly and as clearly as possible in order to repair it manually.
  • the marking has a marking substance. This can be applied to or on the surface defect using the applicator. Using the applicator, the marking substance can be applied directly to the surface of the workpiece, with a spatial overlap or in the immediate vicinity of the surface defect. This type of identification is particularly intuitive for the subsequent processing of the workpiece. Attaching the marking directly to the workpiece is also comparatively robust and, unlike virtual markings, does not require any special hardware or software solutions on the part of the employee.
  • the applicator is designed to apply the marking substance to the workpiece in a predetermined geometric pattern around the surface defect or so as to overlap with the surface defect.
  • a predetermined geometric pattern around the surface defect or so as to overlap with the surface defect.
  • a wide variety of patterns or forms of appearance of the marking substance can be considered as predetermined geometric patterns.
  • the marking substance can be applied to the workpiece in a ring, round and/or oval shape around the surface defect.
  • Other geometric patterns provide, for example, a cross-like marking with the marking substance.
  • the geometric extent of the geometric pattern provided with or formed by the marking substance is typically larger than the surface defect to be treated. This simplifies the visual recognition of the marked surface defect.
  • the applicator has a compressed air applicator.
  • the applicator can be designed, for example, in the manner of a shooting device, for example in the manner of a compressed air gun.
  • the compressed air applicator can be designed to apply and/or apply the marking substance to the surface of the workpiece by means of compressed air. In this respect, a quasi-contactless marking of the surface defect can take place. A non-contact marking is required both for the operation of the airworthy drone and for the manufacture and/or inspection of the drone workpiece is an advantage.
  • the applicator has a telescopic arm equipped with a swab.
  • the swab can, for example, be provided with the marking substance, for example be impregnated with the marking substance, and can apply the marking substance to the surface of the workpiece as a result of contact with the workpiece.
  • the telescopic arm can be designed in several parts and, for example, can be pivoted on the applicator or on the airworthy drone.
  • the telescopic arm can have, for example, one or more displaceably mounted rails that slide into one another.
  • the swab provided with the marking substance is typically provided or arranged at the longitudinal end of a rail.
  • the swab can consist of a soft elastic material or have such a material. It can also have a type of sponge, for example, which is impregnated with the marking substance or can be wetted with the marking substance.
  • the marking substance can have a type of powder or a powdery substance that can be applied to the surface of the workpiece by means of the swab by touching it.
  • the applicator can be provided with a template, for example, both in the configuration as a compressed air applicator and in the configuration with a telescopic arm, or the applicator itself can have a shape corresponding to the predetermined geometric pattern of the marking. In this way, the marking substance can be applied to the surface of the workpiece in accordance with the predetermined geometric pattern.
  • the applicator has a storage container for the marking substance.
  • the reservoir is typically with the Labeling substance filled.
  • the marking substance can be present either in powder form, in liquid form or in flowable form.
  • the reservoir is coupled or can be coupled to the compressed air applicator or to the swab of the telescopic arm.
  • the marking substance has a polishing agent.
  • This can be placed or applied directly on or on or next to the surface defect, for example with the telescopic arm and/or with the compressed air applicator.
  • the polishing agent itself can be used to identify the surface defect.
  • the polishing agent applied by means of the marking device provided here can also be used in the same way for the subsequent surface treatment step.
  • the airworthy drone has a drone controller, by means of which the drone can automatically approach a surface defect to be marked.
  • the drone control is implemented in the airworthy drone.
  • the airworthy drone can use the drone control to approach predetermined surface defects almost automatically and mark them using the applicator.
  • the drone controller is designed in particular to determine the position and/or alignment of the drone in space and to control one or more drives of the drone in such a way that the drone moves to a predetermined position in is in or assumes a predetermined orientation.
  • the drone controller can interact with one or more stationary position references in order to determine and/or control the position and/or orientation of the airworthy drone in space.
  • the position references can be fixed and specified transponders or similar wireless communication elements whose signals can be detected by the drone controller, for example to determine and/or calculate the position and/or orientation of the drone in space, for example by means of triangulation.
  • the airworthy drone also has a data interface via which the drone receives position and/or location coordinates of a surface defect to be marked.
  • the data interface can be wired or wireless.
  • the data interface can be based, for example, on a common wireless communication protocol, for example based on RF communication, such as Bluetooth, NFC, Wifi, 3G, 4G, LTE or 5G.
  • Position and/or location coordinates of a surface defect to be identified can either be determined from a defect data set of the workpiece or the defect data set can be made available via the data interface of the airworthy drone.
  • the defect data record which characterizes the surface defects of a workpiece, is determined using a separate defect detection unit.
  • the defect detection unit can include a scanner, for example, which completely scans the surface of the workpiece and compares it with a reference surface in order to identify any flaws or defects on the surface of the workpiece and to characterize them.
  • the airworthy drone can also be supplied with current position and/or orientation data of the object via the data interface.
  • the workpiece can be marked to be in motion during the marking process.
  • the workpiece to be marked during the marking but also during the Post-processing are moved continuously or step by step by means of a conveyor along a conveyor line.
  • the current position and/or alignment of the workpiece to be marked is advantageously known throughout the system and can be made available via the data interface of the airworthy drone.
  • position and/or location data of the workpiece to be marked can be transmitted to the airworthy drone in real time via the data interface.
  • the drone controller is designed to identify the surface defects of a workpiece marked in a defect data record, to extract them from the defect data record if necessary and to convert them into current position or location data for the drone, which the drone can then fly to.
  • Current position or location coordinates of individual surface defects of the workpiece can be updated in real time using the data interface for the drone control, so that the known surface defect of the workpiece, which is known throughout the system, can be flown to with the help of the airworthy drone and also marked accordingly precisely.
  • the airworthy drone itself has a defect detection unit, by means of which the drone can automatically detect and/or classify one or more surface defects of the workpiece. With its own defect detection unit, the airworthy drone can, if necessary, identify individual surface defects on the workpiece more or less independently without a data interface and mark them using the applicator available here.
  • the airworthy drone only marks those surface defects that were recognized and/or classified by its own defect recognition unit.
  • the defect detection unit provided on the drone side is used to check position and/or location coordinates of a surface defect to be marked that are transmitted via the data interface. Ie the drone or the drone controller receives position and/or location coordinates via the data interface characteristic surface defect of a workpiece. Before the applicator provided on the part of the airworthy drone finally applies a marking substance to the workpiece, the surface defect can be checked again using the defect detection unit of the airworthy drone.
  • the precision of the marking can be increased by comparing position and/or location coordinates provided by the separate defect detection unit with corresponding data from a defect detection unit provided by the airworthy drone.
  • a fine adjustment for the marking can be carried out on the basis of the surface defects determined by the drone.
  • the defect detection unit provided on the drone side can be used to check successful identification of the surface defect and check it accordingly.
  • This can be particularly advantageous if the marking applied to the workpiece is applied to the surface of the workpiece at a predetermined offset relative to the surface defect. This can be advantageous for post-processing of the surface defect, for example. The surface defect is then not covered by the marking substance and can be checked completely unhindered for the employee and accordingly reworked manually.
  • the present development relates to a system for identifying surface defects in a workpiece, in particular surface defects in a painted motor vehicle body.
  • the system includes a defect detection unit for determining or providing surface defects and for generating or providing a defect data record containing the determined surface defects for the workpiece.
  • the system also includes a position and/or location determination unit for the workpiece. This is designed to determine a current position and/or location of the workpiece.
  • the system further includes at least one before described device for marking surface defects of the workpiece.
  • the marking device is coupled to the defect detection unit and/or to the position and/or location determination unit.
  • the marking device has the flyable drone described above and the applicator arranged on the drone.
  • the defect detection unit can be provided and provided separately and outside of the marking device. Alternatively or additionally, the defect detection unit can also be arranged on the marking device, in particular on its airworthy drone.
  • the defect detection unit typically has a camera and/or a scanning device in order to detect and/or characterize surface defects in the workpiece.
  • the system has a conveying device, along which the workpiece can be moved along a conveying path and through the area of a housing.
  • the at least one identification device in particular its flyable drone, is typically located inside the housing.
  • the provision of a housing for one or more flyable identification devices proves to be particularly advantageous for safety reasons.
  • the airworthy drone can be prevented from going outside a secured area. By providing an enclosure, it can be ensured that no people in the vicinity of the workpiece are exposed to the risk of collision with flying drones.
  • several devices for marking surface defects of the workpiece are provided in the area of the housing, in particular inside the housing.
  • the marking devices are designed so that the workpiece can be placed on both sides of the conveying path at the same time treat and/or characterize or label.
  • opposite sides of the workpiece such as a left and right side of an automobile body
  • a first and a second drone can be flown over simultaneously with a first and a second drone and marked for surface defects.
  • two marking devices i.e. two drones each, on each side of the conveying path, i.e. on each side of the motor vehicle body, which are designed to mark surface defects.
  • the use and provision of several airworthy drones can reduce the cycle time for marking surface defects to a required level.
  • a certain redundancy can be created by providing several airworthy drones.
  • the airworthy drones are equipped with one or more electric drives.
  • the airworthy drones have rechargeable batteries for energy storage.
  • At least one drone can be active for the purpose of marking surface defects while another drone is parked at a charging station in order to be supplied with electrical energy for a subsequent flight phase.
  • the drone controller is typically designed to automatically park the respective drone at a charging station as soon as the battery level falls below a predetermined minimum.
  • one or more position references are arranged in a stationary manner in the area of the housing, with respect to which the airworthy drone automatically positions and/or aligns itself.
  • at least three, at least five or at least six spatially distributed position references are arranged in the area or within the enclosure.
  • the position references can communicate wirelessly with the airworthy drones, in particular with their drone controls.
  • an airworthy drone or its drone controller can have multiple position references communicate in order to determine the position and/or orientation or attitude of the respective drone in space in relation to the individual predetermined position references, for example by means of triangulation.
  • the present development also relates to a method for marking surface defects of a workpiece.
  • surface defects of the workpiece are determined or provided.
  • at least one surface defect is provided with an at least temporary identification using an applicator arranged on an airworthy drone.
  • the applicator, and therefore the airworthy drone is designed to apply or place a marking substance on or at the surface defect of the workpiece.
  • the method can be carried out and implemented in particular with a previously described device for marking surface defects in a workpiece and by means of a previously described system for marking surface defects.
  • a previously described device for marking surface defects in a workpiece and by means of a previously described system for marking surface defects.
  • all the features, effects and advantages described above with regard to the device and the system also apply equally to the marking method; and vice versa.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective representation of a system for marking surface defects on a workpiece
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a housing provided with several marking devices for marking the workpiece
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an airworthy drone marking device
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a marking device
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of a marking device
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a marking device
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a marking device
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of a marking device
  • FIG. 9 shows a flow chart relating to a method for marking surface defects.
  • FIG. 1 shows a schematic of a defect detection system 15 that is used in motor vehicle production to detect paint defects on workpieces 1, e.g.
  • the vehicle bodies 2 are transported by the conveying device 5 along a conveying path 6 through a scanning device 3 which includes a portal 8 equipped with various cameras 4 .
  • the cameras 4 are aligned with an interior of the portal 8 in order to capture the outer surfaces of the workpieces 1 transported through.
  • An image evaluation unit connected to the cameras 4 analyzes the images supplied by the cameras 4 and generates a data record for each workpiece 1 that passes through the portal 8, which has an individual identifier for the workpiece or the motor vehicle body 2 and, if applicable, locations on the body 2, on which a surface defect, such as a paintwork defect, has been identified and, if applicable, contains information on the nature or characterization of the surface defect, such as the paintwork defect.
  • the defect data records obtained in this way are stored in a database of a process controller or a process computer 20 .
  • the defect detection unit 15 shown in FIG. 1 serves primarily to determine surface defects 16 on or on the workpiece 1, in particular a motor vehicle body 2.
  • the defect detection unit 15 can be arranged upstream of a system 10 for identifying surface defects 16, shown schematically in FIG. However, the defect detection unit 15 can also be designed completely separately from the system 10 shown in FIG. 2 for marking surface defects 16 on a workpiece 1 .
  • the defect detection unit 15 can be used to individually create a defect data set for each of the workpieces 1 or for each of the motor vehicle bodies 2 provided, which record contains the defects 16 determined by the defect detection unit 15 .
  • the previously described system 10 for identifying surface defects 16 is provided downstream of the defect detection unit 15 along the conveying direction 7 of the conveying device 5 .
  • the system 10 has one or more identification devices 40 each of which includes an airworthy drone 42 .
  • the system 10 also has a housing 30 within which the individual marking devices 40 can circle or fly around the workpiece 1 to be conveyed through the housing 30 .
  • the housing 30 has an inlet opening 31 and an outlet opening 32 . If there is a workpiece 1 inside the housing 30, the openings 31, 32 can be closed. If the workpiece 1 or the motor vehicle body 2 is moved out of or into the interior of the housing 30, at least one of the corresponding openings 31, 32 is opened accordingly. On the part of
  • Housing 30 is provided with a data interface 19 which is coupled to a process computer 20 in terms of data technology.
  • the process computer 20 is also connected to the defect detection unit 15, for example to the camera 4 connected in terms of data.
  • a position and/or location detection unit 9 is provided. This is also connected to the process computer 20 in terms of data technology.
  • the position of the respective workpiece 1 or the motor vehicle body 2 relative to the housing 30 or relative to individual position references 33 in the area of the housing 30 can be determined and determined by means of the position and/or location detection unit.
  • the surface defects 16 of a motor vehicle body 2 that can be determined by means of the defect detection unit 15 are typically stored on the part of the process computer 20 in the form of a defect data record in a database. If the corresponding workpiece 1 or the corresponding motor vehicle body 2 arrives in the area of the housing 30, then using the position and/or location data of the workpiece 1 or the motor vehicle body 2 provided by the position and/or location detection unit 9, the current location or position of individual surface defects 16 relative to the position references 33 or relative to the housing 30 is calculated or determined and made available.
  • the drone 42 which can fly at least in the area of the housing 30 , is typically equipped with its own drone controller 60 and with a data interface 62 .
  • the data interface 62 enables wireless communication with the data interface 19 of the housing 30.
  • the identification device 40 can communicate wirelessly with the process computer 20. It is also conceivable that the process computer 20 itself has a data interface which can communicate directly with the data interface 62 of the drone 42 in question.
  • the drone 42 receives data regarding the position and/or location of a surface defect 16 of the workpiece 1 located in the area of the housing 30 via the data interface 62.
  • the drone controller 60 can be configured to automatically move the relevant drone 42 into the area of the surface defect .
  • the onboard drone controller 60 can be designed to guide the drone 42 to or from the relevant surface defect 16 of the motor vehicle body 2 in a quasi-automatic manner to fly
  • a plurality of drones 42 are typically provided in the area of the housing 30 , each of which communicates with the process computer 20 .
  • the process computer 20 can assign a drone 42 to each surface defect 16 of the motor vehicle body 2 .
  • Each drone can be assigned several surface defects 16, which it flies to one after the other and marked in a predetermined manner using an applicator 44.
  • At least one charging station 41 is provided in the area or within the housing 30, at which the drones 42 can be parked and supplied with electrical energy.
  • the drone 42 capable of flying has an applicator 44 .
  • a marking 17 can be applied or applied to the workpiece 1, in particular to the motor vehicle body 2, in the area of the surface defect 16.
  • the applicator 44 is designed to apply a marking substance 12 to the workpiece 1 or to the motor vehicle body 2 .
  • the marking substance 12 can be a color 46 or a polishing agent 18, for example. In particular, a colored polishing agent can also be applied to the workpiece 1 or to the motor vehicle body 2 .
  • the applicator 44 typically has a storage container 45 for the marking substance 12 .
  • the marking substance can be present in powder form but also in liquid form.
  • the applicator 44 shown schematically, for example, in FIGS. 3 to 5 has a compressed air applicator 47 . This can be designed in the manner of a compressed air gun.
  • a compressed air applicator 47 is particularly suitable for the non-contact application of a marking substance 12 on or in the immediate vicinity of the surface defect 16. If, for example, a polishing agent 18 is applied to the surface of the motor vehicle body 2 as a marking 17, it can be advantageous to apply this slightly next to the actual surface defect 16 too place to keep the surface defect visible to the employee 11.
  • the markings 17 can be applied to the motor vehicle body 2 following a predetermined geometry.
  • the markings 17 it is conceivable for the markings 17 to be arranged as a ring-shaped marking or as a cross-like marking around the surface defect 16 . In this way, a large area of the motor vehicle body 2 can be provided with a marking 17 that is visually easily recognizable. At the same time, the actual surface defect 16 is not covered by the marking 17 or by the marking substance 12.
  • FIG. 6 A further embodiment of a drone 42 is shown in FIG. 6 .
  • this has an applicator 48 which has a telescopic arm 49 provided with a swab 50 .
  • the telescoping arm 49 is typically adjustable between a retracted and extended configuration.
  • the telescopic arm 49 has corresponding adjusting drives.
  • the telescopic arm which is only indicated in FIG. 6, can be designed as a multi-part, pivotable telescopic arm 49. In other configurations it is conceivable that the telescopic arm has a plurality of longitudinally guided rail sections which are arranged to slide telescopically into one another.
  • Such a telescopic arm can also be transferred between a folded or retracted basic position and an extended or folded out application position.
  • the swab 50 can be coupled to a reservoir 45 in order, for example, to place a powdered or liquid marking substance 12 in a predetermined manner on or around a surface defect 16 .
  • FIG. 7 also shows an embodiment of a drone 42 which, in addition to the applicator 44 , has its own defect detection unit 55 .
  • the defect detection unit 55 typically has an imaging camera 58 .
  • An image evaluation of images recorded by means of the camera 58 or by means of the defect detection unit 55 can take place either onboard, ie directly with the drone controller 60 .
  • corresponding image data or evaluation data can be compared via the data interface 62 of the drone 42 with previously stored or independently recorded data of a defect data set of the relevant motor vehicle body 2 . That adjustment can be made by communicating with the process computer.
  • FIG. 8 shows that the applicator 44 of the drone 42 equipped with its own defect detection unit 55 places or applies a marking substance 12 to form a marking 17 on the surface in the area of the surface defect 16 of the workpiece 1 .
  • a first step 100 individual or all surface defects 16 of a workpiece 1 are determined or provided by a separate defect detection unit 15.
  • the process computer 20 can be used in particular to determine and provide it.
  • a subsequent step 102 at least one surface defect 16 is at least temporarily provided with a marking 17 using an applicator 44, 48 arranged on the airworthy drone 42.
  • the marking 17 is at least temporarily but physically attached or applied to the surface of the workpiece 1 with a marking substance.
  • the surface defect 16 can be manually processed by an employee 11.
  • the marking substance 12 has a polishing agent 18 or contains a polishing agent which can be used directly by the employee 11 for processing the surface defect 16 .

Abstract

Die vorliegende Entwicklung betrifft eine Vorrichtung, ein System sowie ein Verfahren zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: eine flugfähige Drohne (42), und eine an der Drohne (42) angeordneten Applikator (44), welcher dazu ausgestaltet ist, einen Oberflächendefekt (16) des Werkstücks (1) zumindest temporär mit einer Kennzeichnung (17) zu versehen.

Description

VORRICHTUNG ZUR KENNZEICHNUNG VON OBERFLÄCHENDEFEKTEN AUF EINEM WERKSTÜCK
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Entwicklung betrifft eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zur Visualisierung und/oder Kennzeichnung von Oberflächendefekten auf einem Werkstück.
Hintergrund
Systeme zur Detektion von Oberflächendefekten, insbesondere zur Detektion von Lackfehlern auf oder an Kraftfahrzeugkarosserien sind im Stand der Technik gemeinhin bekannt. So beschreibt beispielsweise die EP 3 388 781 A1 ein System und ein Verfahren zur Erkennung von Defekten mittels einer fotogrammetrischen Projektion.
Wenngleich mittels eines solchen Systems etwaige Lackfehler detektiert werden können ist es nach wie vor erforderlich, solche Lackfehler manuell zu beseitigen. Für den betreffenden Mitarbeiter der Fahrzeuglackierung ist es mitunter schwierig, die detektierten und ausbesserungsbedürftigen Lackfehler tatsächlich an der Karosserie aufzuspüren bzw. aufzufinden.
Es ist insoweit erstrebenswert, ein verbessertes System zur Visualisierung und/oder Kennzeichnung von Oberflächendefekten auf einem Werkstück, insbesondere auf einer Kraftfahrzeugkarosserie bereitzustellen, welches eine besonders einfache und intuitive Kennzeichnung der detektierten Oberflächendefekten für einen Menschen oder Mitarbeiter bereitstellt. Die Vorrichtung, bzw. ein entsprechendes Verfahren soll möglichst einfach in ein bestehendes Produktionsumfeld für das Werkstück eingebunden werden können.
Vorteilhafte Ausgestaltungen
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung, einem System und mit einem Verfahren zur Kennzeichnung bzw. Visualisierung von Oberflächendefekten eines Werkstücks gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind dabei jeweils Gegenstand abhängiger Patentansprüche.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Entwicklung eine Vorrichtung zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten eines Werkstücks, insbesondere einer Kraftfahrzeugkarosserie. Die Vorrichtung weist eine flugfähige Drohne sowie einen an der Drohne angeordneten Applikator auf. Der Applikator ist dazu ausgestaltet, einen Oberflächendefekt des Werkstücks zumindest temporär mit einer Kennzeichnung zu versehen. Bei der Kennzeichnung handelt es sich typischerweise um eine Visualisierung des Oberflächendefekts, sodass im Nachgang zur Kennzeichnung ein Mitarbeiter eine manuelle Bearbeitung des Oberflächendefekts vornehmen kann, insbesondere um den Oberflächendefekt, beispielsweise einen Kratzer oder eine Fehlstelle einer Lackierung zu beseitigen. Insbesondere kann die Nachbearbeitung ein Polieren des Oberflächendefekts umfassen.
Mittels der Drohne kann nahezu jeder Bereich des Werkstücks besonders flexibel und universell erreicht werden. Insbesondere kann eine flugfähige Drohne jedweden Außenbereich des Objekts zielgenau ansteuern und eine Kennzeichnung unmittelbar am oder in unmittelbarer Nähe zum Oberflächendefekt am Werkstück anbringen. Die Nutzung einer oder mehrerer flugfähiger Drohnen erweist sich auch für die Implementierung in einem Fertigungs- oder Produktions- bzw. Prüfumfeld als vorteilhaft, denn die flugfähige Drohne selbst nimmt kaum Platz ein.
Die mittels der Drohne unmittelbar am Werkstück zumindest temporär anbringbare Kennzeichnung hebt sich visuell vom Erscheinungsbild des Werkstücks ab, sodass ein Mitarbeiter nach erfolgtem Kennzeichnungsprozess den Oberflächendefekt möglichst gut und eindeutig erkennen kann, um diesen manuell auszubessern. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung weist die Kennzeichnung eine Kennzeichnungssubstanz auf. Diese ist mittels des Applikators auf den oder an dem Oberflächendefekt applizierbar. Mittels des Applikators kann die Kennzeichnungssubstanz unmittelbar auf der Oberfläche des Werkstücks, räumlich überlappend oder in unmittelbarer Nähe zum Oberflächendefekt angebracht werden. Diese Art der Kennzeichnung ist für die nachfolgende Bearbeitung des Werkstücks besonders intuitiv. Die Anbringung der Kennzeichnung unmittelbar am Werkstück ist zudem vergleichsweise robust und erfordert, anders als virtuelle Kennzeichnungen, aufseiten des Mitarbeiters keine speziellen Hardware- oder Softwarelösungen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der Applikator dazu ausgestaltet, die Kennzeichnungssubstanz in einem vorgegebenen geometrischen Muster um den Oberflächendefekt herum oder überlappend mit dem Oberflächendefekt auf das Werkstück aufzutragen. Als vorgegebene geometrische Muster kommen vielfältigste Muster oder Erscheinungsformen der Kennzeichnungssubstanz infrage.
Beispielsweise kann die Kennzeichnungssubstanz ringförmig, rund und/oder oval um den Oberflächendefekt auf das Werkstück aufgetragen werden. Andere geometrische Muster sehen beispielsweise eine kreuzartige Kennzeichnung mit der Kennzeichnungssubstanz vor. Die geometrische Ausdehnung des mit der Kennzeichnungssubstanz versehenen oder von diesem gebildeten geometrischen Muster ist typischerweise größer als der zu behandelnde Oberflächendefekt. Dies vereinfacht die visuelle Erkennung des mit der Kennzeichnung versehenen Oberflächendefekts.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Applikator einen Druckluft-Applikator auf. Der Applikator kann beispielsweise nach Art einer Schussvorrichtung, beispielsweise nach Art einer Druckluftpistole ausgestaltet sein. Der Druckluft- Applikator kann dazu ausgestaltet sein, die Kennzeichnungssubstanz mittels Druckluft auf die Oberfläche des Werkstücks aufzubringen und/oder zu applizieren. Insoweit kann eine quasi berührungslose Kennzeichnung des Oberflächendefekts erfolgen. Eine berührungslose Kennzeichnung ist sowohl für den Betrieb der flugfähigen Drohne als auch für die Fertigung und/oder Überprüfung des Werkstücks von Vorteil.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Applikator einen mit einem Tupfer ausgestatteten Teleskoparm auf. Der Tupfer kann beispielsweise mit der Kennzeichnungssubstanz versehen, beispielsweise mit der Kennzeichnungssubstanz getränkt sein und kann infolge einer Berührung mit dem Werkstück die Kennzeichnungssubstanz auf der Oberfläche des Werkstücks anbringen.
Der Teleskoparm kann mehrgliedrig ausgestaltet sein und beispielsweise schwenkbar am Applikator, bzw. an der flugfähigen Drohne angeordnet sein. Bei anderen Ausgestaltungen kann der Teleskoparm beispielsweise eine oder mehrere verschiebbar gelagerte Schienen aufweisen, die gleitend ineinander geführt sind.
Am Längsende einer Schiene ist typischerweise der zum Beispiel mit der Kennzeichnungssubstanz versehene Tupfer vorgesehen oder angeordnet. Der Tupfer kann aus einem weichelastischen Material bestehen oder ein solches Material aufweisen. Er kann ferner beispielsweise eine Art Schwamm aufweisen, welcher mit der Kennzeichnungssubstanz getränkt ist oder mit der Kennzeichnungssubstanz benetzbar ist. Beispielsweise kann die Kennzeichnungssubstanz eine Art Puder oder eine pulvrige Substanz aufweisen, die mittels des Tupfers durch Berührung mit der Oberfläche des Werkstücks auf dieselbe aufbringbar ist.
Der Applikator kann sowohl in der Ausgestaltung als Druckluft-Applikator als auch in der Ausgestaltung mit einem Teleskoparm beispielsweise mit einer Schablone versehen sein oder der Applikator selbst kann eine dem vorgegebenen geometrischen Muster der Kennzeichnung entsprechende Formgebung aufweisen. Auf diese Art und Weise kann die Kennzeichnungssubstanz entsprechend dem vorgegebenen geometrischen Muster auf die Oberfläche des Werkstücks aufgebracht werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Applikator einen Vorratsbehälter für die Kennzeichnungssubstanz auf. Der Vorratsbehälter ist typischerweise mit der Kennzeichnungssubstanz befüllt. Die Kennzeichnungssubstanz kann entweder in Puderform, in flüssiger oder in fließfähiger Form vorliegen. Der Vorratsbehälter ist mit dem Druckluft-Applikator oder mit dem Tupfer des Teleskoparms gekoppelt oder mit diesem koppelbar. Das Vorsehen eines Vorratsbehälter unmittelbar an der flugfähigen Drohne ermöglicht es, dass die Drohne über einen vergleichsweise langen Zeitraum hinweg eine Vielzahl von Kennzeichnungen am Werkstück anbringen kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die Kennzeichnungssubstanz ein Poliermittel auf. Dieses kann beispielsweise mit dem Teleskoparm und/oder mit dem Druckluft-Applikator unmittelbar auf oder an, bzw. neben dem Oberflächendefekt platziert bzw. appliziert werden. Das Poliermittel selbst kann hierbei der Kennzeichnung des Oberflächendefekts dienen. Für die Nachbearbeitung des Oberflächendefekts kann das mittels der hier vorgesehenen Kennzeichnungsvorrichtung aufgebrachte Poliermittel auch gleichermaßen für den nachfolgenden Oberflächenbehandlungsschritt verwendet werden.
Insoweit ist es für den Mitarbeiter, welcher eine Nachbearbeitung des Oberflächendefekts vornehmen soll, nicht mehr erforderlich, ein gesondertes Poliermittel mitzuführen oder ein gesondertes Poliermittel zu verwenden. Für die Nachbearbeitung kann es bereits ausreichend sein, überwiegend oder ausschließlich das mittels der Kennzeichnungsvorrichtung auf dem Werkstück applizierte Poliermittel zu verwenden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die flugfähige Drohne eine Drohnensteuerung auf, mittels derer sich die Drohne selbsttätig einem zu markierenden Oberflächendefekt annähern kann. Die Drohnensteuerung ist in die flugfähige Drohne implementiert. Die flugfähige Drohne kann mittels der Drohnensteuerung quasi selbsttätig vorgegebene Oberflächendefekte anfliegen und diese mittels des Applikators markieren.
Die Drohnensteuerung ist insbesondere dazu ausgestaltet, die Position und/oder Ausrichtung der Drohne im Raum zu ermitteln und einen oder mehrere Antriebe der Drohne derart anzusteuern, dass sich die Drohne an einer vorgegebenen Position in einer vorgegebenen Ausrichtung befindet oder diese einnimmt. Die Drohnensteuerung kann beispielsweise mit einer oder mehreren ortsfesten Positionsreferenzen wechselwirken, um die Position und/oder Ausrichtung der flugfähigen Drohne im Raum zu bestimmen und/oder zu kontrollieren. Bei den Positionsreferenzen kann es sich um feststehende und vorgegebene Transponder oder dergleichen drahtlose Kommunikationselemente handeln, deren Signale von der Drohnensteuerung erfassbar sind, um beispielsweise die Position und/oder Ausrichtung der Drohne im Raum etwa mittels Triangulation zu bestimmen und/oder zu berechnen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die flugfähige Drohne ferner eine Datenschnittstelle auf, über welche die Drohne Positions- und/oder Lagekoordinaten eines zu kennzeichnenden Oberflächendefekts erhält. Die Datenschnittstelle kann kabelgebunden oder drahtlos ausgestaltet sein. Die Datenschnittstelle kann z.B. auf einem gängigen drahtlosen Kommunikationsprotokoll, etwa auf Basis einer RF- Kommunikation, wie zum Beispiel Bluetooth, NFC, Wifi, 3G, 4G, LTE oder 5G basieren. Positions- und/oder Lagekoordinaten eines zu kennzeichnenden Oberflächendefekts können entweder aus einem Defektdatensatz des Werkstücks ermittelt werden oder der Defektdatensatz kann über die Datenschnittstelle der flugfähigen Drohne zur Verfügung gestellt werden.
Bei einigen Ausführungsformen wird der Defektdatensatz, welcher die Oberflächendefekte eines Werkstücks kennzeichnet, mittels einer gesonderten Defekterkennungseinheit ermittelt. Die Defekterkennungseinheit kann beispielsweise einen Scanner umfassen, welcher die Oberfläche des Werkstücks vollständig abscannt und mit einer Referenzoberfläche vergleicht, um etwaige Fehloder Defektstellen an der Oberfläche des Werkstücks zu ermitteln und diese zu charakterisieren.
Über die Datenschnittstelle kann die flugfähige Drohne ferner mit aktuellen Positions- und/oder Lagedaten des Objekts versorgt werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, dass das sich das zu kennzeichnende Werkstück während des Kennzeichnungsvorgangs in Bewegung befindet. Beispielsweise kann das zu kennzeichnende Werkstück während der Kennzeichnung aber auch während der Nachbearbeitung kontinuierlich oder schrittweise mittels einer Fördereinrichtung entlang einer Förderstrecke bewegt werden.
Die aktuelle Position und/oder Ausrichtung des zu kennzeichnenden Werkstücks ist von Vorteil systemweit bekannt und kann über die Datenschnittstelle der flugfähigen Drohne zur Verfügung gestellt werden. Insoweit können über die Datenschnittstelle Positions- und/oder Lagedaten des zu kennzeichnenden Werkstücks quasi in Echtzeit an die flugfähige Drohne übermittelt werden. Die Drohnensteuerung ist hierbei dazu ausgestaltet, die in einem Defektdatensatz gekennzeichneten Oberflächendefekte eines Werkstücks zu identifizieren, gegebenenfalls aus dem Defektdatensatz zu extrahieren und diese in aktuelle Positions- oder Lagedaten für die Drohne umzurechnen, welche dann von der Drohne angeflogen werden können. Aktuelle Positions- oder Lagekoordinaten einzelner Oberflächendefekte des Werkstücks können mittels der Datenschnittstelle für die Drohnensteuerung in Echtzeit aktualisiert werden, sodass der systemweit bekannte Oberflächendefekt des Werkstücks mithilfe der flugfähigen Drohne angeflogen und auch dementsprechend präzise markiert werden kann.
Nach einer weiteren oder alternativen Ausgestaltung weist die flugfähige Drohne selbst eine Defekterkennungseinheit auf, mittels welcher die Drohne selbsttätig einen oder mehrere Oberflächendefekte des Werkstücks erkennen und/oder klassifizieren kann. Mit der eigenen Defekterkennungseinheit kann die flugfähige Drohne gegebenenfalls auch ohne Datenschnittstelle quasi autark einzelne Oberflächendefekte des Werkstücks erkennen und diese mittels des hier zur Verfügung stehenden Applikators kennzeichnen.
Nach einer ersten Ausführungsform ist dabei denkbar, dass die flugfähige Drohne ausschließlich solche Oberflächendefekte kennzeichnet, die von ihrer eigenen Defekterkennungseinheit erkannt und/oder klassifiziert wurden. Nach einer weiteren Ausführungsform ist denkbar, dass die aufseiten der Drohne vorgesehene Defekterkennungseinheit zur Prüfung von über die Datenschnittstelle übermittelten Positions- und/oder Lagekoordinaten eines zu kennzeichnenden Oberflächendefekts verwendet wird. D.h. die Drohne bzw. die Drohnensteuerung erhält über die Datenschnittstelle Positions- und/oder Lagekoordinaten eines zu kennzeichnenden Oberflächendefekts eines Werkstücks. Bevor der aufseiten der flugfähigen Drohne vorgesehene Applikator schließlich eine Kennzeichnungssubstanz an dem Werkstück anbringt, kann unter Verwendung der Defekterkennungseinheit der flugfähigen Drohne der Oberflächendefekt nochmals überprüft werden.
Durch den Abgleich von aufseiten der separaten Defekterkennungseinheit bereitgestellten Positions- und/oder Lagekoordinaten mit entsprechenden Daten einer auf Seiten der flugfähigen Drohne vorgesehenen Defekterkennungseinheit kann die Präzision der Markierung gesteigert werden. Insbesondere kann auf Basis der aufseiten der Drohne ermittelten Oberflächendefekte einer Feinjustierung für die Kennzeichnung vorgenommen werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist denkbar, dass mittels der aufseiten der Drohne vorgesehenen Defekterkennungseinheit eine erfolgreiche Kennzeichnung des Oberflächendefekts überprüfbar ist und dementsprechend überprüft wird. Dies kann insbesondere von Vorteil sein, wenn die am Werkstück angebrachte Kennzeichnung etwa in einem vorgegebenen Versatz zum Oberflächendefekt auf der Oberfläche des Werkstücks angebracht wird. Dies kann etwa für die Nachbearbeitung des Oberflächendefekts von Vorteil sein. Der Oberflächendefekt wird alsdann nicht von der Kennzeichnungssubstanz verdeckt und kann für den Mitarbeiter vollkommen ungehindert überprüft und dementsprechend manuell nachbearbeitet werden.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Entwicklung ein System zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten eines Werkstücks, insbesondere von Oberflächendefekten einer lackierten Kraftfahrzeugkarosserie. Das System umfasst eine Defekterkennungseinheit zur Ermittlung oder Bereitstellung von Oberflächendefekten und zur Erzeugung oder Bereitstellung eines die ermittelten Oberflächendefekte enthaltenden Defektdatensatzes für das Werkstück.
Das System umfasst ferner eine Positions- und/oder Lagebestimmungseinheit für das Werkstück. Diese ist dazu ausgebildet, eine momentane Position und/oder Lage des Werkstücks zu bestimmen. Das System umfasst ferner zumindest eine zuvor beschriebene Vorrichtung zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten des Werkstücks. Die Kennzeichnungsvorrichtung ist dabei datentechnisch mit der Defekterkennungseinheit und/oder mit der Positions- und/oder Lagebestimmungseinheit gekoppelt. Die Kennzeichnungsvorrichtung weist die zuvor beschriebene flugfähige Drohne und den an der Drohne angeordneten Applikator auf.
Die Defekterkennungseinheit kann separat und außerhalb der Kennzeichnungsvorrichtung vorgesehen und bereitgestellt sein. Alternativ oder ergänzend kann die Defekterkennungseinheit auch an der Kennzeichnungsvorrichtung, insbesondere an deren flugfähigen Drohne angeordnet sein.
Die Defekterkennungseinheit weist typischerweise eine Kamera und/oder eines Scaneinrichtung auf, um Oberflächendefekte des Werkstücks zu erkennen und/oder zu charakterisieren.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist das System eine Fördereinrichtung auf, entlang welcher das Werkstück entlang einer Förderstrecke und durch den Bereich einer Einhausung bewegbar ist. Die zumindest eine Kennzeichnungsvorrichtung, insbesondere deren flugfähige Drohne befindet sich typischerweise im Inneren der Einhausung. Das Bereitstellen einer Einhausung für eine oder mehrere flugfähige Kennzeichnungsvorrichtungen erweist sich aus Sicherheitsgründen als besonders vorteilhaft. Insoweit kann verhindert werden, dass die flugfähige Drohne außerhalb eines gesicherten Bereichs gelangt. Durch Bereitstellen einer Einhausung kann sichergestellt werden, dass etwa keine Personen im Umfeld des Werkstücks einer Kollisionsgefahr mit fliegenden Drohnen ausgesetzt sind.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Systems sind im Bereich der Einhausung, insbesondere im Inneren der Einhausung mehrere Vorrichtungen zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten des Werkstücks vorgesehen.
Insbesondere können mehrere flugfähige Drohnen gleichzeitig im Innenraum der Einhausung vorgesehen und implementiert sein. Die Kennzeichnungsvorrichtung sind dazu ausgestaltet, dass Werkstück beidseits der Förderstrecke gleichzeitig zu behandeln und/oder zu charakterisieren, bzw. zu kennzeichnen.
Somit können gegenüberliegende Seiten des Werkstücks, etwa eine linke und eine rechte Seite einer Kraftfahrzeugkarosserie gleichzeitig mit einer ersten und mit einer zweiten Drohne abgeflogen und hinsichtlich Oberflächendefekten gekennzeichnet werden. Es ist ferner denkbar, auf jeder Seite der Förderstrecke, d.h. auf jeder Seite der Kraftfahrzeugkarosserie jeweils zwei Kennzeichnungsvorrichtung, d.h. jeweils zwei Drohnen vorzusehen, welche zur Markierung von Oberflächendefekten ausgestaltet sind.
Die Verwendung und das Bereitstellen mehrerer flugfähiger Drohnen, insbesondere der gleichzeitige Betrieb mehrerer Drohnen kann die Taktzeit für die Kennzeichnung von Oberflächendefekten auf ein gefordertes Maß reduzieren. Gleichzeitig kann durch Vorsehen mehrerer flugfähiger Drohnen eine gewisse Redundanz geschaffen werden. Es ist dabei insbesondere vorgesehen, dass die flugfähigen Drohnen mit einem oder mehreren Elektroantrieben ausgestattet sind. Als Energiespeicher weisen die flugfähigen Drohnen aufladbare Batterien auf.
Bei Verwendung mehrerer Drohnen im Bereich der Einhausung kann zumindest jeweils eine Drohne zu Zwecken der Kennzeichnung von Oberflächendefekten aktiv sein während eine andere Drohne an einer auf Ladestation geparkt ist, um sich mit elektrischer Energie für eine nachfolgende Flugphase zu versorgen. Die Drohnensteuerung ist typischerweise dazu ausgestaltet, die jeweilige Drohne selbsttätig an einer Ladestation zu parken, sobald der Füllstand der Batterie ein vorgegebenes Minimum unterschreitet.
Nach einer weiteren Ausgestaltung sind im Bereich der Einhausung eine oder mehrere Positionsreferenzen ortsfest angeordnet, bezüglich welcher sich die flugfähige Drohne selbsttätig positioniert und/oder ausrichtet. Typischerweise sind mindestens drei, mindestens fünf oder mindestens sechs im Raum verteilte Positionsreferenzen im Bereich oder innerhalb der Einhausung angeordnet. Die Positionsreferenzen können drahtlos mit den flugfähigen Drohnen, insbesondere mit deren Drohnensteuerung kommunizieren. Beispielsweise kann eine flugfähige Drohne, bzw. deren Drohnensteuerung mit mehreren Positionsreferenzen kommunizieren, um die Position und/oder Ausrichtung oder Lage der jeweiligen Drohne im Raum in Bezug auf die einzelnen vorgegebenen Positionsreferenzen, etwa mittels Triangulation zu bestimmen.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Entwicklung ferner ein Verfahren zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten eines Werkstücks. In einem ersten Schritt werden Oberflächendefekte des Werkstücks ermittelt oder bereitgestellt. In einem nachfolgenden Schritt wird zumindest ein Oberflächendefekt mit einer zumindest temporären Kennzeichnung unter Verwendung eines an einer flugfähigen Drohne angeordneten Applikators versehen. Der Applikator, mithin die flugfähige Drohne ist hierbei dazu ausgestaltet, eine Kennzeichnungssubstanz auf oder an dem Oberflächendefekt des Werkstücks zu applizieren oder zu platzieren.
Das Verfahren ist insbesondere mit einer zuvor beschriebenen Vorrichtung zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten eines Werkstücks sowie mittels eines zuvor beschriebenen Systems zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten ausführbar und implementierbar. Insoweit gelten sämtliche zuvor im Hinblick auf die Vorrichtung und das System beschriebenen Merkmale, Wirkungen und Vorteile auch gleichermaßen für das Kennzeichnungsverfahren; und umgekehrt.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Entwicklung werden in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Systems zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten auf einem Werkstück,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer mit mehreren Kennzeichnungsvorrichtungen versehenen Einhausung zur Kennzeichnung des Werkstücks,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer eine flugfähige Drohne umfassenden Kennzeichnungsvorrichtung,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kennzeichnungsvorrichtung,
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kennzeichnungsvorrichtung,
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kennzeichnungsvorrichtung,
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kennzeichnungsvorrichtung,
Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kennzeichnungsvorrichtung und
Fig. 9 ein Flussdiagramm betreffend ein Verfahren zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten.
Detaillierte Beschreibung
Fig. 1 zeigt schematisch ein Defekterkennungssystem 15, das in der Kfz-Fertigung zur Erkennung von Lackfehlern an Werkstücken 1, bspw. an Fahrzeugkarosserien 2 eingesetzt wird, die mittels einer Fördereinrichtung 5 gefördert aus einer nicht dargestellten, an sich bekannten Lackieranlage kommen. Die Fahrzeugkarosserien 2 werden von der Fördereinrichtung 5 entlang einer Förderstrecke 6 durch einen Scaneinrichtung 3 hindurchtransportiert, die ein mit diversen Kameras 4 bestücktes Portal 8 umfasst.
Die Kameras 4 sind auf einen Innenraum des Portals 8 ausgerichtet, um die Außenflächen der hindurchtransportierten Werkstücke 1 zu erfassen. Eine an die Kameras 4 angeschlossene Bildauswertungseinheit analysiert die von den Kameras 4 gelieferten Bilder und generiert zu jedem Werkstück 1, welches das Portal 8 durchläuft, einen Datensatz, der eine individuelle Kennung des Werkstücks, bzw. der Kraftfahrzeugkarosserie 2 sowie ggf. Orte an der Karosserie 2, an denen ein Oberflächendefekt, etwa ein Lackierungsfehler erkannt worden ist, und ggf. Angaben zur Beschaffenheit oder Charakterisierung des Oberflächendefekts, etwa des Lackierungsfehlers enthält. Die so erhaltenen Defektdatensätze werden in einer Datenbank einer Prozesssteuerung oder einer Prozessrechners 20 hinterlegt.
Die in Fig. 1 dargestellt Defekterkennungseinheit 15 dient primär der Ermittlung von Oberflächendefekten 16 auf oder an dem Werkstück 1, insbesondere einer Kraftfahrzeugkarosserie 2. Die Defekterkennungseinheit 15 kann einem in Fig. 2 schematisch dargestellte System 10 zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten 16 vorgelagert angeordnet sein. Die Defekterkennungseinheit 15 kann aber auch vollkommen separat von dem in Fig. 2 gezeigten System 10 zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten 16 auf einem Werkstück 1 ausgestaltet sein. Mittels der Defekterkennungseinheit 15 kann für jedes der Werkstück 1 bzw. für jede der bereitgestellten Kraftfahrzeugkarosserien 2 jeweils individuell ein Defektdatensatz erstellt werden, der die mittels der Defekterkennungseinheit 15 ermittelten Defekte 16 enthält.
Der Defekterkennungseinheit 15 entlang der Förderrichtung 7 der Fördereinrichtung 5 nachgelagert ist das zuvor beschriebene System 10 zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten 16 vorgesehen. Das System 10 weist eine oder mehrere Kennzeichnungsvorrichtungen 40 auf, die jeweils eine flugfähige Drohne 42 umfassen. Das System 10 weist ferner eine Einhausung 30 auf, innerhalb welcher die einzelnen Kennzeichnungsvorrichtung 40 um das durch die Einhausung 30 zu fördernde Werkstück 1 kreisen bzw. fliegen können.
Wie insbesondere in Fig. 2 dargestellt weist die Einhausung 30 eine Eingangsöffnung 31 und eine Ausgangsöffnung 32 auf. Befindet sich ein Werkstück 1 innerhalb der Einhausung 30 so können die Öffnungen 31, 32 verschlossen sein. Wird das Werkstück 1 , bzw. die Kraftfahrzeugkarosserie 2 aus dem Innenraum der Einhausung 30 heraus oder hineinbewegt ist zumindest eine der entsprechenden Öffnungen 31, 32 entsprechend geöffnet. Auf Seiten der
Einhausung 30 ist eine Datenschnittstelle 19 vorgesehen, welche mit einem Prozessrechner 20 datentechnisch gekoppelt ist. Der Prozessrechner 20 ist ferner mit der Defekterkennungseinheit 15, beispielsweise mit der Kamera 4 datentechnisch verbunden. Des Weiteren ist eine Positions- und/oder Lageerkennungseinheit 9 vorgesehen. Auch diese ist mit dem Prozessrechner 20 datentechnisch verbunden. Mittels der Positions- und/oder Lageerkennungseinheit kann die Position des jeweiligen Werkstücks 1, bzw. der Kraftfahrzeugkarosserie 2 relativ zur Einhausung 30, bzw. relativ zu einzelnen Positionsreferenzen 33 im Bereich der Einhausung 30 ermittelt und bestimmt werden.
Die mittels der Defekterkennungseinheit 15 ermittelbaren Oberflächendefekte 16 einer Kraftfahrzeugkarosserie 2 werden typischerweise aufseiten des Prozessrechner 20 in Form eines Defektdatensatzes in einer Datenbank gespeichert. Gelangt das entsprechende Werkstück 1 , bzw. die entsprechende Kraftfahrzeugkarosserie 2 in den Bereich der Einhausung 30, so kann unter Verwendung der aufseiten der Positions- und/oder Lageerkennungseinheit 9 bereitgestellten Positions- und/oder Lagedaten des Werkstücks 1, bzw. der Kraftfahrzeugkarosserie 2, die aktuelle Lage bzw. Position einzelner Oberflächendefekte 16 relativ zu den Positionsreferenzen 33, bzw. relativ zur Einhausung 30 berechnet, bzw. ermittelt und bereitgestellt werden.
Die zumindest im Bereich der Einhausung 30 flugfähige Drohne 42 ist typischerweise mit einer eigenen Drohnensteuerung 60 und mit einer Datenschnittstelle 62 ausgestattet. Die Datenschnittstelle 62 ermöglicht eine drahtlose Kommunikation mit der Datenschnittstelle 19 der Einhausung 30. Auf diese Art und Weise kann die Kennzeichnungsvorrichtung 40 drahtlos mit dem Prozessrechner 20 kommunizieren. Es ist ferner denkbar, dass der Prozessrechner 20 selbst eine Datenschnittstelle aufweist, welche unmittelbar mit der Datenschnittstelle 62 der jeweiligen Drohne 42 kommunizieren kann.
Über die Datenschnittstelle 62 erhält die Drohne 42 Daten bezüglich der Position und/oder Lager eines Oberflächendefekts 16 des sich im Bereich der Einhausung 30 befindlichen Werkstücks 1. Die Drohnensteuerung 60 kann dazu ausgestaltet sein, die betreffende Drohne 42 selbsttätig in den Bereich des Oberflächendefekts zu bewegen. Insbesondere kann die Onboard-Drohnensteuerung 60 dazu ausgestaltet sein, die Drohne 42 quasi selbsttätig an den betreffenden Oberflächendefekt 16 der Kraftfahrzeugkarosserie 2 heranzuführen oder diesen anzufliegen.
Im Bereich der Einhausung 30 sind typischerweise mehrere Drohnen 42 vorgesehen, welche jeweils mit dem Prozessrechner 20 kommunizieren. Der Prozessrechner 20 kann jedem Oberflächendefekt 16 der Kraftfahrzeugkarosserie 2 eine Drohne 42 zuweisen. Jede Drohne kann mehrere Oberflächendefekte 16 zugewiesen bekommen, die sie nacheinander anfliegt und mittels eines Applikators 44 in vorgegebener Art und Weise markiert.
Im Bereich, bzw. innerhalb der Einhausung 30 ist zumindest eine Ladestation 41 vorgesehen, an welcher die Drohen 42 geparkt und mit elektrischer Energie versorgt werden können.
Wie insbesondere in den Figuren 3 bis 8 gezeigt weist die flugfähige Drohne 42 einen Applikator 44 auf. Mittels des Applikators 44 ist im Bereich des Oberflächendefekts 16 eine Kennzeichnungen 17 an dem Werkstück 1, insbesondere an der Kraftfahrzeugkarosserie 2 applizierbar oder aufbringbar. Der Applikators 44 ist zum Aufträgen einer Kennzeichnungssubstanz 12 auf dem Werkstück 1, bzw. auf der Kraftfahrzeugkarosserie 2 ausgestaltet.
Bei der Kennzeichnungssubstanz 12 kann es sich beispielsweise um Farbe 46 oder um ein Poliermittel 18 handeln. Insbesondere kann auch ein farbiges Poliermittel auf dem Werkstück 1 , bzw. auf die Kraftfahrzeugkarosserie 2 appliziert werden. Der Applikators 44 weist typischerweise einen Vorratsbehälter 45 für die Kennzeichnungssubstanz 12 auf. Die Kennzeichnungssubstanz kann in Puderform aber auch in flüssiger Form vorliegen. Der zum Beispiel in den Figuren 3 bis 5 schematisch dargestellte Applikator 44 weist einen Druckluft-Applikator 47 auf. Dieser kann nach Art einer Druckluftpistole ausgestaltet sein.
Ein Druckluft-Applikators 47 eignet sich insbesondere zum berührungslosen Aufbringen einer Kennzeichnungssubstanz 12 an oder in unmittelbarer Nähe des Oberflächendefekts 16. Wird beispielsweise ein Poliermittel 18 als Kennzeichnung 17 auf die Oberfläche der Kraftfahrzeugkarosserie 2 aufgebracht, so kann es von Vorteil sein, diese leicht neben dem eigentlichen Oberflächendefekt 16 zu platzieren, um den Oberflächendefekt für den Mitarbeiter 11 sichtbar zu halten.
Wie insbesondere in den Figuren 3 bis 5 dargestellt kann die Kennzeichnungen 17 einer vorgegebenen Geometrie folgend auf die Kraftfahrzeugkarosserie 2 aufgebracht werden. Insbesondere ist denkbar, die Kennzeichnungen 17 als ringförmige Kennzeichnung oder als kreuzartige Kennzeichnung um den Oberflächendefekt 16 herum anzuordnen. Auf diese Art und Weise kann ein bereichsweiser großflächiger Bereich der Kraftfahrzeugkarosserie 2 mit einer visuell gut erkennbaren Kennzeichnungen 17 versehen werden. Zugleich wird der eigentliche Oberflächendefekt 16 durch die Kennzeichnung 17, bzw. durch die Kennzeichnungssubstanz 12 nicht verdeckt.
In Fig. 6 ist eine weitere Ausgestaltung einer Drohne 42 dargestellt. Diese weist anstelle eines Druckluft-Applikators 47 einen Applikator 48 auf, welcher einen mit einem Tupfer 50 versehenen Teleskoparm 49 aufweist. Der Teleskoparm 49 ist typischerweise zwischen einer eingezogenen und ausgefahrenen Konfiguration verstellbar. Der Teleskoparm 49 weist hierzu dementsprechende Verstellantriebe auf. Der in Fig. 6 lediglich angedeutete Teleskoparm kann als mehrgliedriger schwenkbarer Teleskoparm 49 ausgestaltet sein. Bei anderen Ausgestaltungen ist denkbar, dass der Teleskoparm mehrere längsgeführte Schienenabschnitte aufweist, die teleskopartig ineinander gleitend angeordnet sind.
Auch ein solcher Teleskoparm ist gleichermaßen zwischen einer eingeklappten oder eingefahrenen Grundstellung und einer ausgezogenen bzw. ausgeklappten Applikationsstellung überführbar. Der Tupfer 50 kann mit einem Vorratsbehälter 45 gekoppelt sein, um beispielsweise eine pulverförmige oder flüssige Kennzeichnungssubstanz 12 in vorgegebener Art und Weise an oder um einen Oberflächendefekt 16 zu platzieren.
In Fig. 7 ist ferner eine Ausgestaltung einer Drohne 42 gezeigt, welche neben dem Applikator 44 über eine eigene Defekterkennungseinheit 55 verfügt. Die Defekterkennungseinheit 55 weist typischerweise eine bildgebende Kamera 58 auf. Mittels dieser kann ein Oberflächendefekt 16 des Werkstücks 1 bzw. der Kraftfahrzeugkarosserie 2 visuell erfasst und gegebenenfalls, etwa mittels einer nachgeschalteten Bildauswertesoftware charakterisiert werden. Eine Bildauswertung von mittels der Kamera 58, bzw. mittels der Defekterkennungseinheit 55 aufgenommener Bilder kann entweder onboard, d.h. direkt mit der Drohnensteuerung 60 erfolgen. Es ist aber auch denkbar, dass entsprechende Bilddaten oder Auswertedaten über die Datenschnittstelle 62 der Drohne 42 mit zuvor gespeicherten oder unabhängig hiervon erfassten Daten eines Defektdatensatzes der betreffenden Kraftfahrzeugkarosserie 2 abgeglichen werden. Jener Abgleich kann durch Kommunikation mit dem Prozessrechner erfolgen.
In Fig. 8 ist schließlich gezeigt, dass der Applikator 44 des mit einer eigenen Defekterkennungseinheit 55 ausgestalteten Drohne 42 eine Kennzeichnungssubstanz 12 zur Bildung einer Kennzeichnung 17 auf der Oberfläche im Bereich des Oberflächendefekts 16 des Werkstücks 1 platziert oder anbringt.
Das Flussdiagramm der Fig. 9 zeigt zumindest zwei Schritte des Verfahrens zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten 16. In einem ersten Schritt 100 werden einzelne oder sämtliche Oberflächendefekte 16 eines Werkstücks 1 ermittelt oder seitens einer gesonderten Defekterkennungseinheit 15 bereitgestellt. Die Ermittlung und Bereitstellung kann insbesondere mithilfe des Prozessrechners 20 erfolgen. In einem nachfolgenden Schritt 102 wird zumindest ein Oberflächendefekt 16 unter Verwendung eines an der flugfähigen Drohne 42 angeordneten Applikators 44, 48 zumindest temporär mit einer Kennzeichnung 17 versehen. Die Kennzeichnung 17 wird hierbei zumindest temporär aber physisch an der Oberfläche des Werkstücks 1 mit einer Kennzeichnungssubstanz angebracht oder aufgebracht. In einem optionalen weiteren Verfahrensschritt 104 kann der Oberflächendefekt 16 durch einen Mitarbeiter 11 manuell bearbeitet werden.
Es ist hierbei von Vorteil, wenn die Kennzeichnungssubstanz 12 ein Poliermittel 18 aufweist oder ein Poliermittel enthält, welches vom Mitarbeiter 11 unmittelbar für die Bearbeitung des Oberflächendefekts 16 verwendbar ist.
Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltungen der Entwicklung, zu welcher im Rahmen der Entwicklung weitere zahlreiche Varianten denkbar sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Entwicklung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine oder einige mögliche Implementierung(en) eines Ausführungsbeispiels auf. So können an der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Ansprüche definierten Schutzbereich oder dessen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste
Werkstück
Kraftfahrzeugkarosserie
Scaneinrichtung
Kamera
Fördereinrichtung
Förderstrecke
Förderrichtung
Portal
Positions- und/oder Lageerkennungseinheit
System zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten
Mitarbeiter
Kennzeichnungssubstanz
Defekterkennungseinheit
Oberflächendefekt
Kennzeichnung
Poliermittel
Datenschnittstelle
Prozessrechner
Einhausung
Öffnung
Öffnung
Positionsreferenz
Kennzeichnungsvorrichtung
Ladestation
Drohne
Applikator
Vorratsbehälter
Farbe
Druckluft-Applikator
Applikator
Teleskoparm
Tupfer Defekterkennungseinheit Kamera Drohnensteuerung Datenschnittstelle

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Vorrichtung zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten (16) eines Werkstücks (1), mit: einer flugfähigen Drohne (42), und einem an der Drohne (42) angeordneten Applikator (44; 48), welcher dazu ausgestaltet ist, einen Oberflächendefekt (16) des Werkstücks (1) zumindest temporär mit einer Kennzeichnung (17) zu versehen. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Kennzeichnung (17) eine Kennzeichnungssubstanz (12) aufweist, welche mittels des Applikators (44; 48) auf den oder an dem Oberflächendefekt (16) applizierbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Applikator (44; 48) dazu ausgestaltet ist, die Kennzeichnungssubstanz (12) in einem vorgegebenen geometrischen Muster um den Oberflächendefekt (16) herum auf das Werkstück (1) aufzutragen. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Applikator (44) einen Druckluft-Applikator (47) aufweist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Applikator (48) einen mit einem Tupfer (49) ausgestatteten Teleskoparm (49) aufweist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, wobei der Applikator (44; 48) einen Vorratsbehälter (45) für die Kennzeichnungssubstanz (12) aufweist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, wobei die Kennzeichnungssubstanz (12) ein Poliermittel (18) aufweist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die flugfähige Drohne (42) eine Drohnensteuerung (60) aufweist, mittels derer sich die Drohne (42) selbsttätig einem zu markierenden Oberflächendefekt (16) annähern kann. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die flugfähige Drohne (42) eine Datenschnittstelle (62) aufweist, über welche die Drohne (42) Positions- und/oder Lagekoordinaten eines zu kennzeichnenden Oberflächendefekts (16) erhält. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die flugfähige Drohne (42) eine Defekterkennungseinheit (55) aufweist, mittels welcher die Drohne (42) selbsttätig einen oder mehrere Oberflächendefekte (16) des Werkstücks (1) erkennt und/oder klassifiziert. System zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten (16) eines Werkstücks (1), einer Defekterkennungseinheit (15) zur Ermittlung oder Bereitstellung von Oberflächendefekten (16) und zur Erzeugung oder Bereitstellung eines die ermittelten Oberflächendefekte (16) enthaltenden Defektdatensatzes für das Werkstück (1), einer Positions- und/oder Lagebestimmungseinheit (9) für das Werkstück (1), welche dazu ausgebildet ist, eine momentane Position und/oder Lage des Werkstücks (1) zu bestimmen, und einer Vorrichtung (40) zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten (16) des Werkstücks (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche datentechnisch mit der Defekterkennungseinheit (15) und/oder mit der Positions- und/oder Lagebestimmungseinheit (9) gekoppelt ist. System nach Anspruch 11 , ferner mit einer Fördereinrichtung (5), entlang welcher das Werkstück (1) entlang einer Förderstrecke (6) und durch den Bereich einer Einhausung (30) bewegbar ist. System nach Anspruch 12, wobei im Bereich der Einhausung (30) mehrere Vorrichtungen (40) zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten (16) des Werkstücks (1) vorgesehen sind, welche dazu ausgestaltet sind, dass Werkstück (1) beidseits der Förderstrecke (6) gleichzeitig zu behandeln. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, wobei im Bereich der Einhausung (30) eine oder mehrere Positionsreferenzen (33) ortsfest angeordnet sind, bezüglich welcher sich die flugfähige Drohne (42) selbsttätig positioniert und/oder ausrichtet. Verfahren zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten (16) eines Werkstücks (1) mit den Schritten:
Ermittlung oder Bereitstellung von Oberflächendefekten (16) des Werkstücks (1),
Versehen zumindest eines Oberflächendefekts (16) mit einer zumindest temporären Kennzeichnung (17) unter Verwendung eines an einer flugfähigen Drohne (42) angeordneten Applikators (44).
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