為粘性流體噴涂應(yīng)用確定構(gòu)件相關(guān)的時延的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于為粘性流體的噴涂應(yīng)用確定構(gòu)件相關(guān)的時延的系統(tǒng)，其包括:用于粘性流體的可促動的應(yīng)用系統(tǒng)，可促動的應(yīng)用系統(tǒng)至少具有構(gòu)件:計量裝置、流體閥門和應(yīng)用噴嘴，其中關(guān)于粘性流體在應(yīng)用期間的體積流量分布，應(yīng)用系統(tǒng)的動態(tài)特性還尤其依賴于構(gòu)件相關(guān)的時延；以及利用粘性流體通過應(yīng)用噴嘴進(jìn)行噴涂的受沖擊物體。
【背景技術(shù)】
[0002]通常已知的是，在工業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域中，例如在汽車工業(yè)中，當(dāng)應(yīng)用吸聲襯墊或用于焊縫密封時使用了粘性流體或高度粘性流體的噴涂應(yīng)用。然而，對于噴涂應(yīng)用，粘接劑的應(yīng)用也是定制性使用領(lǐng)域。
[0003]相對應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)典型地包括計量裝置、軟管接頭、應(yīng)用噴嘴和根據(jù)流體力學(xué)而定位于應(yīng)用噴嘴附近的流體閥門。借助所述流體閥門，在計量裝置和應(yīng)用噴嘴之間由專用構(gòu)件形成的流體管道可選擇性地中斷，從而例如在計量裝置關(guān)閉時防止流體滴落出應(yīng)用噴嘴。這需要計量裝置和流體閥門的接通和關(guān)閉的協(xié)作，從而例如避免計量裝置接通而流體閥門仍然關(guān)閉的情形。這可能帶來不可接受的超高的壓力升高。
[0004]由于有待應(yīng)用的材料的高粘性，其應(yīng)用必須發(fā)生在高壓下，例如通過利用具有伺服驅(qū)動器的計量缸體。然而，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員還應(yīng)熟悉計量裝置的進(jìn)一步的實(shí)施例，例如齒輪栗或螺桿栗。在計量缸體和應(yīng)用噴嘴之間的軟管接頭將配置為高壓軟管。應(yīng)用系統(tǒng)因此具有依賴于大量因素的動態(tài)特性，例如軟管的彈性、計量裝置的驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量和時延，尤其在計量裝置的接通和關(guān)閉或流體閥門的接通和關(guān)閉期間。然而，有待應(yīng)用的粘性流體的類型因此對應(yīng)用系統(tǒng)的動態(tài)特性也具有影響。
[0005]在高壓下通過應(yīng)用噴嘴應(yīng)用于物體表面的粘性材料的最終幾何形狀依賴于噴涂射流的寬度和均勻性、應(yīng)用噴嘴在有待應(yīng)用的物體表面上通過例如機(jī)器人而移動的速度、以及穿過應(yīng)用噴嘴的相應(yīng)的體積流量。由于應(yīng)用噴嘴的典型地線性運(yùn)動，粘性材料主要以帶狀形狀應(yīng)用于物體表面上。
[0006]盡可能均勻的層厚度和應(yīng)用材料帶的恒定的寬度通常是合乎需要的，其中所述帶的寬度高度依賴于在應(yīng)用工藝期間穿過應(yīng)用系統(tǒng)的流體管道的流體體積流量。然而，在應(yīng)用系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)變化之后，由于已經(jīng)提到的這種應(yīng)用系統(tǒng)的高度動態(tài)特性，體積流量本身會遇到某些動態(tài)波動，并且在某些區(qū)域還會造成實(shí)際應(yīng)用的帶寬度與所需的帶寬度的偏差。
[0007]應(yīng)用系統(tǒng)的動態(tài)特性還由構(gòu)件相關(guān)聯(lián)的時延來確定，尤其在計量裝置和流體閥門的接通和關(guān)閉期間的時延。如果在打開流體閥門之前臨時激勵計量裝置，那么在應(yīng)用管道中，在非常短的時間內(nèi)建立起壓力，并且所述壓力因此可能危及應(yīng)用系統(tǒng)，然而這還可能在后續(xù)打開流體閥門時引起初始極大增加的體積流量，因?yàn)閴毫Ψ矫娴臏p少首先發(fā)生在流體管道中。
[0008]如果直至在關(guān)閉計量裝置很久之后，流體閥門都不關(guān)閉，那么體積流量不會突然中斷，相反通過應(yīng)用噴嘴發(fā)生了一系列粘性流體的流出，因?yàn)槎ㄎ辉诹黧w管道中的粘性流體的之前建立的壓力得以減少。
[0009]因此必須調(diào)整尤其計量裝置和流體閥門的彼此真實(shí)的開關(guān)時間，從而實(shí)現(xiàn)最佳的應(yīng)用結(jié)果。假定知道相應(yīng)的時延，則輸入信號的發(fā)出可被提前相應(yīng)的延遲，因此變化在所需的開關(guān)時間時最終是有效的，并且真實(shí)開關(guān)時間的目標(biāo)調(diào)整成為了可能。
[0010]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在測試應(yīng)用期間，應(yīng)用噴嘴以恒定的速度在板上線性移動，從而確定時延。當(dāng)達(dá)到特定的路徑位置時，用于接通或關(guān)閉相應(yīng)的應(yīng)用構(gòu)件的信號得以發(fā)出，其中應(yīng)用結(jié)果方面的變化只發(fā)生了時序性(chronological)偏差。時序性偏差由于應(yīng)用噴嘴的運(yùn)動而造成應(yīng)用結(jié)果分布方面的局部偏差。假定應(yīng)用噴嘴的運(yùn)動速度已知，因此基于在輸入?yún)?shù)變化時的噴嘴位置和應(yīng)用結(jié)果發(fā)生變化之間所測量的局部偏差可確定相應(yīng)的時延。
[0011]這在這里證明是不利的，時延的確定從現(xiàn)在開始間接地基于受沖擊物體上所應(yīng)用的流體帶的長度測量，并因此是非常昂貴的，并且是由于必要的手動中間步驟不能自動化，或者可以非常昂貴的方式進(jìn)行自動化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]以這個現(xiàn)有技術(shù)作為起點(diǎn)，本發(fā)明的目的是獲得一種系統(tǒng)，由此可以特別容易地確定應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)件相關(guān)的時延。本發(fā)明的目的還規(guī)定一種相對應(yīng)的方法。
[0013]這個目的通過開頭所提及類型的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。所述系統(tǒng)的特征在于具有
?振動傳感器，其用于尤其在應(yīng)用粘性流體期間連續(xù)地感測受沖擊物體的振動，其中提供振動傳感器用于獲得連續(xù)測量數(shù)據(jù)形式的振動分布，和?至少一個計算裝置，其被提供以用于?利用一系列可預(yù)定義的輸入?yún)?shù)促動應(yīng)用系統(tǒng)，
?在應(yīng)用系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)的變化和之后在振動分布中所發(fā)生的變化之間建立時序性關(guān)聯(lián)，
?據(jù)此確定并獲得相應(yīng)的構(gòu)件相關(guān)的時延。
[0014]本發(fā)明的基本概念是在應(yīng)用期間執(zhí)行受沖擊物體上的振動測量，通過該振動測量可檢測所應(yīng)用的粘性流體的沖擊的開始或結(jié)束或增加或減少。振動通過沖擊來調(diào)節(jié)，其可能發(fā)生一次并且是輕微的，其中還可能發(fā)生周期性的沖擊。由于沖擊脈沖的原因，應(yīng)用粘性流體的開始和結(jié)束造成振動分布上的變化，其中所述振動分布可用作檢測應(yīng)用系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)的變化何時有效時的時間點(diǎn)的指標(biāo)。
[0015]這里重要的是可感測振動分布與輸入?yún)?shù)的變化方面的時序性關(guān)聯(lián)。例如，這可被實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橹辽僬駝臃植嫉哪承y量數(shù)據(jù)條目具備時間戳，其結(jié)果是在相應(yīng)的測量數(shù)據(jù)條目與輸入?yún)?shù)的變化時間之間的時序性間隔的判斷成為了可能。
[0016]另外儲存時序性信息使得后續(xù)分析振動分布的測量數(shù)據(jù)變得容易可能。這是特別有利的，因?yàn)樵谡駝臃植嫉淖兓瘯r間的檢測在某種情況下需要對其反復(fù)分析，這不能實(shí)時發(fā)生。
[0017]為了有效地檢測振動分布的變化時間，在應(yīng)用期間適合改變輸入?yún)?shù)，優(yōu)選使得由此在所應(yīng)用的流體的體積流量方面發(fā)生變化，該變化盡可能是明確的，并且本身會在受沖擊物體的振動分布上帶來變化，該變化是盡可能明確的。
[0018]這可在例如確定打開流體閥門時延的情況下執(zhí)行，因?yàn)檫M(jìn)入壓力是之前在閉合的流體管道中通過計量裝置的時間分布建立的，結(jié)果在由于壓力減少而打開流體閥門之后，增加的體積流量立即流過應(yīng)用噴嘴，該體積流量引起了振動分布上特別明確的變化。在打開流體閥門之前，至少理論上不存在振動，而在受沖擊物體的表面上的粘性流體的第一沖擊下，發(fā)生了極大的振動。按照相似的方式，也可確定在關(guān)閉流體閥門期間的時延。
[0019]在確定用于計量裝置的時延期間，振動分布上的變化在很強(qiáng)程度上還受到應(yīng)用系統(tǒng)的動態(tài)特性的影響，尤其還受到在計量裝置和應(yīng)用噴嘴之間的軟管接頭的影響。應(yīng)用系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)的變化首先弓I起體積流量分布和從而振動分布上的動態(tài)平衡過程。
[0020]因此確定振動分布變化發(fā)生的時間的合適的可能的方式是基于之前在一定的時間間隔內(nèi)的測量數(shù)據(jù)而按間隔提前估算振動分布，并且利用測量值與估算值的偏差作為用于振動分布上的變化發(fā)生的準(zhǔn)則。
[0021]還可以通過數(shù)字過濾器消除振動分布上的隨機(jī)波動，并且通過多個不同的檢測算法并行地確定振動分布上的變化發(fā)生的時間，并基于最合理的結(jié)果而確定時延。
[0022]例如，計算裝置可能是個人計算機(jī)，但還可能將有待由計算裝置執(zhí)行的任務(wù)傳遞給機(jī)器人控制器，機(jī)器人控制器也可被認(rèn)為是一種計算裝置，并且其被提供來用于控制工業(yè)機(jī)器人，在工業(yè)機(jī)器人上面安裝了例如應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用噴嘴。這提供了消除額外的計算裝置的優(yōu)點(diǎn)，以及可以特別容易地確定在輸入?yún)?shù)、機(jī)器人的運(yùn)動和振動分布的變化之間的時序性關(guān)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗斜匾臄?shù)據(jù)可在相同的計算裝置中同時獲得。
[0023]例如，剛性板可用作受沖擊物體，但還完全可能裝備具有復(fù)雜形狀的受沖擊物體，例如裝備相對應(yīng)的振動傳感器的車身等等。這樣，在有待噴涂的物體上的振動測量本身可以很容易地執(zhí)行，結(jié)果，例如當(dāng)使用具有不同屬性的粘性流體時，在生產(chǎn)系統(tǒng)的間歇期間可以很容易地確定適合的時延。除了受沖擊物體、振動發(fā)送器和振動發(fā)送器至計算裝置或機(jī)器人控制器的數(shù)據(jù)-發(fā)送連接之外，額外的測量裝置不是必要的。
[0024]這很容易允許應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)件相關(guān)的時延得以確定。
[0025]根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的一個優(yōu)選實(shí)施例，提供了振動傳感器，以用于獲得10Hz或更高的采樣頻率下的測量數(shù)據(jù)。采樣頻率越高，可確定的時延越精確。10Hz的頻率相當(dāng)于1ms的采樣間隔，其構(gòu)成用于實(shí)際確定時延的下限，其中例如IkHz和更高的采樣頻率允許進(jìn)一步增加精度。典型的時延例如在50ms至200ms的區(qū)域內(nèi)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的變體，計量裝置和/或流體閥門可通過一個輸入?yún)?shù)來促動。這兩個構(gòu)件均會遭遇時延，這可通過根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)而很容易確定。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的變體，受沖擊物體由輕量的剛性材料制成，其結(jié)果是由于粘性流體的沖擊而發(fā)生的振動可傳遞給設(shè)置在受沖擊物體上的振動傳感器。
[0027]根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的另外的有利的實(shí)施例變體，至少應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用噴嘴設(shè)置在工業(yè)機(jī)器人上。工業(yè)機(jī)器人的使用有利地允許以監(jiān)測模式控制應(yīng)用噴嘴相對于受沖擊物體的運(yùn)動，其中至少某些有待由計算裝置執(zhí)行的工作步驟理想地通過工業(yè)機(jī)器人的相關(guān)聯(lián)的機(jī)器人控制器來執(zhí)行。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的目的還通過一種利用根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)而用于為粘性流體的噴涂應(yīng)用確定和應(yīng)用構(gòu)件相關(guān)的時延的方法來實(shí)現(xiàn)，其包括以下步驟:
?根據(jù)一系列預(yù)定義的輸入?yún)?shù)促動應(yīng)用系統(tǒng)，其中粘性流體應(yīng)用于受沖擊物體， ?在應(yīng)用和獲得相對應(yīng)的振動分布的同時連續(xù)地確定受沖擊物體的振動，
?確定在至少輸入?yún)?shù)的一個變化和振動分布發(fā)生的至少一個后續(xù)變化之間的至少一個時延，
?將時延指定給其輸入?yún)?shù)之前已經(jīng)發(fā)生變化的相應(yīng)的構(gòu)件，
?可選地將所確定的構(gòu)件相關(guān)的時延傳遞到這個可促動的應(yīng)用系統(tǒng)中或結(jié)構(gòu)上相同的可促動的應(yīng)用系統(tǒng)中。
[0029]根據(jù)本發(fā)明起作用的方法和該方法的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的范圍內(nèi)進(jìn)行了解釋。
[0030]根據(jù)本發(fā)明方法的又一實(shí)施例，除了振動分布之外，還可確定和獲得至少一個另外的流體相關(guān)的測量變量的分布，尤其應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部流體的壓力分布，并且確定輸入?yún)?shù)的一個變化和另外的流體相關(guān)的測量變量分布發(fā)生的后續(xù)變化之間的至少一個時延。