用于通过辐射来表征诸如漆膜之类的涂料的系统和方法以及利用这样的系统的涂漆设施技术方案

提供用于测量在物体（2）的表面上所提供的至少一个漆层的参数的传感器系统（1）。它包括机器人臂（40）、安装到机器人臂（40）的测量装置（42），该测量装置包括：辐射发射器（10）和辐射接收器（20），它们优选地在太赫兹范围中操作；传感器布置（25），所述传感器设置（25）用于当测量装置以预定义姿态定位时感测测量装置（42）相对于物体（2）的表面的取向以及可选地感测测量装置（42）相对于物体（2）的表面的距离；控制单元（30），所述控制单元（30）配置用于控制机器人臂（40）并且用于控制测量装置（42）的操作，其中控制单元（30）配置成为了实行物体（2）的表面上的至少一个预定义测量位置处的至少一个漆层的参数的测量而通过考虑机器人臂（40）的定位数据和来自传感器布置（25）以及可选地来自辐射接收器（20）的测量数据控制机器人臂（42）与测量装置（40）围绕物体（2）的移动，使得在实行测量之前：将测量装置（42）与物体（2）的表面之间的距离调整到在预定义距离范围中，并且在从‑5°到5°的角公差范围内将测量装置（42）的测量方向的向量调整到相对于物体（2）的表面正交。此外，提供相应方法，和包括这样的传感器系统的涂料设施。

Systems and methods for characterizing coatings such as paint films by radiation and painting facilities utilizing such systems

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通过辐射来表征诸如漆膜之类的涂料的系统和方法以及利用这样的系统的涂漆设施本专利技术的方面涉及用于表征涂覆/涂覆体的涂料、特别是汽车或类似物的新施加漆膜的至少一个漆层的传感器系统。该传感器系统具有被测量装置承载的辐射发射器。本专利技术的其它方面涉及具有传感器系统的涂漆设施（paintingfacility）。
技术介绍
汽车车身被多层漆覆盖（这些多层漆统称为漆膜）以便防止环境中的氧气和其它有害物质，并且为了美馆。汽车制造厂处的涂漆过程主要在漆过程流水线中进行，其中金属框架的涂漆经常由机器人执行。该流水线具有许多对齐的隔间和中央运输系统，通过该中央运输系统，汽车车身线上（inline）从一个区段移到下一区段。在完成特定层的涂漆过程后，框架进入闪干区，在所述闪干区溶剂有时间在室温下蒸发，接着是在炉内在升高的温度下的固化阶段。目前在每个炉子之后或在流水线上的最后一个炉子之后执行质量控制。为了该目的，开发了用于确定漆层厚度的现有技术，诸如超声和磁感测。然而，这些技术只在接触模式下工作，这通常是不希望有的。近来，提出了基于THz辐射的方法。例如，JP2004028618A和EP2213977A1描述了用于使用THz辐射确定漆膜厚度的相应方法。平均起来，大约28%的汽车车身没有通过质量控制并且必须通过漆机器人或手动返工。该步骤是对于生产线的主要难题。汽车框架在漆线上要花费总生产时间的三分之一，这就解释了汽车车身涂漆是汽车制造过程中最昂贵的步骤之中。因此，返工的成本和复杂性特别使总制造成本明显增加。因此，保持低返工率，并且在该步骤降低生产线的复杂性是长期存在的期望。鉴于上述以及其它原因，存在对于本专利技术的需要。
技术实现思路
鉴于上文，提供根据权利要求1所述的用于测量在物体的表面上所提供的至少一个漆层的参数的传感器系统、根据权利要求8所述的用于测量在物体的表面上所提供的至少一个漆层的参数的方法以及根据权利要求5所述的涂覆设施。根据第一方面，提供用于测量物体的表面上所提供的至少一个漆层的参数的传感器系统。它包括：机器人臂；安装到该机器人臂的测量装置，其包括：辐射发射器和辐射接收器，它们优选地在太赫兹范围中工作；传感器布置，其用于在测量装置以预定姿态定位时感测测量装置相对于物体的表面的取向以及可选地感测测量装置相对于物体的表面的距离；控制单元，其配置用于控制机器人臂，并且用于控制测量装置的操作，其中该控制单元配置成为了实行物体的表面上的至少一个预定义测量位点处的至少一个漆层的参数的测量而通过考虑机器人臂的定位数据和来自传感器布置并且可选地来自辐射接收器的测量数据控制机器人臂与测量装置围绕物体的移动，使得在实行测量之前：将测量装置与物体的表面之间的距离调整到处于预定义距离范围中，并且在从-5°到5°的角公差范围内将测量装置的测量方向的向量调整到相对于物体的表面正交。根据第二方面，提供用于测量物体的表面上所提供的至少一个漆层的参数的方法。它包括：提供第一方面的传感器系统、以第一测量姿态定位测量装置来测量物体的表面上的预定义测量位点处的至少一个漆层的参数，其中测量装置与物体的表面之间的距离被调整到处于预定义距离范围中，并且其中在从-5°到5°的角公差范围内将测量装置的测量方向的向量调整到相对于物体的表面正交、朝物体的表面发射至少一个辐射信号、接收已与漆层交互的辐射信号的反射、使用经反射的辐射信号计算漆层的参数。根据第三方面，提供涂覆设施。它包括：涂覆单元，其用于向物体施加涂料的至少一个涂层；和根据第一方面的传感器系统，其用于通过第二方面的方法来表征包括所施加涂层的涂料。根据本专利技术的实施例的传感器系统允许在短时间跨度内获得对于物体上的多个测量位点的（一个或多个）漆参数的准确且有意义的集合，特别是涂料的至少一个漆层的厚度。因为传感器系统的测量装置可能被快速、精确且经济地定位在预定义测量位置中，涂覆体上的涂料的质量因此可以在短时间跨度内被表征。由此，本专利技术的实施例打开了用来在短时间内并且潜在地甚至在漆干燥之前执行诸如漆膜之类的涂料的工业质量控制的方法。这通过允许非接触式测量的THz光学系统并且通过在测量装置外部布置激光源且由此潜在地远离在干燥过程期间从漆蒸发的任何易燃或易爆溶剂来实现。快速质量控制进而允许更快地从生产线去除未能通过质量控制的产品并且将它们重新引导到工艺路线，其中故障被校正，由此优化工艺路线。另外，潜在地实现在漆干燥之前校正以及一般工艺时间的缩短和产品产量的增加。可以与本文描述的实施例结合的另外的优势、特征、方面和细节从从属权利要求、描述和附图显而易见。附图说明细节将在下面参考图描述，其中图1是图示根据本专利技术的实施例的传感器系统的操作的示意局部视图；图2是根据本专利技术的实施例的传感器系统的示意侧视图；图3是示出具有许多距离传感器来实现对准过程的实施例的测量装置的示意图；图4是示出具有线段传感器来实现对准过程的实施例的测量装置的示意图；图5是示出具有偏转测定（deflectrometry）系统来实现对准过程的实施例的测量装置的示意图；图6是根据本专利技术的实施例的涂漆设施的示意图。具体实施方式在下文中，描述本专利技术的更多一些方面。除非另外明确指出，这些方面彼此独立，并且可以采用任何方式组合。例如，在该文献中描述的任何方面或实施例可以与任何其它方面或实施例组合。通常，如本文使用的，安装到机器人臂的测量装置包括：用于辐射的发射器系统，其也称作辐射发射器；和用于辐射的接收器系统，其也称作辐射接收器。两者都配置成在相同波长范围中工作，其优选地是太赫兹辐射，如在本文其他处定义的。根据实施例的传感器系统也可以配置成采用其它适合的波长范围工作，这取决于待检查的涂料的性质以及被涂覆的主体的材料和结构。在下文中，在示例中使用THz辐射，然而理解的是，实施例的概念也可以采用其它适合的辐射类型来应用。通常，如本文使用的，术语“姿态”意在包括3D位置并且还包括诸如本文描述的测量装置之类的物体的角取向。理解的是，姿态需要至少固定参考点或坐标系，诸如笛卡尔坐标系，其中其基准在空间固定位点处。在实施例中，这可以例如是（非限制性）机器人臂的底座的定义位点。利用姿态，精确定义物体在空间中的位置。首先，描述传感器系统的一些通用方面。根据方面，该传感器系统适于非接触式测量，即没有任何传感器组件需要与涂覆体直接物理接触。这不排除保持涂覆体的保持器，或除与涂覆体接触、特别与涂覆体的未涂覆部分或与所感测涂料不同地被涂覆的一部分接触的辐射发射器和接收器以外的任何另外的传感器组件。根据方面，参数是至少一个漆层的厚度。根据方面，传感器布置包括以下中的至少一个：至少三个距离传感器、至少两个线段传感器、3D扫描仪、飞行时间3D拍摄装置和偏转测定系统。根据方面，传感器系统进一步包括投影装置，其用于优选地在可见范围或红外范围中将光学图样投影到物体的表面上，其中该光学图样被投影，同时大致以测量方向为中心，该光学图样优选地包括以下中的至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器系统（1），所述传感器系统（1）用于测量在物体（2）的表面上所提供的至少一个漆层的参数，所述传感器系统（1）包括：/n-机器人臂（40），/n-安装到所述机器人臂（40）的测量装置（42），所述测量装置（42）包括：/n-辐射发射器（10）和辐射接收器（20），所述辐射发射器（10）和所述辐射接收器（20）优选地在太赫兹范围中工作，/n-传感器布置（25），所述传感器布置（25）用于当所述测量装置以预定义姿态定位时感测所述测量装置（42）相对于所述物体（2）的表面的取向以及可选地感测所述测量装置（42）相对于所述物体（2）的表面的距离，/n-控制单元（30），所述控制单元（30）配置用于控制所述机器人臂（40），并且用于控制所述测量装置（42）的操作，/n其中所述控制单元（30）配置成为了实行所述物体（2）的所述表面上的至少一个预定义测量位点处的所述至少一个漆层的参数的测量而通过考虑所述机器人臂（40）的定位数据和来自所述传感器布置（25）以及可选地来自所述辐射接收器（20）的测量数据来控制所述机器人臂（40）与所述测量装置（42）围绕所述物体（2）的移动，使得在实行测量之前：/n-所述测量装置（42）与所述物体（2）的所述表面之间的距离被调整到在预定义距离范围中，以及/n-在从-5°到5°的角公差范围内，所述测量装置（42）的所测量方向的向量被调整成相对于所述物体（2）的所述表面正交。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171124 EP 17203592.51.一种传感器系统（1），所述传感器系统（1）用于测量在物体（2）的表面上所提供的至少一个漆层的参数，所述传感器系统（1）包括：
-机器人臂（40），
-安装到所述机器人臂（40）的测量装置（42），所述测量装置（42）包括：
-辐射发射器（10）和辐射接收器（20），所述辐射发射器（10）和所述辐射接收器（20）优选地在太赫兹范围中工作，
-传感器布置（25），所述传感器布置（25）用于当所述测量装置以预定义姿态定位时感测所述测量装置（42）相对于所述物体（2）的表面的取向以及可选地感测所述测量装置（42）相对于所述物体（2）的表面的距离，
-控制单元（30），所述控制单元（30）配置用于控制所述机器人臂（40），并且用于控制所述测量装置（42）的操作，
其中所述控制单元（30）配置成为了实行所述物体（2）的所述表面上的至少一个预定义测量位点处的所述至少一个漆层的参数的测量而通过考虑所述机器人臂（40）的定位数据和来自所述传感器布置（25）以及可选地来自所述辐射接收器（20）的测量数据来控制所述机器人臂（40）与所述测量装置（42）围绕所述物体（2）的移动，使得在实行测量之前：
-所述测量装置（42）与所述物体（2）的所述表面之间的距离被调整到在预定义距离范围中，以及
-在从-5°到5°的角公差范围内，所述测量装置（42）的所测量方向的向量被调整成相对于所述物体（2）的所述表面正交。


2.如权利要求1所述的传感器系统，其中所述参数是所述至少一个漆层的厚度。


3.如权利要求1或2所述的传感器系统，其中所述传感器布置包括以下中的至少一个：
-至少三个距离传感器（50、51、52），
-至少两个线段传感器（60、61），
-3D扫描仪（70），
-飞行时间3D拍摄装置（75），
-包括拍摄装置（81）的偏转测定系统（80）；
并且其中可选地，所述传感器系统进一步包括网络接口，所述网络接口用于使它连接到数据网络，使得所述传感器系统（1）操作地连接到所述网络接口，以用于以下中的至少一个：向所述数据网络发送装置状态信息，并且实行从所述数据网络接收的命令，特别地所述数据网络是以下中的至少一个：LAN、WAN或互联网（IoT）。


4.如权利要求1-3所述的传感器系统，进一步包括投影装置（90），所述投影装置（90）用于优选地在可见范围或红外范围中将光学图样（92）投影到所述物体（2）的所述表面上，其中所述光学图样（92）在大致以所述测量方向为中心时被投影，所述光学图样（92）优选地包括以下中的至少一个：
-线图样，优选地正交线图样，
-包括曲线的图形图样。


5.如任何前述权利要求所述的传感器系统，其中所述预定义距离范围从约5cm至约25cm，并且其中所述角公差范围从-2°到2°。


6.如任何前述权利要求所述的传感器系统，进一步包括至少一个3D传感器（55），并且其中所述控制单元（30）配置成确定所述物体（2）在3D坐标系中相对于所述机器人臂（42）和所述测量装置（40）的位置。


7.如任何前述权利要求所述的传感器系统，其中所述控制单元（30）进一步配置成存储所述物体（2）的预定义3D模型。


8.一种用于测量在物体（2）的表面上所提供的至少一个漆层的参数的方法，包括：
-提供如权利要求1至7中的任一项所述的传感器系统（1），
-以第一测量姿态定位所述测量装置（42），以便测...

【专利技术属性】
技术研发人员：D马斯，B拉迪萨夫列维奇，M波鲁斯，JLM范梅切伦，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH