DE102020215599A1

DE102020215599A1 - Vorrichtung zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten auf einem Werkstück

Info

Publication number: DE102020215599A1
Application number: DE102020215599.2A
Authority: DE
Inventors: Stephan Vent
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: STELLANTIS AUTO SAS, FR
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2022-06-15
Also published as: WO2022122200A1

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

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 Fehl- oder 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.
Figurenliste
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Entwicklung werden in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Systems zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten auf einem Werkstück,
2 eine schematische Darstellung einer mit mehreren Kennzeichnungsvorrichtungen versehenen Einhausung zur Kennzeichnung des Werkstücks,
3 eine schematische Darstellung einer eine flugfähige Drohne umfassenden Kennzeichnungsvorrichtung,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kennzeichnungsvorrichtung,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kennzeichnungsvorrichtung,
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kennzeichnungsvorrichtung,
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kennzeichnungsvorrichtung,
8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kennzeichnungsvorrichtung und
9 ein Flussdiagramm betreffend ein Verfahren zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten.

Detaillierte Beschreibung
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 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 2 schematisch dargestellte System 10 zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten 16 vorgelagert angeordnet sein. Die Defekterkennungseinheit 15 kann aber auch vollkommen separat von dem in 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 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 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 Auftragen 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 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 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 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 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 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 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 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

1: Werkstück
2: Kraftfahrzeugkarosserie
3: Scaneinrichtung
4: Kamera
5: Fördereinrichtung
6: Förderstrecke
7: Förderrichtung
8: Portal
9: Positions- und/oder Lageerkennungseinheit
10: System zur Kennzeichnung von Oberflächendefekten
11: Mitarbeiter
12: Kennzeichnungssubstanz
15: Defekterkennungseinheit
16: Oberflächendefekt
17: Kennzeichnung
18: Poliermittel
19: Datenschnittstelle
20: Prozessrechner
30: Einhausung
31: Öffnung
32: Öffnung
33: Positionsreferenz
40: Kennzeichnungsvorrichtung
41: Ladestation
42: Drohne
44: Applikator
45: Vorratsbehälter
46: Farbe
47: Druckluft-Applikator
48: Applikator
49: Teleskoparm
50: Tupfer
55: Defekterkennungseinheit
58: Kamera
60: Drohnensteuerung
62: Datenschnittstelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 3388781 A1 [0002]

Claims

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).