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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur lagegenauen Durchführung eines
Bearbeitungsprozesses an einer Kraftfahrzeugkomponente mittels eines Prozessroboters
sowie eine Vorrichtung, mit der das Verfahren durchgeführt werden
kann.
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Von
Prozessrobotern werden bei Bearbeitung vieler Stationen Korrekturen
hinsichtlich der Positionen und/oder der Prozessparameter benötigt, die von
der jeweiligen Komponente beziehungsweise dem jeweiligen Bauteil
oder dem Bauteilabschnitt abhängig
sind, und die bezüglich
der Fertigungstoleranzen in einer Fertigungscharge und zwischen
den verschiedenen Chargen variieren können. Es existieren Sensoriken,
die Daten, die für
die Bearbeitungsprozesse relevant sind, erfassen können und
diese vor Ort verarbeiten, sogenannte Führungssensoriken. Ferner kommen
beispielsweise mit 1D-Messtastern Vorrichtungen zum Einsatz, die
Daten an einem Bauteil aufnehmen können. Um eine bei der Herstellung eines
Kraftfahrzeugs eingesetzte Vielzahl an Robotern mit den entsprechend
dafür benötigten Daten versorgen
zu können,
müssen
sehr viele Sensoren verbaut werden, die bei einer hohen Roboterdichte ein
entsprechend großes
Investitionsvolumen bedeuten. Ferner gibt es Sensoriken und Konzepte
zur Qualitätsüberprüfung beim
Bearbeitungsprozess; dazu sind häufig
Messstationen vorhanden, die nach einem Bearbeitungs- oder Herstellungsprozess
die Maßhaltigkeit
von Bauteilen prüfen.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es wünschenswert, die automatisierte
Durchführung von
Bearbeitungsprozessen mittels Prozessrobotern dahingehend zu verbessern,
dass diese äußerst lagegenau
durchgeführt
werden können,
auch wenn in Folge von Fertigungstoleranzen oder bei verschiedenen
Chargen auftretende Abweichungen der Ist-Position einer Bearbeitungsstelle
von einer vorgesehenen Soll-Position an der Baukomponente vorliegen. Die
Maßnahmen
sollen kostengünstig
realisierbar sein und zu Verbesserung der Qualitätssicherung beitragen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Die
weitere Aufgabe der Schaffung einer Vorrichtung, mit der das Verfahren
durchgeführt
werden kann, wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
6 gelöst.
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Weiterbildungen
der jeweiligen Gegenstände
sind in den Unteransprüchen
ausgeführt.
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Eine
erste Ausführungsform
der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, mit dem ein Bearbeitungsprozess
an einer Kraftfahrzeugkomponente von einem Prozessroboter lagegenau
durchgeführt
werden kann, indem eine geeignete Messeinrichtung vor dem Bearbeitungsprozess
einen Bearbeitungspunkt oder einen Bearbeitungsbereich, beziehungsweise eine
Bearbeitungsbahn – also
jeweils eine Vielzahl von Punkten – vermisst, und indem die so
erfasste Ist-Position der Bearbeitungsstelle mit der in einer Datenverarbeitungseinheit
gespeicherten Soll-Position verglichen wird. Aus eventuell auftretenden
Abweichungen werden dann korrigierte Ansteuerungsparameter für den Prozessroboter
erstellt. Sowohl der Prozessroboter als auch die Messeinrichtung sind
dazu mit der Datenverarbeitungseinheit operativ gekoppelt, die die
Daten bezüglich
der Soll-Position des Bearbeitungspunkts an der Kraftfahrzeugkomponente
liefert. Diese Soll-Position ist dabei in Bezug auf ein Koordinatensystem
der Kraftfahrzeugkomponente festgelegt.
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Nachdem
die tatsächliche
Ist-Position des Bearbeitungspunkts durch die Messeinrichtung ermittelt
worden ist und in Bezug zu dem Koordinatensystem der Komponente
gesetzt wurde, übermittelt die
Messeinrichtung die im Zusammenhang mit der erfassten Ist-Position ermittelten
Daten einer Speichereinheit, die Teil der Datenverarbeitungseinheit sein
kann, und die diese Ist-Positionsdaten speichert. Darüber hinaus
führt die
Datenverarbeitungseinheit einen Vergleich zwischen den vorgegebenen Soll-Positionsdaten
und den erfassten Ist-Positionsdaten durch, so dass, auch wenn diese
nicht übereinstimmen,
der Bearbeitungsprozess lagegenau durchgeführt werden kann, indem korrigierte
Ansteuerungsparameter für
den Prozessroboter durch die Datenverarbeitungseinheit erstellt
werden. Die Daten über
die Koordinaten der Ist-Position beziehungsweise eine Abweichung
zwischen Soll- und Ist-Position werden in einer zentralen Datenbank
abgelegt, auf die die Prozessroboter zur Durchführung verschiedener Bearbeitungsprozesse
zugreifen können.
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In
einer Ausführungsform
des Verfahrens kann es günstig
sein, eine Vielzahl von Bearbeitungspunkten an der Komponente zu
erfassen, die von mehreren verschiedenen Prozessrobotern nachfolgend
zu bearbeiten sind, wobei das Ermitteln der Ist-Positionsdaten für alle Bearbeitungspunkte
vorab erfolgt, bevor der erste Bearbeitungsprozess durchgeführt wird.
Das „simultan” genannte
Ermitteln der Ist-Positionen der Bearbeitungspunkte kann durchaus
auch das Ermitteln verschiedener Bearbeitungspunkte nacheinander
umfassen, solange sämtliche Messprozesse
vor Beginn der Bearbeitungsprozesse erfolgen, das heißt, dass
die lagegenaue Durchführung
der Bearbeitungsprozesse an jedem der Bearbeitungspunkte erst dann
erfolgt, wenn sämtliche Ist-Positionsdaten
aller Bearbeitungspunkte an der Komponente ermittelt wurden. Vorteilhaft
können
bei dieser Ausführungsform
sämtliche
Bearbeitungsstellen einer Komponente unabhängig von den Prozessrobotern
vermessen werden.
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Hingegen
bietet eine alternative Verfahrensvariante, bei der die Messeinrichtungen
in eine Prozessstraße
aus mehreren Bearbeitungsstationen mit entsprechenden Prozessrobotern
integriert werden, also nicht vorab stattfinden, den Vorteil, dass
kein zusätzlicher
Platzbedarf für
eine separate Messstation entsteht. Erforderlich ist hierbei für die sukzessive
Ermittlung der Ist-Positionsdaten, dass ein nachfolgend zu bearbeitender
Bearbeitungspunkt jeweils in einer im Prozessverlauf zuvor durchlaufenen
Bearbeitungsstation von der Messeinrichtung zur Erfassung der Ist-Position
vermessen wurde. Gemäß dieser
Variante können
die über
die Bearbeitungsstationen verteilten Messeinrichtungen auch in bestehende Prozessstraßen Platz
sparend integriert werden.
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So
kann durch das lagegenaue Durchführen der
Bearbeitungsprozesse einerseits Material eingespart werden, falls
es sich bei dem Bearbeitungsprozess etwa um einen Auftragungsprozess
handelt, da nicht aus Sicherheitsgründen ein Bereich mit Material versehen
werden muss, der größer ist
als der tatsächliche
Bereich; andererseits kann auch die Prozesssicherheit gesteigert
werden, da die Komponente exakt dort bearbeitet wird, wo der Bearbeitungsbereich
tatsächlich
vorliegt.
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Um
eine Zuordnung der erfindungsgemäß erstellten
korrigierten Ansteuerungsparameter für die jeweilige Fahrzeugkomponente
zu erleichtern, kann bei der Ermittlung der Ist-Position auch eine
Kennung der Fahrzeugkomponente erfasst werden, wobei die Kennung
an der Fahrzeugkomponente vorliegt, und zusammen mit den Ist-Positionsdaten
gespeichert wird. Für
nachfolgende Bearbeitungsprozesse kann ein Prozessroboter mittels
der Kennung die korrigierten Ansteuerungsparameter für den zu
bearbeitenden Bearbeitungspunkt abrufen.
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Ferner
kann beim Erstellen der korrigierten Ansteuerungsparameter sowohl
die relative Lage der Kraftfahrzeugkomponente zu der Messeinrichtung als
auch die relative Lage der Kraftfahrzeugkomponente zu dem Prozessroboter
berücksichtigt
werden. Dazu findet beim Ermitteln der Ist-Position die Erfassung
von vorbestimmten Referenzpunkten an der Kraftfahrzeugkomponente,
deren Soll-Lagen im Koordinatensystem der Komponente bekannt sind
statt. Mit Hilfe dieser Referenzpunkte wird die relative Lage des
Koordinatensystems der Kraftfahrzeugkomponente in Bezug zu dem Koordinatensystem
der Messeinrichtung bestimmt. Analog erfolgt die Bestimmung der
relativen Lage des Koordinatensystems der Kraftfahrzeugkomponente
in Bezug zu dem Koordinatensystem des Prozessroboters bei der Durchführung des
Bearbeitungsprozesses durch die Erfassung der Referenzpunkte an
der Kraftfahrzeugkomponente. Durch einfache Koordinatentransformation können die
in der Messeinrichtung erfassten Positionsdaten in das Koordinatensystem
des Prozessroboters übertragen
werden, so dass dieser exakt den Bearbeitungsbereich unabhängig von
der Raumlage der Komponente im Arbeitsbereich finden kann.
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Gegebenenfalls
kann alternativ zu dieser globalen Lageerkennung auch der Einsatz
einer reproduzierbaren Aufnahme für die Kraftfahrzeugkomponente
vorgesehen sein, die deren relative Lage sowohl in Bezug zu der
Messeinrichtung als auch zu dem Prozessroboter festlegt. Unter Umständen können auch
Messmerkmale für
die globale Lageerkennung, etwa die Referenzpunkte, mit der Messeinrichtung
mit Korrekturdaten versehen werden, so dass tatsächlich auch eine Ist-Position
der Referenzpunkte festgestellt wird.
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Die
Geschwindigkeit, mit der die Messungen für die Bearbeitungsbereiche
durchgeführt
werden, ist nicht mehr von der Prozessgeschwindigkeit abhängig, so
dass die Taktzeit zur Produktion der Komponente nicht erhöht werden
muss, Messung und Bearbeitung laufen parallel ab. Zudem können die
vorab erfassten Ist-Positionsdaten, beziehungsweise die entsprechenden
korrigierten Ansteuerungsparameter, die zugeordnet zur entsprechenden
Komponente in der Datenbank gespeichert sind, mehrfach auch von
verschiedenen Prozessrobotern genutzt werden, so dass redundante
Messungen vermieden werden. Ferner ist die Weiternutzung der erhaltenen
Messdaten in weiteren Qualitätssicherungssystemen
möglich,
die quasi einen Blick „unter
die Oberfläche” erlauben.
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Eine
Vorrichtung, die zur Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet ist, umfasst daher eine oder mehrere Messeinrichtungen,
die geeignet sind, Ist-Positionen von Bearbeitungspunkten in Bezug
zu dem Koordinatensystem der Kraftfahrzeugkomponente zu ermitteln,
sowie eine Speichereinheit, die mit der Messeinrichtung gekoppelt
ist, und in der die Ist-Positionsdaten gespeichert werden. Ferner
umfasst die Vorrichtung eine Datenverarbeitungseinheit, die den
Vergleich der Ist-Positionsdaten mit den Soll-Posi tionsdaten des
Bearbeitungspunkts durchführt,
die auch in Bezug zu dem Koordinatensystem der Kraftfahrzeugkomponente
bereitgestellt sind. Ferner weist die Vorrichtung einen oder mehrere
Prozessroboter auf, die den Bearbeitungsprozess durchführen, und
die mit der Datenverarbeitungseinheit gekoppelt sind. Diese ist
so konfiguriert, dass sie korrigierte Ansteuerungsparameter für den Prozessroboter
erstellt, wenn festgestellt wird, dass eine Abweichung zwischen
der Ist-Position und der Soll-Position vorhanden ist. Gesteuert
durch die korrigierten Ansteuerungsparameter können die Prozessroboter den
jeweiligen Bearbeitungsprozess lagegenau durchführen.
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Mit
einer solchen Vorrichtung werden die Investitionskosten für die erforderliche
Sensorik deutlich gesenkt, es können
zudem auch Aufgaben der Qualitätssicherheit
im Rahmen der von der Messeinrichtung durchgeführten Messungen erfüllt werden, um
das Potential der vorhandenen Messeinrichtung voll auszunutzen.
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Dies
betrifft insbesondere auch eine Ausführungsform der Vorrichtung,
die zur Bearbeitung einer Vielzahl von Bearbeitungspunkten an der
Komponente, etwa eines ausgedehnteren Bearbeitungsbereichs oder
einer Bearbeitungsbahn vorgesehen ist, und dazu eine Mehrzahl von
Bearbeitungsstationen aufweist, die jeweils mit einem oder mehreren
Prozessroboter(n) zur Bearbeitung der Bearbeitungspunkte ausgestattet
sind. Für
die Fülle
an Bearbeitungspunkten weist die Vorrichtung mehrere Messeinrichtungen
auf, die entweder in einer zentralen Messstation stromaufwärts zu den
Bearbeitungsstationen angeordnet sind, oder die dezentral über die Bearbeitungsstationen
verteilt angeordnet sind, wobei im letzteren Fall die zur Ermittlung
des jeweiligen Bearbeitungspunkts vorgesehene Messeinrichtung jeweils
in einer Bearbeitungsstation angeordnet ist, die stromaufwärts zu der
Bearbeitungsstation liegt, in der der jeweilige Bearbeitungspunkt
durch den jeweiligen Prozessroboter bearbeitet wird.
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Um
die vorteilhafte Speicherung und Zuordnung der Ist-Positionsdaten
beziehungsweise Abweichungen oder korrigierten Ansteuerungsparameter mit
der zugehörigen
Kraftfahrzeugkomponente bereitzustellen, weist die Vorrichtung zumindest
zwei Erfassungseinrichtungen auf, mit denen eine Kennung, die an
der Fahrzeugkomponente vorliegt, erfasst werden kann. Eine der Erfassungseinrichtungen
ist dabei den Messeinrichtungen, beziehungsweise der Messstation
zugeordnet und zum Speichern der erfassten Kennung zusammen mit
den Ist-Positionsdaten mit der Speichereinheit gekoppelt. Eine zweite
Erfassungseinrichtung ist jeder Bearbeitungsstation oder den Prozessrobotern
zugeordnet, die ebenfalls mit der Speichereinheit gekoppelt ist,
so dass die Bearbeitungsstation bezie hungsweise die Prozessroboter
mittels der Kennung die korrigierten Ansteuerungsparameter abrufen
können.
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Um
die globale Lageerkennung, beziehungsweise Lagekorrektur durch die
Koordinatentransformation bei erfasster relativer Lager des Koordinatensystems
der Fahrzeugkomponente im Koordinatensystem der Messeinrichtung
beziehungsweise des Prozessroboters, durchführen zu können, umfasst die Vorrichtung
zumindest zwei Sensoreinrichtungen, mit der die Referenzpunkte an
der Kraftfahrzeugkomponente erfasst werden können, und die jeweils mit der
Datenverarbeitungseinheit gekoppelt sind. Eine Sensorvorrichtung
ist dabei der Messeinrichtung beziehungsweise der Messstation zugeordnet,
die zweite Sensoreinrichtung ist dem jeweiligen Prozessroboter,
beziehungsweise der Bearbeitungsstation zugeordnet, so dass jeweils
mittels der erfassten Referenzpunkte die relativen Lagen des Kraftfahrzeug-Komponentenkoordinatensystems
in Bezug zu den Koordinatensystemen von Messeinrichtungen, beziehungsweise
Prozessroboter bestimmt werden können.
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Die
zum Speichern der Messdaten und der Komponentenkennung vorgesehene
Speichereinheit kann Teil der Datenverarbeitungseinheit sein.
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Diese
und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung
unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt.
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Der
Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der
Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Gegenstände oder
Teile von Gegenständen,
die im Wesentlichen gleich oder ähnlich
sind, können
mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Prozessstraße mit einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 eine
schematischer Darstellung einer Prozessstraße mit einer weiteren Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3 eine
schematischer Darstellung der Verfahrensschritte zweier Vorrichtungs stationen,
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4 ein
Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die
Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Durchführung von
robotergesteuerten Bearbeitungs- und Montageprozessen an Fahrzeugkarosserien
beziehungsweise Fahrzeugen im Rohbau und in der Endmontage.
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Nachfolgend
wird anhand der 1 bis 3 die Erfindung
am Beispiel der Bearbeitung eines Kraftfahrzeugs 5 beschrieben,
das (in 1 und 2) in einer
Prozessstraße
mit drei Bearbeitungsstationen 10, 20, 30 von
Prozessrobotern 11, 12, 21, 22, 31, 32 (schraffiert
dargestellt) bearbeitet und von Messrobotern 1, 2, 3 vermessen
werden. In 1 ist die Ausführungsform
der Vorrichtung gezeigt, in der die Messroboter 1, 2, 3 dezentral über die
Bearbeitungsstationen 10, 20, 30 verteilt
sind und jeweils den Prozessrobotern der nachfolgenden Bearbeitungsstationen
korrigierten Ansteuerungsparameter zur Verfügung stellen. Der in der Bearbeitungsstation 10 vorhandene
Messroboter 1 ist zwischen zwei Prozessrobotern 11, 12 angeordnet
und vermisst eine erste Bearbeitungsstelle des Kraftfahrzeugs 5,
und stellt die daraus resultierenden, gegebenenfalls korrigierten
Ansteuerungsparameter gemäß der von
dem Messroboter ausgehenden Pfeile den nachfolgenden Prozessrobotern 21 und 31 in
den Stationen 20 und 30 zur Bearbeitung der Bearbeitungsstelle
bereit. Entsprechendes gilt für
den in der zweiten Bearbeitungsstation 20 angeordneten
Messroboter 2, der eine weitere Bearbeitungsstelle vermisst
und die erforderlichen Ansteuerungsparameter für die Prozessroboter 22 und 32 erstellt.
Die stationäre
Messtechnik 4 in Station 20 kann zur Erfassung
der vorbestimmten Referenzpunkte am Fahrzeug 5 zur globalen
Lageerkennung eingesetzt werden, die bei der Ansteuerung der Prozessroboter 31, 32,
wie durch die gestrichelten Pfeile angedeutet, berücksichtigt
wird.
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In 2 ist
die Vorrichtungsvariante mit einer zentral vorgeschalteten Messstation 6 dargestellt.
In der Messstation 6 erfassen zwei Messroboter 1, 2 vorab
sämtliche
Bearbeitungsstellen am Fahrzeug 5, die in den nachfolgenden
Bearbeitungsstationen 10, 20, 30 mit
den entsprechenden Robotern 11, 12, 21, 22, 31, 32 bearbeitet
werden. Entsprechend der eingezeichneten Pfeilen werden (korrigierte)
Ansteuerungsparameter für
alle Prozessroboter 11, 12, 21, 22, 31, 32 bereitgestellt,
die auf den durch die Messroboter 1, 2 in der
Messstation 6 erfassten Ist-Positionen aller Bearbeitungsstellen
des Fahrzeugs 5 basieren.
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3 verdeutlicht
die Kommunikation zwischen der Messstation, der Datenverarbeitungseinheit
DV und der Bearbeitungsstation. An der Messstation wird die Ist-Position
einer Bearbeitungsstelle erfasst und nach Vergleich mit der Soll-Position
in Form von korrigierten Ansteuerungsparametern KAP zusammen mit
einer ebenfalls in der Messstation 6 durch eine geeignete
Erfassungseinrichtung erfasste Fahrzeugkennung FZID in der Datenverarbeitungseinheit
DV, insbesondere einer Speichereinheit derselben, in einer Datenbank
gespeichert. Die Erfassung der Fahrzeugkennung FZID kann etwa durch eine
Funkwellenfrequenzidentifizierung RFID erfolgen oder es kann als
Kennung ein Barcode BC oder ein Data Matrix Code DMC verwendet werden,
der an dem Fahrzeug vorliegt. Auf der Seite der Bearbeitungsstation
wird das Fahrzeug ebenfalls über
die Kennung FZID identifiziert und diese wird durch den Prozessroboter
PRS beziehungsweise durch dessen programmierbare Steuerung SPS herangezogen,
um die zu dem Fahrzeug gehörigen
korrigierten Ansteuerungsparameter KAP abzurufen.
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Anhand
dem in 4 dargestellten Verfahrensfließschema wird das erfindungsgemäße Verfahren
am Beispiel der Durchführung
einer Nahtabdichtung NAD detailliert dargelegt. Um den Bearbeitungsprozess
der Nahtabdichtung ordnungsgemäß durchführen zu
können,
muss der Prozessroboter Informationen über die Raumlage des zu bearbeitenden
Bereiches der Fahrzeugkarosserie haben. Wenn der Roboter im vorliegenden
Beispiel der Nahtabdichtung NAD eine Klebstoffraupe auf die Karosserie
auftragen soll, muss die genaue Kontur der Auftragsfläche im Koordinatensystem
des Roboters bekannt sein. Dazu ist aus dem CAD-Modell der Karosserie die
Soll-Lage der NAD-Auftragsbahn im Fahrzeugkoordinatensystem FKS
bekannt.
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Wenn
die Fahrzeugkarosserie in die NAD-Auftragsstation einfährt, wird
zunächst
die Lage des Fahrzeugkoordinatensystem FKS im Arbeitsraum der NAD-Auftragsroboter
bestimmt (in der Figur nicht dargestellt). Hierzu werden in der
NAD-Station die Raumlagen der vorbestimmten Referenzpunkte an der
Karosserie angemessen, deren Soll-Lagen im Fahrzeugkoordinatensystem
FKS ebenfalls aus CAD bekannt sind (globale Lagekorrektur in CAPMES (Car
Body Position Measurement System). Aus den Messwerten dieser Referenzpunkte
wird die Ausrichtung des Fahrzeugkoordinatensystems FKS im Arbeitsraum
der NAD-Auftragsroboter respektive deren Koordinatensystem berechnet.
Ist die Relativlage des Fahrzeugkoordinatensystems FKS im Arbeitsraum
der NAD-Auftragsroboter bekannt, so kann durch Koordinatentransformation
die Soll-Lage der NAD-Auftragsbahn im Arbeitsraum der NAD-Roboter berechnet
werden. Da sich die Referenzpunkte außen an der Karosserie befinden,
können
durch Ungenauigkeiten der Einzelkomponenten bzw. beim Zusammenfügen von
Einzelkomponenten in Bereichen zwischen diesen Referenzpunkten Abweichungen von
der erwarteten Soll-Form beziehungsweise der Soll-Positionen auftreten,
die zur Folge haben können,
dass die „reale” NAD-Auftragsbahn,
also deren Ist-Position, von der aus den Referenzpunkten ermittelten
Soll-Lage der NAD-Auftragsbahn
abweicht. Solche Abweichungen werden im Wesentlichen in einem Bereich
von etwa ein bis zwei Millimeter liegen. Um sicherzustellen, dass
dennoch die Nahtabdichtung NAD im „richtigen” Bereich aufgetragen wird, wird
im Stand der Technik daher ein Überschuss
an NAD-Material in einem größeren Bereich
als erforderlich aufgetragen, um die Abweichung zu kompensieren.
Dies soll erfindungsgemäß vermieden,
zumindest soll der zu verwendende Überschuss reduziert werden.
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Zusätzlich zur
Messung der Referenzpunkte werden daher erfindungsgemäß zusätzliche
(lokale) Messungen durchgeführt,
um die Ist-Lage der NAD-Auftragsbahn mit höherer Genauigkeit zu bestimmen.
Auf diese Weise wird die Ist-Lage der NAD-Auftragsbahn in dem durch
die Referenzpunkte definierten Fahrzeugkoordinatensystem FKS bestimmt,
wie als zweiter Schritt in 4 aufgeführt ist. Für jede Karosserie,
die die Messstation passiert, werden die gemessenen Koordinaten
der NAD-Auftragsbahn (oder die Abweichungen zwischen Soll- und Ist-Lage)
gespeichert, d. h. in einer zentralen Datenbank abgelegt. Für den Fall,
dass die festgestellte Ist-Position mit der Soll-Position der NAD-Auftragsbahn übereinstimmt,
erfolgt die lagegenaue NAD-Auftragung durch die in der SPS hinterlegten Ansteuerungsparameter
für die
Soll-Position. So wird lediglich, wenn die Karosserie in die NAD-Auftragsstation
einfährt,
durch eine Messung der Referenzpunkte die Lage des Fahrzeugkoordinatensystems FKS
im Arbeitsraum der NAD-Roboter bestimmt.
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Stimmt
die Ist-Position der NAD-Auftragsbahn nicht mit der Soll-Position überein,
so werden die Ansteuerungsparameter für die NAD-Auftragsroboter entsprechend
der Abweichung korrigiert, so dass die NAD-Auftragung lagegenau
entsprechend der Ist-Position der NAD-Auftragsbahn durch den NAD-Auftragsroboter
erfolgt.
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Die
erfindungsgemäßen (lokalen)
Messungen müssen
nicht an derjenigen Arbeitsstation, hier der NAD-Auftragsstation,
durchgeführt
werden, an der die Positionswerte benötigt werden. Vielmehr können diese
lokalen Positionswerte an einer beliebigen Stelle der Produktionsstraße erfasst
und in einer zentralen Datenbank abgelegt werden, von wo sie von
den Bearbeitungsstationen abgerufen werden können.
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In
einer zentralen (vgl. 2) oder dezentralen (vgl. 1)
Messstation werden also mit Hilfe von Messeinrichtungen wie der
Messroboter Funktionsmaße
der Karosserie gemes sen, und auf Basis dieser Messungen werden Korrekturen
für die
Ansteuerungsparameter an die Bearbeitungsstationen etwa die NAD-Applikationsroboter übertragen.
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Zusätzlich zur
Ist-Lage der NAD-Auftragsbahn im vorliegenden Beispiel können beliebige
weitere produktionsrelevante Parameter der Fahrzeugkarosserie messtechnisch
bestimmt werden. Diese Parameter werden alle in der zentralen Datenbank abgelegt.
Jede Bearbeitungs- und Montagestation hat Zugriff auf diese zentrale
Datenbank und kann für eine
gegebene zu bearbeitende Karosserie die ermittelten Abweichungen
der für
diese Station relevanten Parameter abrufen und für den jeweiligen Bearbeitungs-
bzw. Montageschritt an dieser Karosserie berücksichtigen. So können Messdaten,
die einmal gewonnen wurden, vorteilhaft für unterschiedliche Bearbeitungsprozesse,
d. h. auch in verschiedenen Prozessstufen wiederverwendet werden.
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Wird
eine zentrale Messstation (vgl. 2) eingesetzt,
bei der die Messung in einer separaten Station durchgeführt wird,
so muss diese vor der ersten Arbeitsstation, beispielsweise der
NAD-Auftragsstation) aufgebaut sein. Sowohl die Messstation als auch
die NAD-Stationen
können
durch Messung der Referenzpunkte die Lage der Karosserie im Raum
ermitteln („globale
Lagekorrektur”).
Das Messen der gewünschten
Parameter, wie etwa der Lage der NAD-Nahtkontur, kann in Bezug auf
die „globale
Lagekorrektur” erfolgen,
wobei sich die Offsetwerte auf die gemessenen Lagevektoren der Karosserien
beziehen. Auch ist ein Messen von Korrekturwerten für die Lageerkennung
und der Flanschlage möglich. Generell
werden alle Daten in einer (zentralen) Datenbank zusammen mit der
Fahrzeugkennung, etwa dem DM-Code der Karosserie gespeichert, so
dass jede NAD-Auftragsstation
die relevanten Daten aus der Datenbank abfragen und so die Korrekturen
bestimmen beziehungsweise durchführen
kann. Die Anwendung der Korrekturen benutzt die Lageerkennung in
der NAD-Station, z. B. als Baseverschiebung, und die Korrekturoffsets
als Punkteverschiebung. Denkbar ist zudem, dass auch die Lageerkennung zuverlässiger wird,
wenn die Messmerkmale vorher absolut vermessen werden. Der Hauptvorteil
der zentralen Messstation liegt darin, dass man unabhängig von
anderen (Prozess-) Robotern in ”Ruhe” messen
kann, es kommt nicht zu wechselseitigen Verriegelungen mit den Prozessrobotern.
Allerdings erfordert eine zentralen Messstation einen erhöhten Platzbedarf,
da vor der ersten Bearbeitungsstation die Karosserie zwischenpositioniert
werden muss, bis die Messungen erfolgen können.
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Die
dezentrale Messstation (vgl. 1) hingegen,
bei der die Messungen gemeinsam mit anderen Bearbeitungs-Montageschritten
durchgeführt werden,
indem beispielsweise ein Messroboter in einem „Freiraum” einer NAD-Auftragsstation
angeordnet ist, integriert so mit mehrere Messroboter in die Bearbeitungsstationen,
die vor dem interessierenden Prozessroboter, etwa dem NAD-Auftragsroboter,
stehen. Diese Messroboter messen analog der zentralen Messstation
die Werte mit Bezug auf die Lageerkennung der jeweiligen Station
und übermitteln
die Korrekturwerte ebenfalls in die Datenbank. Der Applikationsroboter
(hier der NAD-Auftragsroboter) erhält die benötigten Werte und wendet sie
an. Mit der dezentralen Lösung
kann die Messaufgabe einfach auch bei begrenztem Bauraum implementiert
werden, ohne dass zusätzliche
Taktzeit im Herstellungsprozess verbraucht wird. Allerdings können hier
unter Umständen
nicht alle benötigten
Bearbeitungsbereiche jederzeit erreicht beziehungsweise vermessen werden,
so dass der Messroboter gegebenenfalls warten muss, bis die Applikationsroboter
den Platz freimacht.
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Ferner
ist bei der Verwendung einer zentralen Messstation darauf zu achten,
dass sie an einer Stelle im Prozess integriert wird, in deren Folge
die Karosserie beziehungsweise die relevanten, zu messenden Bereiche
keine starken Änderungen
mehr erfahren. Beispielsweise bewirkt der NAD-Auftrag keine „Umformung” der Karosserie
mehr, während
etwa beim MIG/MAG Schweißen
durch den Wärmeverzug Formveränderungen
hervorgerufen werden können, die
zu einer mehr oder weniger starken Bewegung der NAD-Stellen führen. Ist
der Schweißvorgang
hingegen einmal abgeschlossen, so kann man die Karosserie als quasi
statisches Gebilde sehen, das demzufolge separat vermessen werden
kann, und dessen Daten später
verwendet werden können. Dazu
ist für
die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer zentralen Messstation die Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit
der Lageerkennung in den NAD-Stationen und auch in den Messstationen
erforderlich. Indem die Messwerte in Bezug auf die Lageerkennung „fixiert” werden
können,
können
sie auch in die verschiedenen Stationen übertragen werden.
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Die
zu vermessenden Parameter wie im Beispiel die NAD-Nähte können Baugruppen
in der Karosserie zugeordnet werden. Unterschiedliche Baugruppen
können
in unterschiedlichen Prozessstufen gemessen werden. Die Einzelparameter
auf einer Baugruppe können
auch gemessen werden, bevor die Baugruppe als Ganzes in die Karosserie
eingebaut wird. Durch Relativmessung der Lage der Baugruppe in der
Karosserie kann man die Lage der Parameter in der Karosserie ermitteln.
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Geeignete
Messmittel für
die Messeinrichtungen der zentralen oder dezentralen Messstation umfassen
Lasertracker und Flächenscanner,
Triangulation, robotergeführte
Mess-Taster und
optische 3D-Messköpfe,
CCD-Kameras (2D) mit Bildauswertungsalgorithmen zur Realisierung
messtechnischer Aufgaben.
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Ferner
kann die reale, d. h. Ist-Bearbeitungsstelle ermittelt werden, indem
man entweder die kompletten Bearbeitungsstelle oder lediglich repräsentative
Abschnitte der zu applizierenden Bearbeitungsstelle abscannt und
daraus die Korrekturparameter ermittelt.