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Dokumentenidentifikation DE10136328A1 29.05.2002
Titel Integriertes Lackqualitäts-Steuersystem
Anmelder Ford Global Technologies, Inc., Dearborn, Mich., US
Erfinder Filev, Dimitar P., Novi, Mich., US;
Weiner, Steve A., Ann Arbor, Mich., US;
Larsson, Thomas P., Canton, Mich., US
Vertreter Neidl-Stippler und Kollegen, 81679 München
DE-Anmeldedatum 26.07.2001
DE-Aktenzeichen 10136328
Offenlegungstag 29.05.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.05.2002
IPC-Hauptklasse B05B 12/08
IPC-Nebenklasse B05B 12/12   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein integriertes Lackqualitäts-Steuer(IPQC)-System (10) zur Rückkopplungssteuerung von Lackierverfahren zum Lackieren von Kraftfahrzeugkarosserien (12) mit einem Filmdickensensorsystem (32) zum Messen der Lackfilmdicken der lackierten Karosserien (12). Das IPQC-System (10) umfaßt auch ein Steuersystem (48), das mit dem Filmdickensensorsystem (32) zum Empfang von Informationen über die Lackfilmdicke kommuniziert und die Lackfilmdickeninformation mit Lackierautomationsparametern auf Basis einer Fahrzeugidentifikationsnummer (VIN) der lackierten Karosserien (12) kombiniert, um das Lackierverfahren zu steuern.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein integriertes Lackqualitäts-Steuer(IPQC)-System zur Rückkopplungssteuerung von Lackierverfahren für das Lackieren von Kraftfahrzeugkarosserien sowie ein Verfahren zum Betreiben eines integrierten Lackqualitäts-Steuer(IPQC)-Systems zum Lackieren von Kraftfahrzeugkarosserien in einem Lackierverfahren - allgemein also Lackiersysteme für Fahrzeuge und insbesondere ein integriertes Lackqualitäts-Steuersystem für die Rückkopplungssteuerung des Lackierverfahrens für Kraftfahrzeugkarosserien.

Die Aufbringung von Lack auf eine Fahrzeugkarosserie ist ein empfindliches Verfahren. Die Qualität, Haltbarkeit und farbliche Übereinstimmung des Lacks sind bei der Herstellung eines Hochqualitätsproduktes kritisch und benötigen daher signifikante Qualitätssteuerungsanstrengungen. Eine Lackierzelle wird eingesetzt, um Lack auf die Fahrzeugkarosserien aufzubringen. Die Dicke des aufgebauten Films, der auf der Fahrzeugkarosserie gemessen wird und die Qualitätsmeß-System (QMS) Qualitätscharakteristika (Glanz, Aussehen, Schälverhalten und ihr aggregierter Wert) sind die Ausgaben des Lackierverfahrens. Die Filmdicke und die QMS-Qualitätscharakteristika des Lacks können an Stellen aufgrund geometrischer Unterschiede der Fahrzeugkarosserie variieren. Diese Ausgabecharakteristika variieren auch von Karosserie zu Karosserie aufgrund der Verfahrensvariabilität.

Obwohl die meisten Verfahrensparameter (Glockengeschwindigkeit, Lackfluß, Feuchtigkeit, Zellenluftflüsse) durch Rückkopplungssteuersysteme gesteuert werden, wird das Lackierverfahren als System nicht automatisch gesteuert. Demzufolge ist es erwünscht, ein automatisches integriertes Lackqualitäts-Steuersystem zu schaffen, welches das Lackierverfahren überwacht und überwachend hinsichtlich der Lackqualitätscharakteristika - Filmdicken und QMS - steuert. Es soll auch ein integriertes Lackqualitäts-Steuersystem geschaffen werden, das die Anzahl Fahrzeuge mit mangelnder Lackdickenuniformität beim Lackieren der Karosserien minimiert. Es ist ferner erwünscht, ein integriertes Lackqualitäts-Steuersystem zu schaffen, das schnelle Identifikation von Lackänderungen ermöglicht und sofort mit der richtigen Anpassung der Einstellungen für die Lackierzelle zum Lackieren von Karosserien antwortet.

Es ist also Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.

Die Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Demzufolge ist die Erfindung ein integriertes Lackqualitäts-Steuer (IPQC)-System für die Rückkopplungssteuerung des Lackierverfahrens zum Lackieren von Karosserien mit einem Filmdickensensorsystem zum Messen der Lackfilmdicke der lackierten Karosserien. Das IPQC-Sytem umfaßt auch ein Steuersystem, das mit dem Filmdickensensorsystem kommuniziert, um Informationen über die Lackfilmdicke zu empfangen und die Lackfilmdickeninformation mit Lackierautomatisierungsparametern auf Basis einer Fahrzeugidentifikationsnummer (VIN) der lackierten Karosserien kombiniert, um das Lackierverfahren zu steuern.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein integriertes Lackqualitäts-Steuersystem mit Rückkopplungssteuerung eines Lackierprozesses zum Lackieren von Kraftfahrzeugkarosserien geschaffen wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das integrierte Lackqualitäts-Steuersystem bestehende Rückkopplungssteuersysteme nicht eliminiert oder ändert, die die meisten Lackierverfahrensparameter steuern. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das integrierte Lackqualitäts-Steuersystem als Überwachungssteuersystem dient, dass die eingestellten Punkte auf Basis der Ausgabe-Verfahrensparameter - Filmdicke und QMS-Charakteristika - anpaßt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das integrierte Lackqualitäts-Steuersystem das Lackierverfahren überwacht und überwachend hinsichtlich der Lackgleichmäßigkeit steuert. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das integrierte Lackierqualitäts-Steuersystem eine schnelle Identifikation von Lackänderungen durch Änderungen in der Lackierzellenumgebung, Lackierausrüstung und Lackcharakteristika ermöglicht und sofort mit der geeigneten Anpassung der Automationsausrüstungseinstellungen antwortet. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das integrierte Lackqualitäts- Steuersystem online Lackdickenänderungen sofort nach Lackieren des Fahrzeuges identifizieren kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das integrierte Lackqualitäts-Steuersystem automatisch den Grund der Änderung analysiert und Lackierverfahrensparametereinstellungen lokaler Lackautomationsausrüstung berechnet, die diese Änderung kompensieren können. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das integrierte Lackqualitäts-Steuersystem, die Anzahl der Fahrzeuge ohne ausreichende Lackdickenuniformität minimiert. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das integrierte Lackqualitäts- Steuersystem die Lackierverfahrensparameter verfolgt, die sich außerhalb des vorgeschriebenen Bereiches befinden und Ausrüstungsversagen identifiziert. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das integrierte Lackqualitäts- Steuersystem alle Lackierverfahrensdaten zusammenfaßt und mit einer Fahrzeugidentifikationsnummer der Karosserien verbindet, was für die Verfahrens- /Qualitätsdatensammlung und -optimierung zu einem späteren Zeitpunkt sorgt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung sowie der begleitenden Zeichnungen. Darin zeigt:

Fig. 1 eine diagrammatische Ansicht eines integrierten Lackqualitätssteuer(IPQC)- System gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine diagrammatische Ansicht eines Teils des IPQC-Systems der Fig. 1;

Fig. 3 eine diagrammatische Ansicht eines anderen Teils des IPQC-Systems der Fig. 1;

Fig. 4 ein Blockdiagramm des IPQC-Systems der Fig. 1;

Fig. 5 eine diagrammatische Ansicht der Struktur der Eingabe- und Ausgabevektoren des IPQC-Systems der Fig. 1;

Fig. 6A eine diagrammatische Ansicht eines Grundlack-Subsystems des IPQC-Systems der Fig. 1;

Fig. 6B eine diagrammatische Ansicht eines Klarlack-Subsystems des IPQC-Systems der Fig. 1;

Fig. 7 ein Blockdiagramm einer Steuerlogik, die mit IPQC-System der Fig. 1 eingesetzt wird; und

Fig. 8A, 8B und 8C Ansichten der Bildschirmanzeigen von Software, die zur Konfiguration der Subsysteme für die Steuerlogik in Fig. 7 eingesetzt wird.

In den Figuren, insbesondere in Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines integrierten Lackqualitätssteuer(IPQC)-Systems 10 zum Lackieren von Karosserien 12 dargestellt. Die lackierten Karosserien 12 sind Fahrzeugkarosserien für Kraftfahrzeuge (nicht gezeigt). Das IPQC-System 10 umfaßt eine Lackierzelle, allgemein mit 14 bezeichnet. Die Lackierzelle 14 umfaßt mehrere Zonen, 16, 18, 20, 22, 24. Die Lackierzelle 14 umfaßt eine Grundlack(B/C)-Glockenzone 16 und eine Grundlackwiederholungs(B/C Wiederholungs)-Zone 18 neben der B/C-Glockenzone 16. Die Lackierzelle 14 umfaßt auch eine erste Klarlack(C/C)-Glockenzone 20 neben der B/C- Wiederholungszone 18 und eine zweite C/C-Glockenzone 22 neben der ersten C/C- Glockenzone 20. Die Lackierzelle 14 umfaßt eine Ofenzone 24 neben der zweiten C/C-Glockenzone 22, um den aufgebrachten Lack auf den lackierten Karosserien zu trocknen. Die Lackierzeile 14 umfaßt eine Luftflußsteuerung 26, wie Ventilatoren und Dämpfer, um den Luftfluß in den Zonen 16, 18, 20, 22, 24 zu steuern. Selbstverständlich ist die Lackierzelle 14 konventioneller Bauart und Stand der Technik.

Das IPQC-System 10 umfaßt eine Fördererstation oder Meßzelle 28 neben dem Ende der Ofenzone 24 der Lackierzelle 14, um automatisch die Lackfilmdicken auf den lackierten Karosserien 12 zu messen. Das System 10 umfaßt ein Förderersteuersystem (nicht gezeigt) mit einem Förderer (nicht gezeigt), um die lackierten Karosserien 12 off-line in und aus der Zelle 28 zu fördern und einen Förderer (nicht gezeigt) der Lackierzelle 14.

Das IPQC-System 10 umfaßt auch ein Kontakt/Kontaktlos-Filmdickensensorsystem 32 zum Messen der Lackfilmdicken an mehreren Stellen der lackierten Karosserien 12 off-line in der Zelle 28. Ein Beispiel eines derartigen Systems ist das System zum automatischen Messen der Lackfilmdicke" (AutoPelt), das in der ebenfalls anhängigen Anmeldung DE 101 34 159.8, angemeldet am: 13.07.2001 von Filev et. al. beschrieben ist. Selbstverständlich können auch andere Typen Kontakt/Kontaktlos-Filmdickensensorsysteme eingesetzt werden.

Das Filmdickensensorsystem 32 umfaßt mindestens einen, bevorzugt mehrere Roboter 34 und ein Mehrfach-Sensorwerkzeug 36, das an jedem Roboter 34 befestigt ist. Das Sensorwerkzeug 36 umfaßt mindestens eine, bevorzugt mehrere Kontakt- /Kontaklos-Filmdicken(Pelt)-Messer 38 und eine Sensorausrichtbefestigungseinrichtung 40, die den Filmdickenmesser 38 gegenüber den lackierten Karosserien ausrichtet. Das Sensorwerkzeug 36 auf den Robotern richtet die Filmdickenmeßeinrichtung 38 nach spezifischen Koordinaten auf jeder Karosseriefläche der lackierten Karosserien 12 aus, die mit (nicht gezeigten) vertikalen und horizontalen Lackapplikatoren in der Lackierzelle 14 ausgerichtet sind, die Lack auf die Karosserien der Fahrzeuge aufbringen. Ein Beispiel eines derartigen Sensorwerkzeuges 36 ist im US-Patent Nr. 5,959,211 von Wagner et al. beschrieben, auf dessen Offenbarung hiermit in vollinhaltlich zur Vermeidung von Wiederholungen bezug genommen wird.

In Fig. 3 umfaßt das Filmdickensensorsystem 32 auch ein Computersystem 42, das einen Computer mit einem Speicher, einem Prozessor, einer Anzeige und einen Eingabemechanismus, wie einer Maus oder einer Tastatur, aufweist, das mit den Robotern 34 verbunden ist. Das Filmdickensensorsystem 32 umfaßt Sensorsteuerungen 44, wie Steuerungen (nicht gezeigt), die mit automatischer Sequenzierungs- /Stabilisierungs-Software ausgerüstet sind, die mit dem Computersystem 42 verbunden sind. Die Sensorsteuerung 44 umfaßt auch Mulitplex-Kommunikation und Fehlerdetektion. Das Filmdickensensorsystem 32 umfaßt ferner ein Flüssigkeitsverbindungsaufbringsystem 46, wie Roboter 34 und Steuerungen (nicht gezeigt) die mit den Sensorsteuerungen 44 verbunden sind, um die Bewegung der Sensorausricht- Befestigungseinrichtung 40 über den lackierten Karosserien 12 zu steuern und zur Filmdickenmessung. Selbstverständlich kommuniziert das Filmdicken-Sensorsystem 32 mit dem Förderersteuersystem, um die Bewegung der lackierten Karosserien 12 in und aus der Zelle 28 zu koordinieren.

In den Fig. 1 -s 3 umfaßt das IPQC-System 10 ein Steuersystem 48, das mit dem Filmdickensensor 32 verbunden ist, Lackfilmdickeninformation von den Filmdickensensorsystem 32 empfängt und die Lackfilmdickeninformation mit Lackierverfahrensparametern auf Basis der Fahrzeugidentifikationsnummer (VIN) kombiniert. Das Steuersystem 48 umfaßt ein Computersystem 50, das einen Computer mit einem Speicher, einem Prozessor, einer Anzeige und eine Eingabeeinrichtung, wie eine Mause oder eine Tastatur, umfaßt. Das Steuersystem 48 sammelt alle Eingaben, wie Aufbringeinrichtungsflußgeschwindigkeiten, Formluft, Hochspannung, Glockengeschwindigkeit und gibt Informationen wie Filmdickenverteilung auf der lackierten Karosserie 12 für jede gemessene Karosserie 12 aus.

Das IPQC-System 10 umfaßt ferner mehrere Steuerungen, wie eine programmierbare logische Steuerung (PLC) 52, die mit dem Steuersystem 48 verbunden ist und Ausgabeinformation vom Steuersystem 48 empfängt. Die PLCs 52 steuern die Lackierautomationsausrüstung, wie die Lackaufbringeinrichtungen, Luftflußsteuerung usw. der Lackierzelle 14. Selbstverständlich besteht ein signifikanter Zeitunterschied zwischen der tatsächlichen Lackaufbringung und der Filmdickenmessung. Selbstverständlich liest das Förderersteuersystem die VIN der lackierten Karosserien 12 und kommuniziert mit dem Steuersystem 48.

In Fig. 4 ist ein Blockdiagramm des IPQC-Systems 10 gezeigt. Allgemein liest das Steuersystem 48 sofort die Einstellungen der Lackierverfahrensparameter (Glocken/Spritzeinrichtungslackierflüsse, Formluft, Zerstäubungsluft, Glockengeschwindigkeit, Hochspannung) der lokalen PLCs 52 der individuellen Zonen 16, 18, 20, 22 der Lackierzelle 14 und übermittelt diese dem IPQC-System 10 gemeinsam mit der VIN für die lackierten Karosserien 12. Wenn eine lackierte Karosserie 12 die Zelle 28 betritt, wird die Befestigungseinrichtung 40 auf die erwünschten Koordinaten der lackierten Karosserie 12 aufgelegt. Das Computersystem 42 des Filmdickensensorsystems 32 kommuniziert mit der Software der Sensorsteuerungen 44, bis alle angegebenen Flächen gemessen sind. Die Filmdickenmeß-Information wird sodann zum Steuersystem 48 zurückgesandt, um die Lackaufbringparameter für die individuellen Zonen 16, 18, 20, 22 der Lackierzelle 14 anzupassen.

Im IPQC-System 10 werden die Lackfilmdickeinformation, Qualitätsmeß-System (QMS)-Information in Block 54 und die Lackzellenzielinformation in Block 56 zu einer Summierungseinrichtung 58 gesandt, die dem Steuersystem 48 übermittelt werden. Im Steuersystem 48 wird die Lackierverfahrensparameterinformation mit der on-Ione Filmdickenmessinformation und QMS-Information verglichen. Die Lackierverfahrensparameter und Filmdicken/QMS-Informationen werden auf Basis der VIN der lackierten Karosserien 12 synchronisiert. Auf Basis eines mittleren Fehlerquadrats (MSE) zwischen den tatsächlichen Ablesungen und deren Zielwerten paßt das IPQC-System 10 on-line die eingestellten Punkte der Lackierverfahrensvariablen in Richtung Minimierung des MSE an. Das Steuersystem 48 gibt neue Setzpunkte an die Steuerungen 52 aus, die die Lackaufbringausrüstung in der Lackierzelle 14 steuern. Selbstverständlich ist SP der eingestellte Punkt, ACT die aktuelle Verfahrensausgabe, FR die Lackflußrate, HV die Hochspannung, SA die Formluft, BS die Glockengeschwindigkeit, PU der Lackeinsatz und AA die Zerstäuberluft, die Parameter des Verfahrens sind. Selbstverständlich ist ein Steueralgorithmus gemäß der Erfindung ein Software-Programm, das im Computer des Computersystems 50 abgespeichert ist, um durch dieses System 50 zur Steuerung der Lackierzelle 14 durchgeführt zu werden, wie nachfolgend unter Bezugnahme der Fig. 7 beschrieben werden wird.

In Fig. 5 wird ein Lackfilm auf der lackierten Karosserie 12 in eine Anzahl Subsysteme zerlegt - beispielsweise linkes senkrechtes Seiten-Grundlacksubsystem - Snl rechtes senkrechtes Seiten-Grundlacksubsystem - Snr horizontales Oberflächen- Grundlacksubsystem - Snh linkes senkrechtes Seitenklarlack-Subsystem - Scl rechtes senkrechtes Seitenklarlack-Subsystem - Scr horizontales Oberflächenklarlack-Subsystem - Sch. Selbstverständlich ist dies lediglich ein Beispiel einer möglichen Zerlegung in eine Anzahl Subsysteme, wobei das System die Flexibilität besitzt, in mehr Subsysteme geringerer Komplexität zerlegt oder zu weniger Subsystemen hoher Komplexität vereinigt zu werden. Selbstverständlich kann jede Eingabe davon ausgeschlossen werden, in einem Subsystem untergebracht zu werden und manuell durch einen Betreiber, falls erwünscht, gesteuert werden.

Die Glocken/Aufbringeinrichtungsparameter der Lackaufbringeinrichtungen, die jedes Subsystem betreffen, bilden einen Eingabevektor, nämlich den Eingabevektor unl des Subsystems Snl, könnten: die Glockenflußgeschwindigkeitsrate (FR), Glockenhochspannung (HV), Glockenformluft (SA) und Glockengeschwindigkeit (BS) für alle Glockenzonen die links im Ziel befindlich sind (1.1-1.4) und die Wiederholungs-Flußgeschwindigkeit (FR), Wiederholungs-Ventilatorluft (FA), Wiederholungs- Zerstäuberluft (AA) und Wiederholungshochspannung (HV) für alle Wiederholungsaufbringeinrichtungen - (4.1-4.2) pro Spritzzone (in diesem Beispiel werden 10 Spritzzonen betrachtet) umfassen. Die Struktur des Eingabevektors unl des Subsystems Snl, (linkes senkrechtes Seiten-Grundlack-Subsystem) ist in Fig. 5 gezeigt. Die Eingabevektoren unr und unh haben analoge Struktur, umfassen aber die Glocken 2.1-2.4, Wiederholung 5.1-5.2 und Glocken 3.1-3.4, Wiederholung 6.1-6.2. Die Eingabevektoren ucl, ucr, uch für die Klarlack-Subsysteme - Scl, Scr, Sch umfassen die Parameter der Klarlackglocken 1.1-1.7, 2.1-2.7, 3.1-3.7. Die Ausgabevektoren ynl, ynr und ynh haben die Dimensionen nl, nr und nh, wobei nl, nr und nh die Anzahl Messungen von der linken Seite, der rechten Seite und den horizontalen Oberflächen der lackierten Karosserie 12 ist. Die erhaltenen Messungen können die Filmaufbaudicke und/oder QMS-Parameter (Glanz, DOI, Schälverhalten) sein. Die Struktur des Ausgabevektors ynl ist in Fig. 5 gezeigt.

Die Struktur der Eingabe- und Ausgabevektoren zu jedem Subsystem kann on-line während des Lackierprozesses oder off-line während der Lackierverfahren ausgeschaltet ist, modifiziert werden, indem eine Software zur Aktualisierung der Definitionen des Subsystems, die im elektronischen Speicher abgespeichert sind, eingesetzt wird. Fig. 8A zeigt einen Bildschirm dieser Software, die dazu verwendet wird, um festzustellen, die Eingaben für ein spezielles Subsystem eingeschlossen werden sollen. Die Software wird alle Glocken und Zonen auflisten, die möglicherweise in einem speziellen Subsystem umfaßt werden können, als auch welche Glocken und Zonen, zur Zeit im Subsystem umfaßt sind. Beispielsweise steuert in Fig. 8A das Subsystem mit "links" die Klarlackzone für lackierte Karosserien 12 des Modells CW-170 Wagon, das in der Lackierzelle Enamel 1 lackiert wird. Die ausgewählten Glocken sind B1_1, B1_2, B1_3, B1_5 und B1_6. Für die Glocke B1_3 sind die Zonen 1 bis 6 im Subsystem umfaßt. In ähnlicher Weise besitzt die Software Bildschirme, um festzustellen, welche Ausgaben (Filmdicken und QMS-Meßpunkte) (Fig. 8B), und welche Umgebungsparameter (Fig. 8C), für ein spezielles Subsystem in Betracht kommen. Beispielsweise wurden in Fig. 8B die Sensoren L1, L10, L12, L16, L18, L20 und L22 im linken Subsystem eingeschlossen. Für das gleiche Beispiel zeigt Fig. 8C, daß die Viskosität ASH 5 Temperatur, ASH 6 Feuchtigkeit, ASH 7 Temperatur, C/D A-meter 6, D/D A-meter 5 und D/D A-meter 7 als Umgebungsvariable im Subsystem "links" eingeschlossen worden sind. Falls eine Definition eines Subsystems verändert wird, wird, wird dies automatisch durch das IPQC-System 10 detektiert und die Eingabe/Ausgabevektoren, die zur Steuerung des Subsystems eingesetzt werden, werden automatisch aktualisiert. Selbstverständlich wird jede Verfahrenseingabe (Glocken/Aufbringeinrichtungsparameter), die in keinem Subsystem eingeschlossen ist, durch einen Betreiber genauso gesteuert, wie es konventionell in diesem Bereich durchgeführt wird.

In den Fig. 6A und 6B ist ein Beispiel einer möglichen Subsystem-Konfiguration für Lackfilm auf der lackierten Karosserie 12 als sechs (6) entkoppelte Subsysteme repräsentiert. Die Subsysteme Snl, Snn und Snr repräsentieren den Grundlack und die Subsysteme Scl, Scn und Scr den Klarlack auf der linken senkrechten, horizontalen und rechten senkrechten Seite der Kraftfahrzeugkarosserie.

Die erwünschten Filmdicken und QMS-Parameter können für unterschiedliche Kombinationen von Lackerverfahrensvariablen erzielt werden. Die Werte der Lackierverfahrensvariablen, die die Ausgabevektoren in Richtung der erwünschten Ziele bewegen würden (Filmdicken und QMS-Parameter), können bestimmt werden, in dem die nicht linearen Auftragungen, die die Subsysteme Snl, Snn, Snr, Scl, Scn und Scr annähern, invertiert werden. Das Inversionsproblem wird als ein begrenztes Optimierungsproblem gelöst, da es eine Zahl und technologische und Ausrüstungsbegrenzungen für die Lackierverfahrensvariablen gibt. Sie haben alle variable obere und untere Grenzwerte, die durch die Lackierausrüstungsauslegung bestimmt sind. Zusätzlich können weitere Begrenzungen auf die Verfahrenseingaben angewandt werden, um sicherzustellen, daß das IPQC-System 10 lediglich geringfügige Änderungen, um die ursprünglichen Einstellungen der Verfahrensparameter durchführt. Die ist besonders sinnvoll während des Testens und des Beginns, bevor genügend Daten für genaue Modelle 72 (Fig. 7) der Subsysteme verfügbar sind.

In Fig. 7 ist ein Blockdiagramm des Steueralgorithmus 70 gezeigt. Im Steueralgorithmus 70 wird für jede neue Probe, die ein Satz Eingabe/Ausgabevektoren ist, die über die gleiche VIN (Verfahrensparameter, Setzpunkte, B/C, C/C Dicken und QMS) verbunden sind, der Steueralgorithmus ein Modell 72 für jedes Subsystem anpassen. Diese Modelle 72 nähern sich an das Eingabe/Ausgabeverhältnis des Lackierverfahrens 74 an. Bei der Messung von neuen Verfahrenswerten (Lackfilmdicken und QMS) werden die Ausgabevektoren ynl, ynr, ynh, ycl, ycr und ych (B/C, C/C Filmaufbauten und QMS) mit Verfahrenszielwerten 76 verglichen und eine begrenzte Optimierung 78 angewandt, um die optimalen Eingabevektoren unl, unr, unh, ucl, ucr, und uch (Lackierverfahrensparameter) zu berechnen oder neue eingestellte Punkte, die Filmaufbau und QMS in ihre Zielwerte 76 drücken würden. Die neuen gesetzten Punkte werden auf das Lackierverfahren 74 angewendet. Selbstverständlich kann der Steueralgorithmus 70 Umgebungsparameter, wie nach unten gerichteter Zug, Querströmungen, Feuchtigkeit und Temperatur als Eingabe in die Modelle 72 und die begrenzte Optimierung 78 umfassen. Selbstverständlich kann der Steueralgorithmus 70 operatorgesteuerte Verfahrenseingaben, wie Glocken/Aufbringeinrichtungsparameter als Eingabe im Lackierverfahren 74 umfassen.

Die Erfindung wurde illustrativ erläutert. Selbstverständlich soll die verwendete Terminologie in keiner Form einschränkend wirken. Dem Fachmann sind mannigfache Änderungen und Variationen der Erfindung anhand obiger Lehre ersichtlich. Demzufolge kann die Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche auch auf andere Weise, wie spezifisch beschrieben, durchgeführt werden. Bezugszeichenliste 10 Lackqualitätssteuer(IPQC)-System

12 Karosserie

14 Lackierzelle

16 Grundlack-Glockenzone

18 Grundlack-Wiederholungszone

20 erste Klarlack-Glockenzone

22 zweite Klarlack-Glockenzone

24 Ofenzone

26 Luftflußsteuerung

28 Meßzelle

32 Filmdickensensorsystem

34 Roboter

36 Mehrfach-Sensorwerkzeug

38 Filmdickensensorsystem

40 Sensorausricht-Befestigungseinrichtung

42 Computersystem

44 Sensorsteuerung

46 Flüssigkeitskopplungsaufbringsystem

48 Steuersystem

50 Computersystem

52 PLG

54 Block

56 Block

58 Summiereinrichtung

70 Steueralgorithmus

72 Modell

74 Lackierverfahren

76 Verfahrenszielwerte

78 Optimierung


Anspruch[de]
  1. 1. Integriertes Lackqualitäts-Steuer(IPQC)-System (10) zur Rückkopplungssteuerung von Lackierverfahren für das Lackieren von Kraftfahrzeugkarosserien (12), mit:

    einem Filmdickensensorsystem (32) zum Messen der Lackfilmdicke der lackierten Karosserien (12); und

    einem Steuersystem (48), das mit dem Filmdickensensorsystem (32) zur Aufnahme von Informationen über die Farbfilmdicke kommuniziert und die Farbfilmdickeinformation mit Lackierautomatisierungsparametern auf Basis einer Fahrzeugidenifikationsnummer (VIN) der lackierten Karosserien (12) kombiniert, um das Lackierverfahren zu steuern.
  2. 2. System (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens eine programmierbare logische Steuerung (52) aufweist, die mit dem Steuersystem (32) kommuniziert, um die ausgegebene Information in der Lackierautomatisierungsausrüstung anzuwenden.
  3. 3. System (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem (32) ein Computersystem (50) mit einem Computer mit einem Speicher, einem Prozessor, einer Anzeige und einem Eingabemechanismus umfaßt.
  4. 4. System (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Fahrzeugidentifikationsnummernleser, um die VIN der lackierten Karosserien (12) zu lesen.
  5. 5. System (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filmdickensensorsystem (32) mindestens einen Roboter (34) und ein Mehrfachsensorwerkzeug (36), das an dem mindestens einen Roboter befestigt ist, umfaßt.
  6. 6. System (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorwerkzeug (36) mindestens eine Kontakt/Kontaktlos-Filmdickenmeßeinrichtung umfaßt.
  7. 7. System (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorwerkzeug (36) eine Sensorausrichtbefestigungseinrichtung (40) umfaßt, die mindestens eine Filmdickenmeßeinrichtung (32) gegenüber den lackierten Karosserien (12) ausrichtet.
  8. 8. System (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Filmdickensensorsystem (38) Sensorsteuerungen (44) umfaßt, die mit dem Sensorwerkzeug (36) verbunden sind, um die mindestens eine Filmdickenmeßeinrichtung zu steuern.
  9. 9. System (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Filmdickensensorsystem (38) ein Flüssigkopplungsaufbringsystem umfaßt, das mit den Sensorsteuerungen (44) verbunden ist, um die Bewegung der Sensbrausrichtbefestigungseinrichtung (40) über den lackierten Karosserien (12) zu steuern.
  10. 10. Verfahren zum Betreiben eines integrierten Lackqualitäts-Steuer(IPQC)-Systems zum Lackieren von Kraftfahrzeugkarosserien in einem Lackierverfahren, mit den Schritten:

    Messen der Lackfilmdicken der lackierten Fahrzeugkarosserien;

    Überwachen des Lackierverfahrens für die lackierten Fahrzeugkarosserien; und

    Erhalten von Informationen aus dem Lackierverfahren, eingeschlossen Eingaben, Ausgaben, Umgebungsparameter und gemessene Lackfilmdicken und Abspeichern der erhaltenen Informationen auf Basis einer Fahrzeugidentifikationsnummer; und

    Aktualisieren eines Eingabevektors des Lackierverfahrens auf Basis einer begrenzten Optimierung, um ein Distanzmaß zwischen einem Ausgabevektor und einem Vektor entsprechend Ausgabezielen, die vorgebenen Einschränkungen der Eingaben des Lackierverfahrens unterworfen sind.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Eingabevektor des Lackierverfahrens die aktuellen Einstellungen aller Glocken/Lackaufbringeinrichtungen umfaßt:

    Glockenflußgeschwindigkeiten (FR), Glockenhochspannungen (HV), Glockenformluft (SA) und Glockengeschwindigkeiten (BS) für alle Grund- und Klarlackglocken, Wiederholungsflußraten (FR), Wiederholungsventilatorluft (FA), Wiederholungsatomatisierungsluft (AA) und Wiederholungshochspannungen (HV) für alle Nacharbeitungen für alle Flußzonen entlang der Kraftfahrzeugkarosserien.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Ausgabevektor des Lackierverfahrens Grund-/Klarlackfilmdickendaten und QMS-Daten umfaßt, die an einem speifischen Ort auf den Fahrzeugkarosserien gemessen sind.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Umgebungsparametervektoren des Lackverfahrens die nach unten gerichteten und quer verlaufenden Luftflußgeschwindigkeiten, Zellen-Lufttemperatur und -Feuchtigkeit und Lackviskosität umfassen.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den Schritt der Zerlegung des Lackierverfahrens in einen Satz steuerbarer Subsysteme, wobei der Steuersystem jedes Subsystem separat steuert und die Zerlegung die Integrität des Lackierverfahrens auf Basis von Überzugstyp (Grund-/Klarlack), Farbe, Fahrzeugart und Ort auf der Karosserie erhält.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den Schritt des Kreierens, Änderns bestehender und Auslassens von Subsystemen on-line während des Lackierverfahrens oder off-line während einer Unterbrechung des Lackierverfahrens mittels einer Aktualisierung der abgespeicherten Subsystem-Definitionen.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den Schritt der automatischen Detektion von Änderungen im Speicher, der die Subsystemedefinitionen enthält, und Änderung des Eingabe- und Ausgabevektors für die geänderten/zugefügten Subsysteme entsprechend den aktualisierten Konfigurationen.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den Schritt des Aufbringens zusätzlicher Eingabebeschränkungen für das Steuersystem, um sicherzustellen, daß das Steuersystem nur geringfügige Änderungen der Anfangswerte der Verfahrensparameter durchführt.






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