本发明涉及一种用于利用涂覆剂涂覆部件的涂覆方法，特别是在涂装设备中涂装机动车车身部件或航空工业部件的涂覆方法。本发明还包括一种相应的涂覆设备。
背景技术：
在机动车车身或航工工业部件的涂装中，在一些情况下，需要利用不同的颜色涂装机动车车身的不同部分。例如，可能期望以与机动车车身的其余部分不同的颜色来涂装机动车车身的车顶。
当使用旋转雾化器作为施涂装置时，在这样的对比涂装的情况下，机动车车身必须每次用所需的颜色连续涂装两遍。在第二遍涂装操作中，则必须掩盖机动车车身的不将涂装新的颜色的表面区域。机动车车身的该掩盖是复杂的。
从现有技术(例如，DE 10 2013 002 433 A1、DE 10 2013 002 413 A1、DE 10 2013 002 412 A1、DE 10 2013 002 411 A1)中还已知使用发送狭窄地限制的涂覆剂射流并且因此使得能够实现轮廓清晰的涂覆或涂装的施涂装置和施涂方法。
现有技术中描述的这种在没有掩模的情况下施涂的轮廓清晰的涂覆不会由于过喷而产生任何涂料或涂覆剂损失。这种资源高效的方法对于大量的应用、例如涂覆工艺是有利的。
与雾化施涂器相比，由这种施涂器产生的涂装路径的期望和有利的清晰边缘需要接通位置和关断位置的明显更高的精确度。
当将这样的施涂装置用于涂装具有对比颜色的机动车车身时，需要在特定的切换点接通和关断涂覆剂射流。在从不被涂装的区域过渡到待涂装的区域时，必须在两个区域之间的边界处接通涂覆剂射流。相反地，在从待涂装的区域向不被涂装的区域过渡时，必须在两个区域之间的边界处关断涂覆剂射流。因此从现有技术已知在机动车车身的待涂装的部件表面上规划特定的切换点，在所述切换点处接通或关断涂覆剂射流。传统地基于目标机动车车身的限定的CAD数据(CAD：计算机辅助设计)对这些切换点进行规划。
此处的问题是，实践中可能在一方面的实际期望的切换点与另一方面的实际实现的切换点之间产生空间偏差。
一方面的期望的切换点与另一方面的实际实现的切换点之间的这种偏差的可能的原因是机动车车身的实际外形相对于限定的CAD数据的偏差。
这种偏差的另一个可能的原因是从机器人控制器到释放或阻挡涂覆剂射流的涂覆剂阀的信号传输时间。例如，机器人控制器可以具有4ms的控制循环的循环时间，这在例如1000mm/s的行进速度的情况下得出例如4mm的行进距离，该行进的距离也可在机器人控制器的多个控制周期中累加。机器人控制器到涂覆剂阀的该信号传输时间导致延迟的切换操作，并且从而导致了实际的切换点相对于期望的切换点的移位。
一方面的期望的切换点与另一方面的实际实现的切换点之间的偏差的另一个可能的原因是机动车车身沿着涂装线的定位，因为该定位不能绝对准确地进行。利用输送机沿着涂装线输送待涂装的机动车车身通过涂装设备，所述输送机具有一定的定位不准确度。在没有适当的补偿的情况下，该定位不准确度导致一方面的期望的切换点与另一方面的实际实现的切换点之间的相应的空间偏差。
一方面的期望的切换点与另一方面的实际实现的切换点之间的空间偏差与各种缺陷有关。
为了实现完美的涂覆结果，规划的切换点必须提前，使得即使考虑到切换点的可能的移位，仍在实际上获得充分的涂覆，规划的切换点的这种提前导致了增加的涂料消耗，并且与规划方面的花费相关联。
另外，因为机器人控制器的信号不总是在相同的控制周期中切换，所以接通和关断时间在实践中可能不总是完全可重现的。
此外，如果例如由于故障的影响导致关断点过早，则还存在欠涂覆的风险。
从US 2012/0 219 699 A1已知一种涂覆方法，其中，通过摄像装置标定待涂覆的部件，以确定待涂覆的部件相对于施涂装置的准确的相对位置。然而，从中未知切换点的限定。部件表面上的参考标记由此仅用于测量待涂覆的部件相对于施涂装置的相对位置。
最后关于一般性技术背景还参考了US 2001/0036512 A1。
技术实现要素：
因此，本发明的基本目的是提供一种相应改进的涂覆方法以及一种相应改进的涂覆设备。
该目的通过根据独立权利要求的涂覆方法和涂覆设备来实现。
与现有技术相符，根据本发明的涂覆方法首先提供了：施涂装置在部件(例如机动车车身部件)的待涂覆的部件表面之上移动，特别是借助于具有串联运动学特性的多轴式涂覆机器人移动，所述施涂装置优选为沿着规划的涂装路径在部件表面之上移动。然而，施涂器还可以借助于不同的单轴或多轴式移动装置在部件之上被引导。
与现有技术相符，根据本发明的涂覆方法还提供了：在施涂装置在部件表面至上移动的同时，施涂装置向待涂覆的部件表面上发送涂覆剂(例如涂料)的至少一个涂覆剂射流。
同样在根据本发明的涂覆方法中，在待涂覆的部件表面上限定特定的切换点，在所述切换点处启动切换动作、例如所述至少一个涂覆剂射流的接通或关断。
当施涂装置在部件表面之上移动时，在到达切换点时执行期望的切换动作(例如所述至少一个涂覆剂射流的接通或关断)。
在开头描述的已知的涂覆方法中，仅在部件表面上规划切换点，并且从而在部件表面本身上切换点是不可见的。这导致上述问题，因为实际切换点可能与规划的切换点在空间上不同。
本发明通过借助于切换标记在部件表面上标记规划的切换点来解决该问题，各个切换标记分别对应于切换点。
当施涂装置在部件表面之上移动时，施涂装置持续检查是否到达切换标记。当检测到切换标记时，则执行期望的规划的(预期的)切换动作(例如，涂覆剂射流的接通或关断)。
在本发明的一优选实施例中，切换标记是借助于光源、特别是借助于激光器或激光二极管产生的光学的切换标记。为此目的，光源将适当的光学标记(例如，光点、光线)照在部件表面上，以便利用相应的切换标记来标记切换点。
借助于光学传感器(例如，摄像装置、CCD传感器)检测部件表面上的光学的切换标记。
在本发明的优选实施例中，通过具有串联机器人运动学的多轴式涂覆机器人使施涂装置在部件表面之上移动，所述多轴式涂覆机器人本身从现有技术中已知并且因此不再更详细地描述。
通过机器人控制器控制涂覆机器人的移动，所述机器人控制器同样从现有技术中已知。
另一方面，优选地不通过机器人控制器，而是通过切换点控制器控制切换标记的产生、切换标记的检测和/或施涂装置的接通和关断。
一方面的机器人控制器与另一方面的切换点控制器之间的该任务分离是有利的，因为切换点控制器的动态响应特性以及因而的对切换标记的响应速度不被机器人控制器的控制周期的持续时间限制。机器人控制器可以以例如4ms的控制周期运行，因为该控制周期对于施涂装置的移动而言足够短。另一方面切换点控制器可以以更短的控制周期运行，以允许对检测到的切换标记的尽快的响应。从而在检测各个切换标记时防止在切换标记的检测与切换动作(例如，涂覆剂射流的接通或关断)的执行之间产生不期望的切换延迟。
在本发明的一个变型中，切换点控制器集成到机器人控制器中。例如，一方面的切换点控制器和另一方面的机器人控制器可以呈共同的控制单元中的单独的软件模块或单独的硬件模块的形式。
相比之下，在本发明的另一变型中，切换点控制器与机器人控制器分开，也就是说，这两个控制器不布置在共同的控制单元中。此处同样地，一方面的切换点控制器和另一方面的机器人控制器可以呈单独的硬件模块或单独的软件模块的形式。
上文已经提及通过切换标记、例如通过由激光器照在部件表面上的光学的切换标记在部件表面上标记期望的切换点。优选地将待涂覆的部件的CAD数据考虑在内地进行这些切换标记在部件表面上的生成，CAD数据描述部件的空间形状。另外，优选地通过读取涂装线的输送机上的输送机编码器确定待涂覆的部件的空间位置。然后依据CAD数据并且依据待涂覆的部件的空间位置限定部件表面上的切换标记的空间位置。
在本发明的范围内，还可以从由切换标记标记的限定的切换点得出沿着移动路径位于上游或下游的另外的切换点。例如，在涂装路径上位于切换点之前的上游切换点可以从实际切换点得出。此外，在涂装路径上位于切换点之后的下游切换点可以从由切换标记标记的切换点得出。然后能够在上游切换点、切换点和下游切换点处执行不同的切换动作。
例如，释放涂覆剂射流的涂覆剂阀可以在上游切换点处打开。此时，拦截发送的涂覆剂射流使得涂覆剂射流不初始地到达部件表面的拦截装置初始地保持工作。
在实际切换点处，将拦截装置切换为非工作，使得涂覆剂射流在切换时刻之后立即冲击部件表面。
在第一下游切换点处，可以将拦截装置重新切换为工作，使得涂覆剂射流在切换时刻之后立即不再冲击部件表面。
最终，在第二下游切换点处，可以关闭涂覆剂阀使得涂覆剂射流被关断。
使用这样的拦截装置提供了能够相对快速地接通和关断涂覆剂射流的可能性，而没有瞬态过渡状况发生。
上述拦截装置在其结构和操作方面也在申请人同时提交的题为“Beschichtungsverfahren und entsprechende Beschichtungsanlage”的平行德国专利申请中进行了详细描述。因此，该平行德国专利申请的内容就拦截装置的构造和操作而言全部并入本申请中。
应进一步提及的是，在本发明范围内使用的表述“切换动作”应一般性地理解并且不限于涂覆剂射流的接通和关断。相反，通常也可以接通和关断流体流，例如雾化器的空气流或引导空气流。另外，切换动作可包括静电涂覆剂充电的接通或关断。切换动作还可以包括拦截装置或通常的致动器的上述启用或停用。在这方面还应该提到，切换动作不一定包括两种状态之间的质变(开/关)。而是，在本发明的范围内也可能的是，切换动作包括操作参数的连续变化。
上面已经提到，切换标记优选为光学切换标记，其优选地通过用光照射部件表面而产生。在这方面应该提到，用于产生切换标记的光可以在可见光波长范围内、在红外波长范围内或在紫外波长范围内。
在本发明的一个变型中，光源的光是具有带宽为至少100nm、250nm或500nm的波长谱的宽带。
然而，作为替代，还可行的是光源的光具有不超过50nm、25nm、10nm或不超过1nm的带宽的窄带波长谱，以便降低对由于环境光引起的故障的敏感性，光学传感器在此在位于光源的波长谱内的窄带波长范围内敏感。
关于光源，还应该提到的是，光源可以布置为固定的或空间上可移动的。然而，在各种情况下规定，光源能够在空间上移动光束，以便在部件表面上的期望的点处产生光学切换标记。
关于部件表面上的切换标记，应该提及的是，切换标记可以是光的区域、光带或光点，或者可以包括光图案。
例如，切换标记可以以线的方式标记部件表面上的待涂覆的子区域的轮廓，在这种情况下待涂覆的子区域被光带包围。代替地，切换标记可以标记部件表面上的待涂覆的整个子区域。此外还可行的是以点的形式标记切换点。
关于涂覆剂，本发明不限于涂料，而是也可以利用其它涂覆剂实施，仅举几例，例如粘附剂、密封剂或隔绝材料。
同样地关于使用的施涂装置，本发明不限于特定类型的施涂装置。例如，施涂装置可以是雾化器，例如旋转雾化器。代替地，可以使用施涂涂覆剂射流的液滴射流或聚合性涂覆剂射流的施涂装置。这样的施涂装置从开头已经提及的专利申请DE 10 2013 002 412 A1、DE 10 2013 002 413 A1、DE 10 2013 002 433 A1和DE 10 2013 002 411 A1中已知，从而这些专利申请的内容在施涂装置的构造和功能方面全部并入本说明书中。
应该进一步提及的是，本发明不仅适用于机动车车身部件或机动车附件的涂覆。而是，在本发明的范围内也可以施涂其它类型的部件。
关于切换点，应该提及的是，它们优选地表示非涂装区域与待涂装区域之间的边界。
应该进一步提及的是，光学传感器优选地机械地连接到施涂装置并且与施涂装置同步地在部件表面之上移动。
光学传感器优选具有检测区域，所述检测区域相对于施涂装置的移动超前地移动。光学传感器优选地在规划的涂装路径处提前观察，以便能够及时检测元件表面上的切换标记。
然而代替地还可行的是，光学传感器相对于施涂装置单独地布置，例如静止地布置。
最后，还应提及，本发明还要求保护根据本发明的执行上述涂覆方法的涂覆设备。根据本发明的这种涂覆设备的结构和功能从前面的描述中已经显而易见，从而不需要对涂覆设备的单独描述。
附图说明
参照附图，本发明的其它有利的进一步发展在从属权利要求中表征或者在下文中结合本发明的优选实施例的描述更详细地描述，其中：
图1是传统路径涂装系统的示意性示图，其中，实际切换点准确对应于规划切换点，
图2示出图1的一变型例，其中，实际切换点在路径上位于规划切换点之前，
图3示出图1的一变型例，其中，实际切换点在路径上位于规划切换点之后，
图4是根据本发明的涂覆设备的示意性示图，所述涂覆设备检测部件表面上的切换标记，
图5是图4的涂覆设备的具有附加的切换点控制器及机器人控制器的不同的示图，
图6是示出根据图5的机器人控制器与切换点装置控制之间的任务分离的控制图，
图7是图5的一变型例，
图8是示出本发明的示意性图示，
图9是用于检测切换标记的传感器的输出信号的信号图，
图10是示出部件表面上的切换标记的产生的流程图，
图11是示出部件表面上的切换标记的检测的流程图，
图12A是用于在非工作状态下拦截涂覆剂射流的拦截装置的示意性示图，
图12B示出图12A中的启用状态下的拦截装置，以及
图13是示出规划的机器人路径上的上游切换点、切换点和两个下游切换点的视图。
具体实施方式
图1至3首先示出了各个图以示出路径定向的涂装方法。沿着涂装路径1在部件表面之上引导施涂装置，施涂装置首先经过限定的(规划的)非涂装区域2，然后到达限定的(规划的)待涂装的涂装区域3。涂装区域3通过边界4与非涂装区域2隔开。在非涂装区域与涂装区域3之间的边界4处具有规划的接通点4.2，在所述接通点4.2处接通施涂装置，使得施涂装置在涂装路径1上顺次涂装涂装区域3。
此处应注意，实践中，实际接通点5与规划接通点4.2不同，这导致涂覆缺陷，如下文所述。
在根据图1的示图中，实际接通点5与规划接通点4.2重合并且准确地位于边界4处，使得在规划的期望接通点4.2与实际接通点5之间不产生偏差。
另一方面，在根据图2的示图中，实际接通点5在涂装路径1上位于规划的非涂装区域2与规划的涂装区域3之间的边界4之前。从而在该情况下在接通点5与的边界4之间在实际不应涂装的区域3.2中产生了不期望的非涂装区域2的涂覆。
另一方面，图3示出了一变型例，其中，实际接通点5在涂装路径1上位于规划的非涂装区域2与规划的涂装区域3之间的边界4之后。结果在涂装路径1上在边界4与接通点5之间在规划的涂装区域3中的区域3.3中具有欠涂覆部分。
由此，图2和3示出了实际切换点5与规划切换点4.2之间的各种不期望的偏差。本发明防止了或至少减少了这些不期望的偏差。
因此现在将参照根据图4至6的实施例。附图示出了待涂覆的部件6(例如机动车车身部件)，其具有被施涂装置8施涂涂覆剂射流9的部件表面7，这从现有技术本身是已知的，因此不必更详细地描述。
通过从现有技术中同样本身已知的具有串联机器人运动学的多轴式涂覆机器人10在部件表面7之上沿着涂装路径1引导施涂装置8。
附图还示出了激光器11，其将激光束12照向部件表面7，并且从而在部件表面7上产生了光学可视的切换标记13。激光束12能够被适当的偏移装置以在部件表面7上的期望位置处产生切换标记13的方式偏移。切换标记13的定位依靠部件6的限定的CAD数据以及依靠部件6的测量位置来进行。
附图另外示出了安装在施涂装置8上的光学传感器14，所述光学传感器14与施涂装置8一起在部件表面7之上被涂覆机器人10引导。
光学传感器14(例如摄像装置)具有在涂覆剂射流9之前沿着涂装路径1移动的检测区域15。当沿着涂装路径移动时，光学传感器14能够由此预先检测切换标记13中的一个是否变得在部件表面7上可检测。因为光学传感器14以该方式预先检测，所以有充分的时间接通或关断涂覆剂射流9，使得在其经过切换标记13时尽可能准确地接通或关断涂覆剂射流9。
从图5还可以看出，涂覆机器人10由传统的机器人控制器16控制。
附加地设置了单独的切换点控制器17，其在输入侧经由信号路径18连接至光学传感器14，以检测部件表面7上的切换标记13中的一个。另一方面，在输出侧上，切换点控制器17经由信号路径19连接到施涂装置8中的涂覆剂阀20，以便能够接通或关断涂覆剂射流9。
机器人控制器16附加地经由信号路径21连接到切换点控制器17，使得机器人控制器16能够将对切换信号的分配的控制传递到切换点控制器17，如图6所示，后文将加以描述。
在操作阶段22，仅机器人控制器16控制涂覆机器人10。
在接下来的操作阶段23中，机器人控制器16将控制传递到切换点控制器17，因为机器人控制器16检测到接近规划的切换点。
在操作阶段24中，切换点控制器17通过询问光学传感器14来检查是否已经检测到切换标记13中的一个。
在操作阶段25中，切换标记中的一个在此由切换点控制器17检测。切换点控制器17在此开始控制处理。此处术语“处理”应一般性地理解并且可以包括例如控制涂覆剂阀20。然而，仅举几个例子，通常情况下“处理”也可能包括控制空气流、涂料流或切换(接通或关断)电源或灯光。
在操作阶段27期间，施涂装置8中的涂覆剂阀20打开，从而释放涂覆剂射流9。
并行地，机器人控制器16在操作阶段28期间继续控制涂覆机器人10。
一方面的机器人控制器16与另一方面的切换点控制器17之间的上述任务分离是有利的，下文将说明。机器人控制器16传统地以例如4ms的特定控制周期控制涂覆机器人10。在该控制周期期间，在例如1000mm/s的行进速度的情况下，有例如4mm的特定行进距离，使得机器人控制器16仅能够以相应的位置不准确性定位切换点13。
另一方面，切换点控制器17能够明显更快地操作，并且因此还对切换标记13具有明显更快的反应。
图7示出了根据图4至6的示例性实施例的变型例，为避免重复，可参考以上描述，相同的附图标记用于相应的部件。
该示例性实施例的一特别特征在于切换点控制器17集成到机器人控制器16中。
图8示出涂覆装置8沿着规划的涂装路径的不同位置A、B和C，其中以实线示出位置A，同时以断线描绘位置B，而以点线重现位置C。
在位置A，光学传感器14还不能检测部件表面7上的切换标记13。另一方面，在位置B，部件表面7上的切换标记13位于光学传感器14的监测区域15内，从而启动切换动作(例如，接通或关断涂覆剂射流19)。
图9示出光学传感器14的相关输出信号，在位置B处可见峰值29，所述峰值29表示检测到切换标记13。
图10示出了流程图以示出部件6的待涂覆的部件表面7上的切换标记13的产生。
在第一步骤S1中，首先沿着涂装线检测部件6的位置。这例如能够通过读取涂装线的输送机的输送机编码器进行，这本身从现有技术已知。
然后，在步骤S2中，计算部件6上的期望的切换点的位置。另一方面，此处考虑部件6的描述部件6空间形状的CAD数据。另一方面，考虑部件6沿着涂装线的测量位置。最终，还考虑部件6上的限定的切换点的规划的相对位置，也就是说在与部件相关的坐标系中检测的相对位置。
在另一步骤S3中，通过激光器11将激光束12照在部件表面7处，在部件表面7上产生切换标记13。
图11示出了流程图以示出在检测切换标记时切换点控制器17的操作。
在步骤S1中，施涂装置8通过涂覆机器人10沿着涂装路径在部件表面7上移动。
在步骤S2中，继续检查在即将到来的涂装路径上是否可见表示切换点的切换标记13。
如果检测到这样的切换标记13，则在步骤S3中进行到步骤S4的转移，其中执行期望的切换动作、例如接通或关断涂覆剂射流9。
图12A和12B示出用于拦截涂覆剂射流9的根据本发明的拦截装置30。
拦截装置30基本上由可线性移位的切割件31构成，切割件31通过致动器32在双箭头的方向上可线性地移位，以便拦截(见图12B)或释放(见图12A)涂覆剂射流9。致动器32能够通过部件表面7上的切换点控制，如下文将详细描述的那样。
附图还另外地示出了抽吸管路33和流体供给管路34。抽吸管路33用以在拦截装置30处于根据图12B的工作状态下时通过抽吸移除被拦截的涂覆剂。另一方面，流体供给管路34用以供给冲洗剂，使得拦截装置30中的涂覆剂不会形成团块。
图13示出施涂装置沿着涂装路径35的依次通过多个点P1、P2、P3和P4的移动。
点P2是实际切换点，其由部件表面上的切换标记13表示。在切换点P2处，将拦截装置30切换至非工作，如图12A所示，使得涂覆剂射流9能够冲击部件表面7。
涂覆剂阀20已经预先在点P1处打开。
在接下来的步骤P3中，拦截装置30在此切换至工作，如图12B所示，使得涂覆剂射流9不再冲击部件表面。
最后，在点P4处关闭涂覆剂阀20，使得不再发送涂覆剂射流9。
上文已经简单提及P2是实际切换点，其由切换标记13表示。
另一方面，点P1是从切换点P2得出的上游切换点。
点P3和P4也从实际切换点P2得出，并且在涂装路径35上位于实际切换点P2之后。
本发明不限于上述优选实施例。而是，本发明还包括大量的同样利用本发明构思并因此落入保护范围内的变型和改型。特别地，本发明还独立于各自所从属的权利要求、特别是在没有主权利要求的特征的情况下要求保护从属权利要求的主题和特征。
参考标记列表
1 涂装路径
2 非涂装区域
3 涂装区域
3.2 非涂装区域的错误地被涂装的区域
3.3 涂装区域的错误地未涂装的区域
4 非涂装区域与涂装区域之间的边界
4.2 规划的接通点
5 实际接通点
6 部件
7 部件表面
8 施涂装置
9 涂覆剂射流
10 涂覆机器人
11 激光器
12 激光光束
13 切换标记
14 光学传感器
15 光学传感器的检测区域
16 机器人控制器
17 切换点控制器
18 从传感器到切换点控制器的信号路径
19 从切换点控制器到涂覆剂阀的信号路径
20 涂覆剂阀
21 从机器人控制器到切换点控制器的信号路径
22-28 操作阶段
29 传感器信号在切换标记处的峰值
30 拦截装置
31 拦截涂覆剂射流的切割件
32 使切割件移位的致动器
33 抽吸管路
34 流体供给管路
35 涂装路径
P1-P4 切换点