為粘性流體噴涂應(yīng)用確定構(gòu)件相關(guān)的時(shí)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(shí)延的系統(tǒng)，其包括:用于粘性流體的可促動(dòng)的應(yīng)用系統(tǒng)，可促動(dòng)的應(yīng)用系統(tǒng)至少具有構(gòu)件:計(jì)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(dòng)態(tài)特性還尤其依賴于構(gòu)件相關(guān)的時(shí)延；以及利用粘性流體通過(guò)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(shí)使用了粘性流體或高度粘性流體的噴涂應(yīng)用。然而，對(duì)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(duì)應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)典型地包括計(jì)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(jì)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(jì)量裝置關(guān)閉時(shí)防止流體滴落出應(yīng)用噴嘴。這需要計(jì)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(jì)量裝置接通而流體閥門仍然關(guān)閉的情形。這可能帶來(lái)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(guò)利用具有伺服驅(qū)動(dòng)器的計(jì)量缸體。然而，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員還應(yīng)熟悉計(jì)量裝置的進(jìn)一步的實(shí)施例，例如齒輪栗或螺桿栗。在計(jì)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(dòng)態(tài)特性，例如軟管的彈性、計(jì)量裝置的驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量和時(shí)延，尤其在計(jì)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(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性也具有影響。
[0005]在高壓下通過(guò)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(guò)例如機(jī)器人而移動(dòng)的速度、以及穿過(guò)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(dòng)，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(guò)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(dòng)態(tài)特性，體積流量本身會(huì)遇到某些動(dòng)態(tài)波動(dòng)，并且在某些區(qū)域還會(huì)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(dòng)態(tài)特性還由構(gòu)件相關(guān)聯(lián)的時(shí)延來(lái)確定，尤其在計(jì)量裝置和流體閥門的接通和關(guān)閉期間的時(shí)延。如果在打開(kāi)流體閥門之前臨時(shí)激勵(lì)計(jì)量裝置，那么在應(yīng)用管道中，在非常短的時(shí)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(kāi)流體閥門時(shí)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(jì)量裝置很久之后，流體閥門都不關(guān)閉，那么體積流量不會(huì)突然中斷，相反通過(guò)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(jì)量裝置和流體閥門的彼此真實(shí)的開(kāi)關(guān)時(shí)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(shí)延，則輸入信號(hào)的發(fā)出可被提前相應(yīng)的延遲，因此變化在所需的開(kāi)關(guān)時(shí)間時(shí)最終是有效的，并且真實(shí)開(kāi)關(guān)時(shí)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(cè)試應(yīng)用期間，應(yīng)用噴嘴以恒定的速度在板上線性移動(dòng)，從而確定時(shí)延。當(dāng)達(dá)到特定的路徑位置時(shí)，用于接通或關(guān)閉相應(yīng)的應(yīng)用構(gòu)件的信號(hào)得以發(fā)出，其中應(yīng)用結(jié)果方面的變化只發(fā)生了時(shí)序性(chronological)偏差。時(shí)序性偏差由于應(yīng)用噴嘴的運(yùn)動(dòng)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(dòng)速度已知，因此基于在輸入?yún)?shù)變化時(shí)的噴嘴位置和應(yīng)用結(jié)果發(fā)生變化之間所測(cè)量的局部偏差可確定相應(yīng)的時(shí)延。
[0011]這在這里證明是不利的，時(shí)延的確定從現(xiàn)在開(kāi)始間接地基于受沖擊物體上所應(yīng)用的流體帶的長(zhǎng)度測(cè)量，并因此是非常昂貴的，并且是由于必要的手動(dòng)中間步驟不能自動(dòng)化，或者可以非常昂貴的方式進(jìn)行自動(dòng)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]以這個(gè)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(shí)延。本發(fā)明的目的還規(guī)定一種相對(duì)應(yīng)的方法。
[0013]這個(gè)目的通過(guò)開(kāi)頭所提及類型的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述系統(tǒng)的特征在于具有
?振動(dòng)傳感器，其用于尤其在應(yīng)用粘性流體期間連續(xù)地感測(cè)受沖擊物體的振動(dòng)，其中提供振動(dòng)傳感器用于獲得連續(xù)測(cè)量數(shù)據(jù)形式的振動(dòng)分布，和?至少一個(gè)計(jì)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(dòng)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(dòng)分布中所發(fā)生的變化之間建立時(shí)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(shí)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(dòng)測(cè)量，通過(guò)該振動(dòng)測(cè)量可檢測(cè)所應(yīng)用的粘性流體的沖擊的開(kāi)始或結(jié)束或增加或減少。振動(dòng)通過(guò)沖擊來(lái)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(kāi)始和結(jié)束造成振動(dòng)分布上的變化，其中所述振動(dòng)分布可用作檢測(cè)應(yīng)用系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)的變化何時(shí)有效時(shí)的時(shí)間點(diǎn)的指標(biāo)。
[0015]這里重要的是可感測(cè)振動(dòng)分布與輸入?yún)?shù)的變化方面的時(shí)序性關(guān)聯(lián)。例如，這可被實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橹辽僬駝?dòng)分布的某些測(cè)量數(shù)據(jù)條目具備時(shí)間戳，其結(jié)果是在相應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)條目與輸入?yún)?shù)的變化時(shí)間之間的時(shí)序性間隔的判斷成為了可能。
[0016]另外儲(chǔ)存時(shí)序性信息使得后續(xù)分析振動(dòng)分布的測(cè)量數(shù)據(jù)變得容易可能。這是特別有利的，因?yàn)樵谡駝?dòng)分布的變化時(shí)間的檢測(cè)在某種情況下需要對(duì)其反復(fù)分析，這不能實(shí)時(shí)發(fā)生。
[0017]為了有效地檢測(cè)振動(dòng)分布的變化時(shí)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(huì)在受沖擊物體的振動(dòng)分布上帶來(lái)變化，該變化是盡可能明確的。
[0018]這可在例如確定打開(kāi)流體閥門時(shí)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(guò)計(jì)量裝置的時(shí)間分布建立的，結(jié)果在由于壓力減少而打開(kāi)流體閥門之后，增加的體積流量立即流過(guò)應(yīng)用噴嘴，該體積流量引起了振動(dòng)分布上特別明確的變化。在打開(kāi)流體閥門之前，至少理論上不存在振動(dòng)，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(dòng)。按照相似的方式，也可確定在關(guān)閉流體閥門期間的時(shí)延。
[0019]在確定用于計(jì)量裝置的時(shí)延期間，振動(dòng)分布上的變化在很強(qiáng)程度上還受到應(yīng)用系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的影響，尤其還受到在計(jì)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(dòng)分布上的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程。
[0020]因此確定振動(dòng)分布變化發(fā)生的時(shí)間的合適的可能的方式是基于之前在一定的時(shí)間間隔內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)而按間隔提前估算振動(dòng)分布，并且利用測(cè)量值與估算值的偏差作為用于振動(dòng)分布上的變化發(fā)生的準(zhǔn)則。
[0021]還可以通過(guò)數(shù)字過(guò)濾器消除振動(dòng)分布上的隨機(jī)波動(dòng)，并且通過(guò)多個(gè)不同的檢測(cè)算法并行地確定振動(dòng)分布上的變化發(fā)生的時(shí)間，并基于最合理的結(jié)果而確定時(shí)延。
[0022]例如，計(jì)算裝置可能是個(gè)人計(jì)算機(jī)，但還可能將有待由計(jì)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(jì)算裝置，并且其被提供來(lái)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(jì)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(dòng)和振動(dòng)分布的變化之間的時(shí)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(jì)算裝置中同時(shí)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(duì)應(yīng)的振動(dòng)傳感器的車身等等。這樣，在有待噴涂的物體上的振動(dòng)測(cè)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(shí)，在生產(chǎn)系統(tǒng)的間歇期間可以很容易地確定適合的時(shí)延。除了受沖擊物體、振動(dòng)發(fā)送器和振動(dòng)發(fā)送器至計(jì)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(cè)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(shí)延得以確定。
[0025]根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，提供了振動(dòng)傳感器，以用于獲得10Hz或更高的采樣頻率下的測(cè)量數(shù)據(jù)。采樣頻率越高，可確定的時(shí)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(shí)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(shí)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(jì)量裝置和/或流體閥門可通過(guò)一個(gè)輸入?yún)?shù)來(lái)促動(dòng)。這兩個(gè)構(gòu)件均會(huì)遭遇時(shí)延，這可通過(guò)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(dòng)可傳遞給設(shè)置在受沖擊物體上的振動(dòng)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(cè)模式控制應(yīng)用噴嘴相對(duì)于受沖擊物體的運(yùn)動(dòng)，其中至少某些有待由計(jì)算裝置執(zhí)行的工作步驟理想地通過(guò)工業(yè)機(jī)器人的相關(guān)聯(lián)的機(jī)器人控制器來(lái)執(zhí)行。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的目的還通過(guò)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(shí)延的方法來(lái)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(dòng)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(duì)應(yīng)的振動(dòng)分布的同時(shí)連續(xù)地確定受沖擊物體的振動(dòng)，
?確定在至少輸入?yún)?shù)的一個(gè)變化和振動(dòng)分布發(fā)生的至少一個(gè)后續(xù)變化之間的至少一個(gè)時(shí)延，
?將時(shí)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(shí)延傳遞到這個(gè)可促動(dòng)的應(yīng)用系統(tǒng)中或結(jié)構(gòu)上相同的可促動(dòng)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(dòng)分布之外，還可確定和獲得至少一個(gè)另外的流體相關(guān)的測(cè)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(gè)變化和另外的流體相關(guān)的測(cè)量變量分布發(fā)生的后續(xù)變化之間的至少一個(gè)時(shí)延。