FR2754743A1 - Procede et installation de poudrage electrostatique - Google Patents

Abstract

Procédé de poudrage électrostatique d'un objet (3, 3') en matériau plastique à l'aide d'au moins un projecteur (4) porté par un robot (5) caractérisé en ce qu'il consiste à découper la trajectoire dudit projecteur dans l'espace en plusieurs passes et à définir, pour chaque passe, le débit de poudre projetée et la haute tension appliquée en fonction de la géométrie et de la conductivité dudit objet. L'installation comprend des moyens de calcul (15) et de commande du projecteur (4), du robot (5), d'un dispositif d'alimentation (7) et d'un générateur de haute tension (9), ces moyens permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention.

Description

L'invention a trait à un procédé et à une installation de poudrage électrostatique.

Dans une installation de poudrage électrostatique, un produit de revêtement pulvérulent, tel qu'une poudre acrylique ou polyuréthanne, est projeté sur un objet grâce à un projecteur qui porte, ou au voisinage duquel est disposée, une électrode de charge portée à une haute tension positive ou négative. Lorsqu'on cherche à revêtir des objets en matériau plastique, tels que, notamment, des éléments de carrosserie de véhicule automobile, il s'avère que la qualité du revêtement n'est pas constante, car des phénomènes d'accumulation de la poudre se produisent dans certaines zones des objets, ce qui induit un aspect non satisfaisant des pièces revêtues et un coût de retraitement important. Ce phénomène est particulièrement sensible lorsque les objets en matériau plastique considérés sont conducteurs, par exemple dans le cas où ils sont chargés avec des particule-s conductrices de l'électricité, comme des fibres de carbone ou d'autres matériaux, dans le cas où ils comportent une armature métallique ou dans le cas où les systèmes de résine utilisés incluent des résines conductrices.

En effet, dans ce cas, la répartition des particules conductrices à l'intérieur du corps de l'objet n'est pas nécessairement uniforme et dépend du processus de moulage de l'objet et de l'homogénéité relative du matériau de moulage utilisé pour sa fabrication. Cette différence de conductivité des pièces est de nature à influer sur la répartition du champ électrostatique créé entre l'électrode de charge et l'objet, de sorte que l'écoulement des particules de poudre entre le projecteur et l'objet en est perturbé.

L'invention vise à résoudre ces problèmes et à proposer un procédé de poudrage électrostatique permettant un revêtement uniforme des objets en matériau plastique à traiter.

Dans cet esprit, l'invention concerne un procédé de poudrage électrostatique d'un objet en matériau plastique à l'aide d'au moins un projecteur porté par un robot, caractérisé en ce qu'il consiste à découper la trajectoire dudit projecteur dans l'espace en plusieurs passes et à définir, pour chaque passe, le débit de poudre projetée et la haute tension appli quée en fonction de la géométrie et de la conductivité dudit objet.

Grâce à l'invention, les paramètres essentiels du poudrage sont asservis à deux éléments susceptibles d'influer sur la qualité du revêtement. En effet, grâce à l'invention, on peut tenir compte d'une augmentation de la conductivité de la pièce pour réduire la valeur de la haute tension appliquée et/ou le débit de poudre, de telle sorte que la quantité de poudre déposée par unité de surface demeure sensiblement constante. De la même manière, en fonction de la géométrie et, par exemple, de la largeur de la pièce à revêtir lors de chaque passe du projecteur, on peut augmenter ou diminuer le débit de poudre et/ou la haute tension appliquée. I1 s'est avéré en pratique que, grâce à l'invention, le poudrage électrostatique de pièces complexes telles que des portes ou des hayons de véhicules automobiles est satisfaisant et que les pièces obtenues grâce au procédé de l'invention n'ont pas besoin d'être retouchées, ce qui permet un gain substantiel de productivité.

Selon un aspect avantageux de l'invention, le procédé consiste aussi à détecter la valeur de la conductivité de l'objet au voisinage d'une cabine de poudrage. Ainsi, les paramètres de poudrage peuvent-ils être déterminés en fonction de la conductivité effective de la pièce qui est susceptible de varier à cause des aléas du processus de moulage et, en particulier, de la répartition des fibres conductrices dans une résine isolante ou de la prise de la résine autour d'une armature.

Selon un aspect particulièrement avantageux de l'invention, le procédé consiste aussi à reconnaître l'objet à revêtir en comparant une image de cet objet, obtenue par une caméra placée au voisinage d'une cabine de poudrage, et une image stockée dans une mémoire, en procédant à la soustraction numérique des images et au comptage du nombre de pixels restants. Grâce à cet aspect de l'invention, la géométrie exacte de la pièce à revêtir peut être déterminée avec précision à partir des images stockées en mémoire. La comparaison des deux images par soustraction numérique permet de déterminer l'incertitude de la mesure effectuée par la prise de l'image grâce à la caméra. Lorsque cette incertitude est acceptable, c'est-à-dire lorsque le nombre de pixels restants est faible, on peut être certain qu'un objet a effectivement été reconnu alors que, si le nombre de pixels restants est trop important, une comparaison avec une autre image stockée en mémoire doit être effectuée. Cette reconnaissance précise des objets à revêtir est particulièrement intéressante lorsque plusieurs objets de formes relativement proches sont peints sur une même ligne de poudrage. Par exemple, lorsque différents hayons arrière de véhicules correspondants à une même ossature avec des variantes de forme propres à chaque constructeur automobile sont peints sur une même chaîne de poudrage, leurs différences de forme sont relativement faibles et le procédé de l'invention permet de les reconnaître avec une grande précision. Grâce à cet aspect de l'invention, l'asservissement des paramètres de poudrage à la géométrie de la pièce peut être précis et efficace.

L'invention concerne aussi une installation permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention et, plus spécifiquement, une installation de poudrage électrostatique d'un objet en matériau plastique à l'aide d'au moins un projecteur porté par un robot, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour découper la trajectoire dudit projecteur dans l'espace en plusieurs passes et des moyens de calcul aptes à définir, pour chaque passe, le débit de poudre projetée et la haute tension appliquée en fonction de la géométrie et de la conductivité dudit objet.

Selon un aspect avantageux de l'invention, l'installation comporte des moyens de reconnaissance de l'objet à revêtir comprenant une caméra, placée au voisinage d'une cabine de poudrage, ladite caméra étant associée à des moyens de calcul aptes à comparer une image obtenue par ladite caméra et une image stockée dans une mémoire en procédant à la soustraction numérique desdites images et au comptage des pixels restants.

Cet aspect de l'invention garantit une reconnaissance optimale des objets susceptibles d'être revêtus.

Selon un autre aspect avantageux de l'invention, l'installation comprend des moyens de rétro-éclairage de l'objet lors de son passage à proximité de la caméra, de telle sorte que l'image acquise par la caméra est celle de l'ombre dudit objet.

Cet aspect de l'invention permet d'affranchir la résolution de la caméra des problèmes liés aux différences de couleurs possibles de l'objet à revêtir. Ainsi, par exemple, lorsque l'objet à revêtir est de couleur claire et passe devant un fond clair, il peut ne pas être facile à distinguer. Grâce au rétroéclairage, l'image perçue par la caméra est identique quelle que soit la couleur de l'objet.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'une installation de poudrage électrostatique et de son procédé de mise en oeuvre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue en perspective schématique d'une installation de poudrage de hayons de véhicules automobiles
- la figure 2 est une représentation de la trajectoire d'un projecteur par rapport à un hayon devant être revêtu dans l'installation de la figure 1
- la figure 3 est une représentation du procédé de soustraction numérique utilisé dans une variante avantageuse de l'invention dans un premier cas de comparaison et
- la figure 4 est une figure analogue à la figure 3 dans un second cas de comparaison.

Une cabine 1 de poudrage électrostatique, représentée en traits mixtes, est associée à un convoyeur 2 pour le déplacement de hayons 3 ou 3' de véhicules automobiles devant être revêtus au moyen d'un projecteur électrostatique 4 porté par un robot multi-axes 5. Le projecteur peut être du type pneumatique ou rotatif et le robot pourrait aussi être constitué par un réciprocateur animé de mouvements essentiellement verticaux. Le projecteur 4 est alimenté en produit de revêtement pulvérulent à partir d'un réservoir 6 et d'un dispositif d'aspiration à
Venturi 7 à travers un conduit souple 8. Une électrode 4a du projecteur 4 est associée à un générateur de haute tension 9 auquel elle est reliée par un câble 10. Une unité de contrôle 15 est apte à piloter le dispositif d'aspiration 7 et le générateur 9. L'unité 15 commande aussi les mouvements du robot multi-axes 5.

A la figure 2, on a représenté en traits pointillés la trajectoire T que doit effectuer le projecteur 4 du robot 5 par rapport au hayon 3 pour revêtir sensiblement toute sa surface.

Conformément à l'invention, la trajectoire T est découpée en plusieurs passes référencées tl, t2, t3, t4, t5, t6, t7 etc...

Chaque passe ti correspond à une configuration particulière du hayon 3. Ainsi, la passe t1 correspond au revêtement de la partie supérieure du hayon 3 dont la hauteur H est de l'ordre de 10 cm et la longueur L1 est de l'ordre de 1 m. La surface à revêtir dans ce cas est une surface allongée relativement étroite. Cependant, cette surface comprend deux bordures qui correspondent respectivement au bord supérieur du hayon 3 et au bord supérieur de l'emplacement de la vitre du hayon et il convient d'éviter l'accumulation de poudre sur ces bordures par effet de bord. Au contraire, dans les passes t6 et t7 la largeur du jet de poudre projeté doit être maximum pour recouvrir la plus grande surface possible de la partie pleine du hayon. Dans ce dernier cas, le débit de poudre doit donc être maximum alors que la haute tension utilisée est à une valeur élevée. Pour les trajectoires tl, t2 et t4, le débit de poudre ne doit pas être trop important pour éviter l'accumulation de poudre sur les bordures.

La conductivité du hayon 3 n'est pas forcément homogène.

En particulier, il est possible que la conductivité soit plus importante dans les parties les moins massiques, c'est-à-dire dans la zone supérieure du hayon. Ceci peut être dû à la répartition des particules conductrices à l'intérieur de la résine isolante utilisée pour le moulage du hayon, à l'utilisation d'armatures conductrices réparties de façon plus ou moins uniforme dans le hayon ou à la répartition de la résine autour de ces armatures. Dans ce cas, si la conductivité est plus importante dans la partie supérieure du hayon, le débit de poudre projeté est défini avec une valeur relativement faible et la haute tension appliquée a aussi une valeur relativement faible.

De plus, selon un aspect avantageux de l'invention, on peut prévoir que la vitesse de balayage du robot 5, c'est-adire la vitesse de déplacement du projecteur 4 par rapport au hayon 3, est établie à une valeur relativement élevée, de telle sorte que la quantité de poudre déposée par unité de surface dans cette partie du hayon n'est pas trop importante.

Au contraire, si la conductivité dans la partie inférieure du hayon est plus faible, on choisit des valeurs plus élevées du débit de poudre projetée et de la haute tension appliquée.

On peut en outre prévoir que la vitesse de balayage du robot est dans ce cas plus faible.

Ainsi, l'invention permet d'optimiser les paramètres de poudrage en fonction des conditions réelles d'application telles qu'elles sont définies par l'objet à revêtir lui-même.

Selon un aspect avantageux de l'invention, une sonde 16 est prévue au voisinage de la cabine 1, cette sonde étant apte à déterminer la valeur de la conductivité de l'objet 3. Cette sonde peut être réalisée à partir de l'utilisation de rayons a ou ss ou sur tout autre principe. La sonde 16 peut être mobile afin de déterminer la conductivité du hayon 3 en différents points de celui-ci. Elle peut aussi être fixe, auquel cas une valeur moyenne de conductivité est déterminée pour chaque hayon 3, cette valeur pouvant varier d'un hayon à l'autre.

Selon un autre aspect avantageux de l'invention, l'installation comprend une caméra 17 qui, comme la sonde 16, est reliée à l'unité de contrôle 15. La caméra est placée au voisinage de la cabine 1 et disposée en regard d'un écran 18 de couleur claire qui est éclairé grâce à une source de lumière 19. La source de lumière 19 est placée entre l'écran 18 et le hayon 3' situé devant la caméra 17. Ainsi, la source de lumière 19 et l'écran 18 participent au rétro-éclairage du hayon 3' par rapport à la caméra 17. L'image reçue par la caméra 17 est donc celle de l'ombre du hayon 3' et ne dépend pas de sa couleur.

Cette image a la forme de celle représentée à la figure 3a.

L'image représentée à la figure 3a est comparée à des images, stockées dans une mémoire 20, correspondant à chaque objet susceptible d'être poudré grâce à l'installation de l'invention. Une telle image stockée en mémoire est représentée à la figure 3b. On compare l'image de la figure 3a et l'image de la figure 3b en procédant à la soustraction numérique de ces images, c'est-à-dire en déterminant les points qui appartiennent à l'une de ces images sans appartenir à l'autre. Dans le cas de la comparaison des deux images des figures 3a et 3b, le résultat de la soustraction numérique a la forme représentée à la figure 3c où les pixels restants 21 forment une figure d'aire non nulle. Compte tenu de la résolution des matériels informatiques utilisés, il est possible de procéder au comptage du nombre de pixels restants 21 et qui constituent la figure 3c. Ce nombre est important car les figures 3a et 3b ne correspondent pas au même objet.

Au contraire, dans le cas de la figure 4, l'image de la figure 4a correspond sensiblement à l'image de la figure 4b, de sorte que le nombre de pixels restants 22 qui est représenté à la figure 4c est faible et que l'unité de contrôle 15 peut en déduire, par le calcul, que les images de la figure 4a et de la figure 4b sont sensiblement identiques et, donc, que l'objet à poudrer 3' correspond à celui dont l'image stockée en mémoire 20 est celle de la figure 4b.

Pour une meilleure qualité de la comparaison, on peut prévoir que les images stockées en mémoire correspondent à chaque objet susceptible d'être poudré vu sous différents angles de sorte que, même si le hayon 3' est disposé face à la caméra 17 en étant plus ou moins parallèle au sens de défilement du convoyeur 2, il pourra quand même être reconnu grâce à l'une de ses images stockées en mémoire. En pratique, on peut prévoir que trois images sont stockées pour chaque objet susceptible d'être revêtu, une image correspondant à une position de la surface principale de l'objet sensiblement perpendiculaire à la direction d'observation de la caméra 17, une image correspondant à un angle d'inclinaison d'environ +150 et une image correspondant par un angle d'inclinaison d'environ -150.

Compte tenu de ce qui précède, l'unité de contrôle 15 constitue des moyens pour découper la trajectoire T du projecteur dans l'espace en plusieurs passes t1 à t7 et des moyens de calcul aptes à définir, pour chaque passe, le débit de poudre projetée et la haute tension appliquée en fonction de la géométrie et de la conductivité de l'objet. L'unité de contrôle 15 constitue aussi un moyen de calcul apte à comparer l'image obtenue par la caméra 17 et une image stockée dans une mémoire qui peut aussi être la mémoire 20.

La mémoire 20 est aussi associée à l'unité de contrôle 15 pour le stockage des valeurs de référence du débit de poudre et de la haute tension en fonction des passes définies pour chaque objet. En pratique, la mémoire 20 peut être intégrée à l'unité 15.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé de poudrage électrostatique d'un objet (3, 3') en matériau plastique à l'aide d'au moins un projecteur (4) porté par un robot (5), caractérisé en ce qu'il consiste à découper la trajectoire (T) dudit projecteur dans l'espace en plusieurs passes (tl-t7) et à définir, pour chaque passe (tu), le débit de poudre projetée et la haute tension appliquée en fonction de la géométrie et de la conductivité dudit objet.

2. Procédé de poudrage électrostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à détecter (16) la valeur de la conductivité dudit objet au voisinage d'une cabine (1) de poudrage.

3. Procédé de poudrage électrostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à reconnaître l'objet à revêtir en comparant une image (3a, 4a) dudit objet, obtenue par une caméra (17) placée au voisinage d'une cabine (1) de poudrage, et une image (3b, 4b) stockée dans une mémoire (20), en procédant à la soustraction numérique desdites images et au comptage du nombre de pixels restants (21, 22).

4. Procédé de poudrage électrostatique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il consiste à comparer l'image (3a, 4a) obtenue par ladite caméra (17) avec des images stockées en mémoire (20) correspondant à chaque objet (3, 3') susceptible d'être poudré sous différents angles de vision.

5. Procédé de poudrage électrostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à définir pour chaque passe (tu), la vitesse de balayage dudit robot (5), en fonction de la géométrie et de la conductivité dudit objet.

6. Installation de poudrage électrostatique d'un objet (3, 3') en matériau plastique à l'aide d'au moins un projecteur (4) porté par un robot (5), caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (15) pour découper la trajectoire (T) dudit projecteur dans l'espace en plusieurs passes (tl-t7), et des moyens (15) de calcul aptes à définir, pour chaque passe (tu), le débit de poudre projetée et la haute tension appliquée en fonction de la géométrie et de la conductivité dudit objet.

7. Installation de poudrage électrostatique selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits moyens de calcul (15) comprennent une mémoire (20) de stockage des valeurs de référence dudit débit de poudre et de ladite haute tension en fonction du type dudit objet.

8. Installation de poudrage électrostatique selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de mesure (16) de la conductivité dudit objet.

9. Installation de poudrage électrostatique selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de reconnaissance (15, 17, 20) de l'objet à revêtir comprenant une caméra (17) placée au voisinage d'une cabine de poudrage (1), ladite caméra étant associée à des moyens de calcul (15) aptes à comparer une image (3a, 4a) obtenue par ladite caméra et une image (3b, 4b) stockée dans une mémoire (20) en procédant à la soustraction numérique desdites images et au comptage des pixels restants (21, 22).

10. Installation de poudrage électrostatique selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (18, 19) de rétro-éclairage de l'objet (3') lors de son passage à proximité de ladite caméra (17), de telle sorte que l'image acquise par ladite caméra est celle de l'ombre dudit objet.