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Dokumentenidentifikation DE69804764T2 06.03.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0953184
Titel WERKSTÜCKERKENNUNGSSYSTEM FÜR PULVERSPRÜHBESCHICHTUNGSSYSTEM
Anmelder Nordson Corp., Westlake, Ohio, US
Erfinder COULIBALY, Eric, Elyria, US;
SKELTON-BECKER, A., Cynthia, Rocky River, US;
FAETANINI, John, Akron, US
Vertreter Eisenführ, Speiser & Partner, 28195 Bremen
DE-Aktenzeichen 69804764
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, IT, LI
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 16.01.1998
EP-Aktenzeichen 989025630
WO-Anmeldetag 16.01.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/00774
WO-Veröffentlichungsnummer 0009832095
WO-Veröffentlichungsdatum 23.07.1998
EP-Offenlegungsdatum 03.11.1999
EP date of grant 10.04.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.03.2003
IPC-Hauptklasse G06K 9/46

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft die Erkennung von in Herstellungssystemen beförderten Werkstücken, und insbesondere die Erkennung von in Pulverspritzbeschichtungssystemen beförderten Werkstücken, um das Spritzen der Werkstücke effizienter zu steuern.

Beim elektrostatischen Pulveranstrich werden die zu beschichtenden Produkte oder Werkstücke durch ein Gehäuse oder eine Kabine bewegt, in der eine oder mehrere Spritzpistolen das Pulver auf die Produkte spritzen. Die Spritzpistolen verleihen den Pulverpartikeln eine Ladung, entweder triboelektrisch oder mit einer Hochspannungsladeelektrode. Wenn die Pulverpartikel aus den Pistolen gespritzt werden, werden die Partikel von den anzustreichenden Werkstücken elektrostatisch angezogen, die generell elektrisch geerdet sind und die in der Regel an einer Hängebahn herabhängen oder auf andere Weise durch die Spritzkabine befördert werden. Wenn die geladenen Pulverpartikel einmal auf den Werkstücken aufgetragen sind, haften sie dort durch elektrostatische Anziehung, bis die Werkstücke nachfolgend in einen Ofen befördert werden, wo die Partikel geschmolzen werden, so dass sie zusammenzufließen und eine gleichmäßige Beschichtung auf den Werkstücken bilden. Das Pulverbeschichten stellt grundsätzlich eine feste und haltbare Oberflächenbeschaffenheit zur Verfügung, wie sie an vielen Geräten, Gartenmöbeln, Rasenmähern und anderen Produkten zu finden ist.

Kürzlich wurden verteilte Steuerungssysteme für Pulverbeschichtungssysteme entwickelt, die eine präzise Steuerung der Spritzpistolen-Arbeitsabläufe in der Spritzkabine erlauben. Ein Beispiel eines solchen Steuerungssystems ist in EP-A-0706 102 gezeigt. Diese Steuerungssysteme erlauben die Entwicklung einer "Gebrauchsanweisung" zum Spritzen eines jeden unterschiedlichen individuellen Werkstückes gemäß der Konfiguration des Werkstückes und den Pulverspritzanforderungen, angepasst an das Werkstück, so dass das Steuerungssystem die Spritzpistolen positionieren kann, und, falls notwendig, die Spritzpistolen zu den richtigen Zeiten triggern kann. Wenn ein Werkstück zum Beispiel an einer bestimmten Stelle eine Lücke aufweist, kann das Steuerungssystem die Spritzpistolen ausschalten, um verschwendetes Pulver zu reduzieren. Solche Steuerungssysteme erfordern jedoch eine genaue und präzise Identifikation des zu spritzenden Werkstückes oder der zu spritzenden Werkstücke.

In dem Versuch, die Werkstücke in einem automatisierten Spritzbeschichtungssystem präzise zu ermitteln, wurden einige verschiedene Lösungen entwickelt. Eine Lösung für die Werkstückermittlung ist, am Eingang zur Spritzkabine eine Anordnung von Photozellen oder Lichtvorhängen in vertikaler und horizontaler Richtung vorzusehen. Diese konventionellen Photozellen- oder Lichtvorhangsysteme haben eine Reihe von Nachteilen, wie zum Beispiel eine sehr begrenzte Fähigkeit, richtige Werkstückerkennungsinformationen zur Verfügung zu stellen. Obwohl solche Systeme die generelle Größe und Form der in die Spritzkabine eintretenden Werkstücke anzeigen können, ist die Information in vielen Fällen unzureichend, weil es notwendig ist, verschiedene Werkstücktypen zu erkennen, die ähnliche Gesamtmaße haben.

Eine andere Lösung besteht darin, hochentwickelte optische Systeme vorzusehen. Standardmäßige optische Systeme nehmen eine Pixel-Matrix-Ansicht eines Objektes auf und nutzen standardmäßige Filtertechniken, um nach gegebenen Merkmalen zu suchen. Wenn die Merkmale passen, ist das Teil ermittelt. Diese Systeme stellen viel bessere Werkstückerkennungsinformationen zur Verfügung, sie haben jedoch einige schwerwiegende Nachteile. Erstens sind die Systeme aufgrund der hochentwickelten optischen Erkennungssysteme und der erforderlichen Rechnerfähigkeiten sehr teuer. Zweitens erfordern die Systeme große Rechnerkapazitäten einschließlich großer Speichererfordernisse, die grundsätzlich in den meisten existierenden Spritzbeschichtungssteuerungssystemen nicht vorhanden sind.

Das EP-0 104 369-A2 offenbart eine Vorrichtung zum optischen Ermitteln von Flächenmustern auf Objekten, bei der das Objekt in einer bevorzugten Richtung in Bezug auf einen opto-elektronischen Photodiodensensor bewegt wird und der optische Grauwert der Flächenmuster streifenweise durch einfallendes Licht aufgezeichnet wird. Das Integral der Grauwertfunktion für jeden Streifen wird aufgezeichnet, was eine Grauwertfunktion vom Integral der Grauwertamplituden in Richtung senkrecht zur bevorzugten Richtung erzeugt. Diese Grauwertfunktion wird dann mit einer gespeicherten Funktion verglichen, die ein bekanntes Muster repräsentiert, um das Flächenmuster des Objektes zu identifizieren. Diese Vorrichtung analysiert das Objekt nur in einer Richtung, das heißt, die Richtung senkrecht zu der Richtung, in die das Objekt in Bezug auf die Sensoren bewegt wird. Alle Abweichungen, die nur in Querrichtung bestehen, würden nicht festgestellt werden.

Die vorliegende Erfindung sieht die Identifikation von Werkstücken in einer eindeutigen und effizienten Art und Weise vor, die eine höhere und genauere Identifikation von Werkstücken bietet, während die Einfachheit beibehalten und begrenzte Computer- Ressourcen effizient genutzt werden. Obwohl die vorliegende Erfindung einige der Konzepte der teuren und hochentwickelten optischen Systeme nutzt einschließlich einer Pixel-Matrix-Anordnung, nutzt sie außerdem eine eindeutige Kodierungs- und Filtertechnik, die die Notwendigkeit für teure Ausrüstung und große Computerkapazität reduziert.

Erfindungsgemäß wird eine Anordnung von Photozellen oder anderen Sensoren verwendet, und die Ausgangsgröße der Sensoren wird in einer Matrix angeordnet, aus der die Daten in ein Format komprimiert werden, das die Summen von binären Datenwerten nutzt. Die Summenwerte oder "Sigmawerte" erlauben, die Daten für jedes Werkstück in einem komprimierten Format zu speichern, das relativ geringen Speicher benötigt. Das System der vorliegenden Erfindung kann somit vorteilhafterweise in bestehenden Spritzbeschichtungssystemsteuerungen angewandt werden, in denen begrenzte Speicherressourcen bestehen, und für die andere Systeme, wie zum Beispiel optische Erkennungssysteme, wegen ihrer Erfordernisse nach großem Speicher und mächtigen Computerkapazitäten nicht angewandt werden können. Das erfindungsgemäße System ist außerdem längst nicht so teuer wie optische Erkennungssysteme, da es nicht die hochentwickelte Ausrüstung solcher Systeme erfordert.

Die vorliegende Erfindung ermittelt Werkstücke durch Anwendung einer Filtertechnik, die einstellbare Fehlertoleranzen nutzt, die eine genaue und übereinstimmende Werkstückidentifikation erlaubt. Die Fehlertoleranzen sind Eingabewerte vom Bediener in der Form von "Totzonen"- und "Druchlassbereich"-Werten, sofern diese Ausdrücke in dieser Anmeldung verwendet werden. Diese Einstellwerte sind in Abhängigkeit von den Systembedingungen einstellbar. Die Filtertechnik nutzt das Summenformat der Datenkompression, um die Werkstücke unter Anwendung minimaler Rechenerfordernisse zu identifizieren.

Das Werkstückerkennungssystem der vorliegenden Erfindung hat außerdem einen eindeutigen Dateneingabemodus, der die Anwendung von extensiver Programmierung und Einstellung für das Eingeben der Werkstückdaten vermeidet. Der Bediener versetzt das System lediglich in den Lernmodus, und wenn ein Werkstück das System durchläuft, werden die Daten gesammelt und komprimiert und in dem komprimierten Format gesichert. Alle anderen mit dem Werkstück verbundenen Informationen, wie zum Beispiel Prozessvariable, Einzelteilnamen und Endbearbeitungsanweisungen können auch zu dieser Zeit aufgezeichnet werden. Anders als viele Identifikationssysteme nach dem Stand der Technik erlaubt das erfindungsgemäße System einer Person, die kein Programmierer ist, die Identifikationsinformationen über eine vollständige Reihe von Teilen in das System einzugeben. Es ist nicht notwendig, sich mit qualifizierten Programmierfunktionen zu beschäftigen, um das System zum Identifizieren eines spezifischen Werkstückes einzurichten oder das System zu programmieren, um besondere Merkmale von Werkstücken zu erkennen, um die nachfolgende Identifikation auszuführen.

Diese und andere Vorteile werden durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Identifizieren von Werkstücken geschaffen, das die Schritte umfasst: Bewegen der Werkstücke in Bezug auf eine Anordnung von Sensoren; Erzeugen einer Vielzahl von Sensormesswerten durch Messen der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Teiles eines Werkstückes in der Nähe jedes Sensors für eine Vielzahl Schrittlängen, die die Werkstücke in Bezug auf die Sensoren zurückgelegt haben; Komprimieren der Sensormesswerte nach einer Berechnungsmethode, um komprimierte Daten für jedes der Werkstücke zu erzeugen, wobei die komprimierten Daten die Sensormesswerte für alle Sensoren während jeder Schrittlänge darstellen und die komprimierten Daten die Sensormesswerte für alle Schrittlängen jedes Sensors darstellen; und Vergleichen der komprimierten Daten mit entsprechenden Daten für ein identifiziertes Werkstück, um zu ermitteln, ob das Werkstück dem identifizierten Werkstück entspricht.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Pulverspritzbeschichtungsystem, das dass erfindungsgemäße Werkstückidentifizierungssystem einschließt.

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht des Schattenbildes eines durch das System in seinem Lernmodus identifizierten Werkstückes innerhalb eines Erfassungsfensters.

Fig. 3 ist eine von dem Werkstück der Fig. 2 abgeleitete Matrix.

Fig. 4 ist eine andere Ansicht der Matrix aus Fig. 3 mit eingesetzten Reihensummen und Spaltensummen.

Fig. 5 ist eine Ansicht einer Matrix ähnlich der Fig. 4, die von einem Werkstück abgeleitet ist, das vom System im Betriebsmodus ermittelt wurde.

Fig. 6 ist ein Flussdiagramm, das die Systemgrundoperationen zeigt.

Fig. 7 ist eine Darstellung des während des Systembetriebes angezeigten Displays, das die Werkstückidentifikationseinstellung betrifft.

Fig. 8 ist eine Darstellung eines anderen Displays, das den Systemteil Lern- oder Modifizierungsvorgang betrifft.

Fig. 9 ist eine Darstellung des Kabinenteil-Identifikationseinstellbildschirmes.

Fig. 10 ist eine Darstellung des Werkstückzählbildschirmes.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Es wird nun näher auf die Zeichnungen und zu Beginn auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein Farbspritzsystem schematisch dargestellt ist, das eine Farbspritzkabine 10 mit durch ein Steuerungssystem 11 gesteuerten Spritzpistolen umfasst. Das Steuerungssystem 11 kann das von der Nordson Corporation of Westlake, Ohio erhältliche und im EP-A-0 706 102 beschriebene Steuerungssystem Smart Coat sein. Mit Hilfe eines Zubringers 13 werden Teile 12a-12e der Kabine 10 zugeführt. In der gezeigten Ausführungsform hängen die Teile 12a-12e von Haken oder Bügeln 14, die wiederum an einem sich horizontal bewegenden Fließband 13 befestigt sind. Aus Gründen der Klarheit sind die Teile 12a-12e schematisch in vereinfachter Form dargestellt, und es sollte verständlich sein, dass die Teile normalerweise komplexer sind oder dass Anordnungen von verschiedenen und unterschiedlich großen Gegenständen zusammen an einem Rack gruppiert sein können, und dass solch ein Rack mit Gegenständen hierin als ein einzelnes "Werkstück" 12 behandelt würde.

Wenn die Teile 12a-12e durch den Zubringer 13 bewegt werden, durchlaufen sie eine Sensoranordnung 17. Das in Fig. 1 gezeigte Sensorsystem umfasst zehn Sensoren 18, die vertikal neben dem Fließband 13 angeordnet sind. Die Sensoren 18 sind an eine Steuerung 19 angeschlossen, die ein Display 20 besitzt. Die Steuerung 19 kann ein kleines Computersystem sein, oder sie kann Teil eines größeren Steuerungssystems sein, das verwendet wird, um die Spritzkabine 10 zu steuern, wie zum Beispiel das Steuerungssystem 11.

Obwohl aus Gründen der Klarheit in Fig. 1 zehn Sensoren 18 gezeigt sind, sollte verständlich sein, dass eine größere oder kleinere Anzahl von Sensoren verwendet werden kann, und in einer bevorzugten Ausführungsform würden es 25 Sensoren sein. Der vertikale Abstand zwischen den Sensoren hängt von der Größe des Gesamtsystems einschließlich der Größe der Spritzkabine und der Größe der zu ermittelnden Werkstücke ab. Die Sensoren können zwischen 1,27 und 5,08 cm (1/2 Inch und 2 Inches) beabstandet sein, aber bei Bedarf kann ein größerer oder kleinerer Abstand verwendet werden. Alle Sensoren können zum Beispiel Photozellen sein, die eine Lichtquelle und einen Photodetektor umfassen, der das vom Werkstück reflektierte Licht der Lichtquelle ermittelt. Ein geeigneter Sensor würde ein von Scientific Technologies Inc. aus Freemont, California, hergestelltes Modell 303-20 sein. Alternativ könnten die Sensoren Ultraschallsensoren sein, die piezoelektrische Sender/Empfänger haben, die ein analoges Signal zurückgeben, das proportional dem Abstand des Werkstückes zum Sensor ist. Ebenfalls alternativ können die Sensoren ein Lichtvorhang sein, der "Photozellen" in Form einer Reihe von LEDs und Photoempfängern mit einer Steuerung umfasst, die Sensorpaare abruft und ein analoges Signal zurückgibt, das proportional der Anzahl der Photozellen ist, die unterbrochen oder dauerhaft unterbrochen sind. Es können auch andere Sensoren verwendet werden, wie zum Beispiel andere Arten von Photozellen, industrielle Annäherungssensoren oder Impedanz- oder Kapazitätssensoren.

Beim Vorbeibewegen jedes Teiles 12 an der Sensoranordnung 17 messen alle Sensoren 18 die Anwesenheit oder Abwesenheit des Werkstückes neben dem Sensor für einen Teil des Werkstückes. Die Werkstücke 12 bewegen sich mit der Geschwindigkeit des Zubringers 13 durch die Sensoranordnung 17 und die Sensoren 18 werden gesteuert, um die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Teiles des Werkstückes für eine Schrittgröße der Bewegung des Zubringers zu ermitteln, so dass die Schrittgröße der Zubringerbewegung einem Teilstück der Breite des Werkstückes entspricht. Die Bewegung des Zubringers 13 kann durch einen am Zubringer befestigten Kodierer festgestellt werden, wobei jede Zählung des Kodierers einem der Teilstücke der Breite des Werkstückes entspricht. Die Sensoren 18 messen somit die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Teiles des Werkstückes nahe jedem Sensor für eine Vielzahl von Schrittlängen, die das Werkstück in Bezug auf die Sensoren zurückgelegt hat. Wenn eines der Werkstücke 12 die Sensoranordnung 17 durchlaufen hat, kann eine Matrix erstellt werden, in der jede Reihe einen der Sensoren repräsentiert (oder ein Inkrement der Höhe des Werkstückes) und jede Spalte jeden Zubringerbewegungsschritt repräsentiert (oder ein Inkrement der Breite des Werkstückes). Fig. 2 stellt zum Beispiel ein Werkstück 12a dar, das durch die in Fig. 1 gezeigte, vereinfachte Sensoranordnung 17 mit zehn Sensoren erfasst werden kann. Das Werkstück 12a in diesem Beispiel ist in einem Erkennungsfenster 23 angeordnet, in dem die Höhe des Fensters die Höhe der Sensoranordnung 17 und die Breite des Fensters eine Vorschubgröße des Zubringers 13 darstellt. Das Aufzeichnen der Matrix wird begonnen, sobald ein Sensor 18 die Anwesenheit eines Werkstückes misst. Deshalb wird das Bild immer auf einer Seite des Fensters 23 sein (die linke Seite des Fensters wie in Fig. 2 gezeigt). Da in diesem Beispiel jede Zubringerbewegung 1,27 cm (1/2 Inch) beträgt und da das Messen für 20,32 cm (8 Inches) ausgeführt wurde, wird eine 10 · 16-Matrix 24 erzeugt, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist. Diese 10 · 16-Matrix 24 stimmt mit dem Erkennungsfenster 23 der Fig. 2 überein. In jeder Zelle der Matrix 24 steht ein binärer Wert, wobei eine "1" die Anwesenheit eines Teiles des Werkstückes in der Nähe jenen Sensors während der Bewegungsschrittlänge des Zubringers anzeigt, und eine "0" die Abwesenheit eines Teiles des Werkstückes in der Nähe jenen Sensors während der Bewegungsschrittlänge des Zubringers anzeigt.

Das erfindungsgemäße System kann in zwei verschiedenen Modi arbeiten: einem "Lern"-Modus und einem "Identifikations"- oder "Betriebs"-Modus. Die für die Erkennung jedes Werkstückes benötigten Informationen erhält das System zuerst durch den Betrieb des Systems im Lernmodus. Wenn sich das Werkstück durch das System bewegt, wird eine Matrix entwickelt, die die Grundfläche jenes Werkstückes darstellt. Dann werden die Werte in jeder Reihe und jeder Spalte einem Berechnungsverfahren unterworfen, um komprimierte Daten zu erhalten. Vorzugsweise werden die Werte in jeder Reihe bzw. in jeder Spalte der Matrix summiert, und diese Spaltensummen und Reihensummen werden als die Darstellung des Teiles gespeichert, so dass die Daten für das Werkstück als "Summen"-Daten komprimiert und gespeichert sind. Zum Beispiel ist die in Fig. 3 gezeigte Matrix 24 für das in Fig. 2 gezeigte Werkstück 12a abgeleitet. Die Werte in jeder Reihe bzw. jeder Spalte sind summiert, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, und das Werkstück 12a wird dann in komprimierter Form durch die Reihensummen oder die Reihensummenkette "0,0,4,10,10,10,10,7,0,0" und die Spaltensummen oder Spaltensummenkette "4,4,4,6,6,6,6,5,5,5,0,0,0,0,0,0" dargestellt. Der Lernmodus wird für jedes zu identifizierende Werkstück ausgeführt und die Reihen- und Spaltensummenwerte oder Sigmawerte für jedes Werkstück erhalten und im Speicher gespeichert. Wenn die Summenwerte im Speicher gespeichert sind, gibt der Bediener eine Werkstückidentifikationsnummer und/oder Namen zusammen mit der gewünschten Information über das Werkstück ein, wie zum Beispiel seine. Spritz"-Anweisung", die verwendet wird, um das Werkstück zu behandeln, wenn es in die Spritzkabine kommt, wie zum Beispiel die Dauer des Spritzens, Geschwindigkeiten, Pistolenanordnung (wenn die Pistole beweglich ist), u. s. w.

Da die Informationen für das Werkstück in einem "Summenformat" gespeichert sind, ist ersichtlich, dass die Gesamtmenge der gespeicherten Daten eher klein ist und nur wenig Speicherplatz einnimmt. Dieses bietet außerordentliche Vorteile bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Systems in bestehenden Spritzbeschichtungssystemsteuerungen, die begrenzte Speicherressourcen haben. Das erfindungsgemäße System wird somit vorteilhaft in bestehenden Systemen genutzt, in denen andere Systeme, wie zum Beispiel optische Erkennungssysteme, wegen ihrer mit den Rechnererfordernissen verbundenen Kosten nicht verwendet werden können.

Anders als viele Identifikationssysteme nach dem Stand der Technik ist es mit dem erfindungsgemäßen System möglich, dass eine Person, die kein Programmierer ist, die Identifikationsinformationen über eine vollständige Reihe von Werkstücken unter Anwendung des Lernmodus in das System eingibt. Der Bediener versetzt das System lediglich in den Lernmodus, und wenn ein Werkstück das System durchläuft, werden die Spalten- und Reihensummen aufgezeichnet und als ein neues Werkstück gespeichert. Alle anderen, mit dem Werkstück verbundenen Informationen, wie zum Beispiel Bearbeitungsvariable, Bauteilnamen und Endbearbeitungsanweisungen, können auch zu dieser Zeit aufgezeichnet werden. Es ist nicht notwendig, das System zu programmieren, um ein spezifisches Werkstück zu identifizieren, oder das System zu pro grammieren, um besondere Merkmale an Werkstücken zu erkennen, um eine nachfolgende Identifikation auszuführen.

Nach dem Sammeln der Identifikationsinformationen im Lernmodus kann das System im Identifikationsmodus betrieben werden, in dem die Werkstücke 12 durch die Sensoranordnung 17 befördert und die Werkstücke gescannt werden. Die Identifikationssummeninformationen für jedes Werkstück 12 werden mit den zuvor im Speicher gespeicherten Summenwerten verglichen. Dieser Vergleich wird unter Anwendung einer "Totzonen"-Fehlertoleranz und unter Anwendung einer "Durchlassbereich"-Toleranz ausgeführt, so dass einige Reihen oder Spalten außerhalb der "Totzonen"-Toleranz liegen können. Die "Totzonen"-Toleranz stellt die akzeptable Abweichung zwischen einem Reihen- oder Spaltensummenwert dar, der noch als ein Durchlasswert betrachtet wird. Die "Durchlassbereich"-Toleranz stellt die Anzahl von nicht durchgelassenen Werten in entweder den Reihensummen oder den Spaltensummen dar, die immer noch als passend betrachtet wird. Durch diese Toleranzen kann das Werkstück außerhalb der Toleranz sein und wird noch von dem System erkannt. Wenn ein Werkstück als Passstück zum einem Werkstück, für das die Informationen im Speicher gespeichert sind, identifiziert wird, wird die Werkstückidentifikationsinformation zum Steuerungssystem 11 gesendet. Wenn das Werkstück zu keinem programmierten Werkstück passt, wird dem Werkstück ein Fehlzuordnungscode zugeordnet und zur Weiterbearbeitung weitergeleitet. Nachdem das System ein Werkstück identifiziert hat, ruft es die mit jenem Werkstück verbundene Anweisung aus dem Speicher ab. Die Werkstückidentifikation und die Anweisung werden dann dem Steuerungssystem zugeführt, so dass das Werkstück richtig gespritzt wird.

Fig. 5 stellt zum Beispiel eine Matrix 27 dar, die von einem Werkstück erhalten wurde, das das System im Identifizierungsmodus durchläuft. Beim Vergleichen der Matrix 27 mit der Matrix 24 der Fig. 4 ist offensichtlich, dass die Reihensumme für die vierte. Reihe in der Matrix 27 "8" ist, während die entsprechende Reihensumme in der Matrix 24 "10" ist. Wenn die "Totzonen"-Einstellung eine Abweichung von 1 erlaubt, würde die vierte Reihe nicht durchgehen. Beim weiteren Vergleichen der Matrizen 24 und 27 ist offensichtlich, dass die Reihensumme für die achte Reihe in der Matrix 27 "5" ist, während die entsprechende Reihensumme in der Matrix 24 "7" ist. Wenn die "Totzonen"- Einstellung eine Abweichung von 1 erlaubt, würde die achte Reihe nicht durchgehen. Beim Vergleichen der Matrizen 24 und 27 ist weiter offensichtlich, dass die Reihen summe für die fünfte Reihe in der Matrix 27 "9" ist, während die entsprechende Reihensumme in der Matrix 24 "10" ist. Wenn die "Totzonen"-Einstellung eine Abweichung von "1" erlaubt, würde die fünfte Reihe durchgehen. Somit ergibt eine "Totzonen"- Einstellung von "1" für die Reihen acht durchgehende Reihen und zwei nicht durchgehende Reihen. Wenn die "Durchgangsbereich"-Einstellung für die Reihen "2" ist, würde dieses Werkstück als passend mit dem Werkstück 12a der Fig. 2 angesehen werden. Wenn jedoch die "Durchgangsbereich"-Einstellung für die Reihen "1" ist, würde das Werkstück nicht passen, weil es zwei nicht durchgehende Reihen gibt.

Alternativ würde im Beispiel der Fig. 5, wenn die "Totzonen"-Einstellung für die Reihen von "1" auf "2" geändert würde, die vierte und achte Reihe als auch die fünfte Reihe durchgehen, und wenn die "Durchgangsbereich"-Einstellung für die Reihen mit "2" beibehalten würde, das Werkstück passen.

Das gleiche Verfahren wird auf die Spaltensummen angewandt. In dem Beispiel der Fig. 4 und 5 weicht die Matrix 27 von der Matrix 24 in der ersten Spalte ab, die eine Summe von "3" anstelle von "4" hat, in der vierten Spalte, die eine Summe von "5" anstelle von "6" hat und in der zehnten Spalte, die eine Summe von "2" anstelle von "5" hat. Wenn die "Totzonen"-Einstellung für die Spalten "1" oder "2" ist, würde die erste und vierte Spalte durchgehen und die zehnte Spalte würde scheitern. Wenn die "Durchgangsbereich"-Einstellung für die Spalten "1" oder größer ist, würde das Werkstück passen, weil nur eine Spalte, d. h., die zehnte Spalte, scheiterte.

Für die Reihen und Spalten oder für Teile der Reihen und Spalten können separate "Totzonen"- und "Durchlassbereich"-Einstellungen vorgesehen werden. Es wird jedoch eine einzige "Totzonen"- und "Durchlassbereich"-Einstellung für die Reihen und eine andere "Totzonen"- und "Durchlassbereich"-Einstellung für die Spalten bevorzugt, weil zusätzliche Einstellungen das System schwieriger einzurichten und zu becienen machen. Die "Totzonen"- und "Durchlassbereich"-Einstellungen für die Reihen und Spalten können in Abhängigkeit von den Praxisbedingungen, einschließlich der Größe und Vielfalt der Werkstücke, der Häufigkeit, mit der die Werkstücke in verschiedene Richtungen transportiert werden, der Größe der Matrix und anderer Faktoren. eingestellt werden. Die "Totzonen"- und "Durchlassbereich"-Einstellungen werden vom Bediener eingestellt, so dass jedes Werkstück gemessen und von den anderen, vom Fließband transportierten Werkstücken unterschieden wird.

Die Begriffe "Totzone" und "Durchlassbereich" werden in dieser Anmeldung verwendet, um die spezifischen Arten der in das Werkstückidentifikationssystem eingeführten Toleranzen zu kennzeichnen, die es erlauben, dass während des Identifikationsmodus identifizierte Werkstücke selbst dann durchgehen, wenn sie nicht exakt der Grundfläche des während des Lernmodus erhaltenen Werkstückes entsprechen. Daraus sollte nicht geschlossen werden, dass diese Begriffe in einer Art und Weise verwendet werden, wie sie in der herkömmlichen Terminologie in anderen Filteranmeldungen oder auf andere Weise verwendet würden.

Die in den Beispielen hierin und in den Fig. 3 und 4 gezeigte Matrix 24 wurde aus Gründen der Klarheit vereinfacht, und es sollte verständlich sein, dass normalerweise mehr Sensoren verwendet würden und dass die Erkennung für eine größere Anzahl von Zubringerbewegungen oder für kleinere Schrittlängen der Zubringerbewegung vorgenommen würde. In einer bevorzugten Ausführungsform würden zum Beispiel 52 Sensoren, 26 auf jeder Seite der Werkstücke, verwendet werden, und das Messen würde alle 1,25 cm (1/2 Inch) für 56,8 cm (20 Inches) durchgeführt werden, so dass die Matrix 52 Reihen und 40 Spalten haben würde. Das in den Fig. 2-4 dargestellte Beispiel würde jedoch auch für Anwendungen geeignet sein, bei denen die Werkstückidentifikation von einer 10 · 16-Matrix abgeleitet werden könnte, und für andere Bedingungen könnte eine größere Matrix erforderlich sein. Somit kann die Anzahl der Sensoren, der Wert der Zubringerbewegung, der Wert der durch jede Schrittlänge repräsentierten Zubringerbewegung, die Anzahl der verwendeten Schrittlängen und somit die Größe der Matrix in Abhängigkeit von der Anwendung eingestellt werden, für die das erfindungsgemäße Werkstückidentifikationssystem verwendet wird.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Werkstückidentifikationssystems wird unter Bezugnahme auf das in Fig. 6 gezeigt Flussdiagramm und die in den Fig. 7- 10 gezeigten Abbildungen der Bildschirmanzeigen verständlich.

Unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der Fig. 6 wählt der Bediener ausgehend vom "Start"-Schritt 30 im Schritt 31 einen der zwei Betriebsmodi für das System. Diese Auswahl wird von dem Systemteil Lern/Modifizierungsbildschirm der Fig. 8 unter Anwendung des Systemmodusschalters 50 ausgeführt. Wenn der Bediener den "Lern"- Modus bei Schritt 31 auswählt, geht das System zum Schritt 32, in dem der Bediener eine Werkstücknummer entsprechend dem zu erlernenden Werkstück vergibt und die dem Werkstück entsprechenden Informationen eingibt.

Nachdem Abschluss der Werkstückeingabe im Schritt 32 geht das System zum Schritt 33, in dem ein Probenwerkstück durch die Sensoranordnung 19 geführt wird. Wenn das Werkstück die Anordnung 17 durchläuft, wird der Ausgangswert jedes Sensors 18 für jede Zubringerbewegungsschrittlänge aufgezeichnet, und eine Matrix erzeugt, wie zum Beispiel die Matrix 24. Das Aufzeichnen beginnt immer, wenn mindestens ein Sensor 18 einen Teil eines Objektes ermittelt. Das Aufzeichnen endet immer, wenn alle Sensoren 18 außer Betrieb sind. Die Länge des längsten Teiles des Werkstückes definiert somit die Anzahl der Spalten der Matrix. Die Anzahl der Sensoren 18 definiert die Anzahl der Reihen der Matrix.

Nach Beendigung des Schrittes 33 geht das System zum Schritt 34, in dem die Daten in der Matrix in ein Summen- oder Sigma-Format für das Werkstück komprimiert werden. Wie oben beschrieben ist, wird das Summenformat durch Errechnen der Summe jeder Reihe und jeder Spalte zum Erzeugen einer Kette von Summenwerten erzeugt.

Nach dem Erzeugen der Summendaten im Schritt 34 werden die Summendaten im Schritt 35 zusammen mit den Bearbeitungsinformationen für das Werkstück im Speicher gespeichert. Die Daten werden an einem Speicherplatz gespeichert, der der spezifizierten Werkstücknummer entspricht. Die Informationen sind Eingaben vom Bediener vom Systemteil Lern/Modifizierungsbildschirm der Fig. 8. Das System nimmt vorzugsweise Racks auf, die eine Vielzahl von einzelnen Werkstücken umfassen, und die Zusammensetzung dieser Racks kann in dem Bildschirm der Fig. 8 zusammen mit den einzelnen Werkstücken, die in allen anderen Racks enthalten sind, organisiert werden. Nachdem die Daten gespeichert wurden, kehrt das System zum Schritt 31 zurück.

Nach dem Eingeben von ausreichenden Daten im Lernmodus kann das System durch Auswählen des Modus im Schritt 31 unter Anwendung des Schalters 50 im "Identifikations"-Modus laufen. Wenn der Identifikations-Modus ausgewählt ist, geht das System zu Schritt 39, in dem der Bediener die "Totzone" für die Reihen, den "Durchlassbereich" für die Reihen, die "Totzone" für die Spalten eingibt. Wie oben beschrieben wurde, ist die "Totzone" der absolute Fehler, der zwischen den gespeicherten Werkstücksummen und den Summen des zu identifizierenden Werkstückes erlaubt ist. Wenn der Fehler innerhalb der "Totzone" Liegt, wird die Summe als passend betrachtet. Wenn der Fehler nicht innerhalb der "Totzone" liegt, wird die Summe als nicht passend betrachtet. Der "Durchlassbereich" ist die maximale Anzahl von nichtpassenden Summen, die für das zu identifizierende Werkstück erlaubt ist.

Nach dem Einrichten der Identifikationskriterien in Schritt 39 geht das System zum Schritt 40, in dem die Werkstückmatrixdaten im wesentlichen in der gleichen Art und Weise wie bei Schritt 33 aufgezeichnet werden, jedoch für die Sensoranordnung 17 durchlaufende Werkstücke, die identifiziert werden müssen. Danach werden die im Schritt 40 gesammelten Matrixdaten im wesentlichen in der gleichen Art und Weise wie im Schritt 34 im Schritt 41 zu Summendaten komprimiert. Die Systemsbetriebsweise kann über den Systemteil Identifikationseinstellungsschirm in Fig. 7 überwacht werden. Dieser Bildschirm stellt Diagnoseinformationen über das Werkstückidentifikationssystem zur Verfügung. In der in Fig. 7 gezeigten Anwendung wird eine Sensoranordnung mit insgesamt 52 Sensoren verwendet, wobei beim Durchlaufen der Anordnung auf jeder Seite der Werkstücke 26 sind. Der Bildschirm der Fig. 7 zeigt dem Bediener auch die Länge der letzten sechs Racks von Werkstücken und sieht eine Anzeige für eine Fehlfunktion eines Sensors vor.

Nach dem Erzeugen der Summenformatdaten für das zu identifizierende Werkstück in Schritt 41 geht das System zum Schritt 42, in dem das Werkstück identifiziert wird. Unter Anwendung der Reihen-"Totzonen"- und Reihen-"Durchgangsbereich"-Werte und der Spalten-"Totzonen"- und Spalten-"Durchgangsbereich"-Werte prüft das System alle im Schritt 41 gesammelten Summen mit den entsprechenden, im Schritt 35 im Speicher gespeicherten Summenwerten, bis ein passendes Werkstück gefunden ist. Ein passendes Werkstück ist gefunden, wenn alle Summen übereinstimmen, basierend auf den zulässigen "Totzonen" und "Durchgangsbereichen". Wenn ein passendes Werkstück gefunden ist, wird die Werkstücknummer in eine erste Durchlaufwarteschlange im Schritt 43 geladen. Wenn kein passendes Werkstück gefunden wird, wird eine Fehlzuordnungswerkstücknummer verwendet. Die Warteschlange wird jedes Mal, wenn ein neues Werkstück identifiziert ist, verschoben. Einer der Sensoren 18 ermittelt die Anwesenheit eines Werkstückes und lädt die Werkzeugnummer in die Warteschlange. Die Warteschlange kann zu jeder Zeit neu geordnet werden, um eine Werkstücknummer zu modifizieren. Im Schritt 44, wenn ein Werkstück den Eingang zur Spritzkabine 10 erreicht, wird die entsprechende Werkstücknummer aus der Warte schlange mit der entsprechenden Bearbeitungsinformation heruntergeladen und zum Spritzkabinensteuerungssystem 11 zur weiteren Verarbeitung übermittelt. Dieses kann durch zusätzliche Photoelemente am Kabineneingang ausgelöst werden, wie es in dem Identifikationseinrichtungsbildschirm für den Kabinenteil in Fig. 9 dargestellt ist.

Nach dem Warteschlangenschritt 43 kehrt die Steuerung des Systems zum Schritt 31 zurück, und wenn das System weiter im Identifikationsmodus eingestellt bleibt, wird das nächste Werkstück identifiziert.

Wenn gewünscht, kann das System außerdem eine Zählung von einzelnen, das System durchlaufenden Werkstücken unterhalten. Die Werkstücke würden als Bestandteile von Racks in Fig. 8 identifiziert und wenn jedes Werkstück beschichtet ist, wird die Zählung der Werkstücke erhalten und unter Verwendung des in Fig. 10 gezeigten Werkstückzählbildschirmes angezeigt.

Obwohl das erfindungsgemäße Werkstückidentifikationssystem in einer Anwendung für ein Pulverspritzbeschichtungssystem gezeigt ist, sollte verständlich sein, dass das System andere Anwendungen in verschiedenen Arten von Beschichtungssystemen als auch andere industrielle Anwendungen haben kann, in denen es notwendig ist, verschiedene Arten von an einer Bearbeitungsstation ankommenden Teilen zu identifizieren.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Identifizieren von Werkstücken, umfassend die Schritte: Bewegen der Werkstücke (12) in Bezug auf eine Anordnung (17) von Sensoren (18);

Erzeugen einer Vielzahl von Sensormesswerten durch Messen der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Teiles eines Werkstückes in der Nähe jedes Sensors für eine Vielzahl Schrittlängen, die die Werkstücke in Bezug auf die Sensoren zurückgelegt haben;

Komprimieren der Sensormesswerte nach einer Berechnungsmethode, um erste und zweite komprimierte Daten für jedes der Werkstücke zu erzeugen, wobei die ersten komprimierten Daten die Sensormesswerte für alle Sensoren während jeder Schrittlänge darstellen, und die zweiten komprimierten Daten die Sensormesswerte für alle Schrittlängen jedes Sensors darstellen; und

Vergleichen der ersten und zweiten komprimierten Daten mit entsprechenden Daten für ein identifiziertes Werkstück, um zu ermitteln, ob das Werkstück dem identifizierten Werkstück entspricht.

2. Verfahren zum Identifizieren von Werkstücken gemäß Anspruch 1, umfassend den zusätzlichen Schritt des Aufbaus einer Matrix (24, 27) unter Anwendung der Daten aus dem Erzeugungsschritt, wobei die Matrix in zwei Dimensionen angeordnete Zellen besitzt, die Dimensionen Zeilen und Spalten sind, eine Dimension einen der Sensoren darstellt und die andere Dimension eine der Schrittlängen darstellt, und jede der Zellen den Messwert einer der Sensoren während einer der Schrittlängen darstellt.

3. Verfahren zum Identifizieren von Werkstücken gemäß Anspruch 2, bei dem der Komprimierungsschritt (34, 41) durch Ausführen einer Berechnungsmethode für die Werte der Zellen in jeder Spalte ausgeführt wird, um komprimierte Spaltendaten zu erhalten, und Ausführen der Berechnungsmethode für die Werte der Zellen in allen Zeilen, um komprimierte Zeilendaten zu erhalten; und bei dem der Vergleichschritt durch Vergleichen der komprimierten Zeilendaten und komprimierten Spaltendaten mit entsprechenden komprimierten Zeilendaten bzw. komprimierten Spaltendaten für das identifizierte Werkstück ausgeführt wird.

4. Verfahren zum Identifizieren von Werkstücken gemäß Anspruch 3, bei dem die Berechnungsmethode ein Summieren der Zellenwerte in jeder Spalte oder Zeile umfasst.

5. Verfahren zum Identifizieren von Werkstücken gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den zusätzlichen Schritt, zuerst die ersten und zweiten komprimierten Daten für das identifizierte Werkstück (12) zu erhalten durch Bewegen des identifizierten Werkstückes in Bezug auf die Anordnung (17) von Sensoren (18), Ermitteln der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Teiles des identifizierten Werkstückes in der Nähe jedes Sensors im Verlauf einer Vielzahl von Schrittlängen und Komprimieren der Sensormesswerte nach der Berechnungsmethode, um erste und zweite komprimierte Daten für das identifizierte Werkstück zu erzeugen, wobei die ersten komprimierten Daten die Sensormesswerte für alle Sensoren im Verlauf jeder Schrittlänge darstellen, und die zweiten komprimierten Daten die Sensormesswerte für alle Schrittlängen jedes Sensors darstellen.

6. Verfahren zum Identifizieren von Werkstücken gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Matrix (24, 27) aus den Sensormesswerten aufgebaut ist, wobei die Matrix in zwei Dimensionen angeordnete Zellen besitzt, die beiden Dimensionen Zeilen und Spalten sind, und bei dem die ersten komprimierten Daten komprimierte Spaltendaten und die zweiten komprimierten Daten komprimierte Zeilendaten sind.

7. Werkstückidentifikationssystem, umfassend:

eine Anordnung (17) von Sensoren, durch die Werkstücke (12) bewegt werden, wobei die Sensoren (18) durch Messen der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Teiles eines Werkstückes in der Nähe jedes Sensors für eine Vielzahl von Schrittlängen, die die Werkstücke in Bezug auf die Sensoren zurückgelegt haben, eine Vielzahl von Sensormesswerten zur Verfügung stellen;

Mittel (34, 41) zum Komprimieren der Sensormesswerte nach einer Berechnungsmethode, um erste und zweite komprimierte Daten für jedes Werkstück zu erzeugen, wobei die ersten komprimierten Daten die Sensormesswerte für alle Sensoren im Verlauf jeder Schrittlänge darstellen, und die zweiten komprimierten Daten die Sensormesswerte für alle Schrittlängen jedes Sensors darstellen; und

Mittel (42) zum Vergleichen der ersten und zweiten komprimierten Daten mit entsprechenden Daten für ein identifiziertes Werkstück, um zu ermitteln, ob das Werkstück dem identifizierten Werkstück entspricht.

8. Werkstückidentifikationssystem gemäß Anspruch 7, umfassend außerdem Mittel (35) zum Speichern der über ein identifiziertes Werkstück im Verlauf eines Lernmodus gesammelten Daten zur Verwendung durch das Vergleichmittel.

9. Werkstückidentifikationssystem gemäß Anspruch 7 oder 8, bei dem das Vergleichmittel (42) eine Totzone nutzt, um zu ermitteln, ob die komprimierten Daten den komprimierten Daten für das identifizierte Werkstück entsprechen, und bei dem das System zusätzlich Mittel zum Einstellen der Totzone umfasst.

10. Werkstückidentifikationssystem gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem das Vergleichmittel (42) einen Durchlassbereich nutzt, um zu ermitteln, ob die Anzahl der komprimierten Datengegenstücke anzeigt, dass das Werkstück dem identifizierten Werkstück entspricht, und bei dem das System zusätzlich Mittel zum Einstellen des Durchlassbereiches umfasst.







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