确定粘性流体喷涂应用的工艺参数的系统和方法_2

文档序号:9564127阅读:来源:国知局
率越高,那么可确定的体积流量分布越精 确。数字滤波器的使用和因而可能随机的测量误差以及天平可能的内在动态特性的校正也 会以合适的方式通过相对较高的采样频率实现。
[0023] 根据本发明系统的另外的有利的实施例变体,至少应用系统的应用喷嘴设置在工 业机器人上。工业机器人的使用有利地允许以受监测模式控制应用喷嘴相对于受冲击物体 的运动,其中至少某些有待由计算装置执行的工作步骤理想地通过相关联的工业机器人的 机器人控制器来执行。
[0024] 根据本发明的目的还通过一种利用根据本发明的系统而用于为粘性流体的喷涂 应用确定和应用工艺参数的方法来实现,其包括以下步骤: ?获得传递函数模型,以便对应用系统的动态特性建模, ?根据一系列经改变的输入参数促动应用系统,其中粘性流体应用于受冲击物体, ?连续地确定受冲击物体的重量,这包括应用于其上面的粘性流体, ?基于随时间变化的重量增量而连续地确定所应用的流体的体积流量分布, ?基于作为输入变量的至少预定义的输入参数和作为输出变量的相关联的体积流量 分布而为传递函数模型确定合适的参数,从而限定传递函数, ?预定义所需的动态体积流量分布, ?基于传递函数和所需的动态体积流量分布确定在与至少一个可预定义的优化准则 有关的控制方面进行了优化的工艺参数, ?将确定的工艺参数传递到这个可促动的应用系统中或结构上相同的可促动的应用 系统中。
[0025] 体积流量很高程度上确定了所应用的流体的表现。假定应用喷嘴沿着有待喷涂的 物体进行线性运动的条件下,会造成流体带。依赖于应用情况,可能需要各种形状的流体 带,例如矩形或斜面状外形。在某种情况下,还可能需要特定的竖直分布。依赖于所需的流 体带的形状,因此产生了必要的体积流量分布。为了实现这种必要的以及可能的体积流量 分布,体积流量分布被预定义,以用于确定合适的工艺参数作为所需的动态体积流量分布。
[0026] 相对应的起作用方式和这种方法的优点已经在上面做出了解释。用于为预处理级 确定工艺参数的可能的优化准则是从例如控制技术获悉的准则,例如在输入参数变化之后 输出变量或体积流量升高的最大陡度、最大尖峰、最大负尖峰等等。
[0027] 在以这种方式确定的工艺参数传递到这个应用系统或结构上相同的应用系统之 后,或者在用于其输入参数的预处理级之后,当在生产条件下应用粘性流体时,这个系统的 动态特性通过利用这些工艺参数而得到有利地改善。在这点上还要注意,为应用系统确定 的工艺参数将精确地应用于相同的粘性流体和相同的外围条件,例如温度和喷涂距离,因 为各种粘性流体的触变属性可能在很高程度上彼此不同。
[0028] 根据本发明的目的还通过一种用于控制粘性流体的应用系统的喷涂应用的方法 来实现,应用系统可通过预定义输入参数来促动,应用系统至少具有构件:计量装置、流体 阀门和应用喷嘴,其特征在于以下步骤: ?获得传递函数,用于对应用系统的动态特性进行建模,其中传递函数包括预定义的 输入参数作为输入变量和相关联的体积流量分布作为输出变量, ?在预定义输入参数和有待实现的相关联的理想的体积流量分布的同时通过应用系 统应用粘性流体, ?至少通过传递函数连续估算实际的体积流量分布, ?控制输入参数,使得在应用期间,估算的体积流量分布尽可能地接近有待实现的理想 的体积流量分布。
[0029] 根据这个变体,没有开环控制,相反根据本发明提供了体积流量的闭环控制。结 果,提供了对于本领域中的技术人员应该熟悉的,且闭环控制超越开环控制所具有的优点。 一方面为了获得所需要的控制变量,体积流量,并且另一方面为了避免由于体积流量计对 应用系统造成的负面影响,根据本发明,体积流量分布没有进行测量,而是利用传递函数进 行估算。因此,不是应用系统本身而是函数描述了集成到控制电路中的传递系统的动态特 性。
[0030] 在进一步的从属权利要求中可找到进一步有利的实施例的可能性。
【附图说明】
[0031] 本发明、进一步的实施例和进一步的优点将基于附图中所示的示例性实施例进行 更详细地描述,其中: 图1显示了用于确定工艺参数的示例性系统, 图2显示了用于确定工艺参数的示例性系统的一部分, 图3显示了在不同的体积流量分布的情况下的示例性应用结果, 图4显示了具有传递函数的示例性闭环控制简图, 图5显示了具有初始滤波器的示例性开环控制简图,并且图6显示了示例性重量分布 和相关联的体积流量分布。
【具体实施方式】
[0032] 图1以示意图10显示了一种用于确定工艺参数的示例性系统。提供的计量装置 12包括计量驱动器34、齿轮机构36和心轴38,计量装置12用于迫使具有预定义的体积流 量的粘性流体流出计量缸体39。体积流量最终起因于计量驱动器34的旋转速度,其中比体 积可基于外围几何条件而指定给各个旋转。在这种情况下,所需体积流量的预定义通过计 量驱动器34的旋转速度的输入参数来做出。
[0033] 流出计量缸体39的出口孔的粘性流体通过高压软管16输送给应用喷嘴14,其中 流体阀门18就流体力学而言刚好设于应用喷嘴14的上游,通过该流体阀门18,可关闭由上 述构件形成的流体管道。应用喷嘴14设置在工业机器人26的臂的远端,臂具有例如6个 运动自由度和2. 5m的臂长。结果,应用喷嘴14沿着有待喷涂的物体表面的控制运动成为 了可能,其中例如l〇mm-20mm的喷涂距离得以保持。
[0034] 然而,在这个示例中,粘性流体应用于受冲击物体20,在这种情况下是重量低的刚 性板,其设置在应用喷嘴14的下面。受冲击物体20设置在天平22上,天平22用于将冲击 板20加上应用于其上面粘性流体的重量通过通信线路28连续地传递给计算装置24。在这 个示例中,计算装置24是机器人控制器,其用于控制工业机器人26和计量装置12。
[0035] 在计算装置中还提供了数字滤波器,其用作用于应用系统的输入参数的预处理装 置或初始滤波器,并且其优选作为安装在计算装置上的软件程序产品的一部分来实现。通 过初始滤波器的工艺参数的合适的选择,应用系统的输入参数适合于使得应用系统的动态 特性得以改善,即实际离开应用喷嘴的体积流量尽可能接近起因于输入参数的预定义的体 积流量的设定值,即使在输入参数变化时也是如此。
[0036] 图2以示意图40显示了一种用于确定工艺参数的示例性系统的一部分。应用喷 嘴44设置在工业机器人42的远端,其中水平出现的流体射流46被定向到受冲击物体48 上,受冲击物体在这种情况下是竖直定向的板。受冲击物体48加上应用于其上面的粘性流 体的重量通过弯曲棒50来确定,其中后者以虚线52表示处于弯曲状态。弯曲棒50用作测 量传感器对于本领域中的技术人员是已知的。
[0037] 受冲击物体48或板的竖直排列带来了好处,因为这样由冲击流体射流46所造成 的水平冲击脉冲不会引起由弯曲棒50所感测的竖直作用的重力的失真。弯曲棒50于其另 一末端连接到支撑框架54上,支撑框架54经过设置,使其部分与振动阻尼器56上的支撑 面58相反,其结果是有利地减少了由于不合适宜的振动而引起的由弯曲棒50进行重量确 定的品质方面的负面影响。
[0038] 图3以草图60显不了在不同的体积流量分布的情况下一种不例性应用结果,在板 上以均匀速度移动的应用喷嘴的流体射流宽度分布用标号62来表示。至少在这个示例中, 可以简化的方式将流体射流分布62的宽度看作与相对应的体积流量分布成正比。在第一 开关时间66之前的流体射流宽度或相关联的体积流量用箭头64来表示。在第一开关时间 66之后,应用系统的输入参数以这样的方式变化,即产生增加的流体射流宽度或增加的体 积流量72。
[0039] 由于应用系统的动态特性,流体射流宽度至所需值的稳定增加不会立即发生,而 是仅仅在过渡时间周期68之后发生。在这个过渡时间周期68期间,发生了一种类型的瞬 态响应特性,其可能受到预处理装置或初始滤波器的工艺参数的影响。依赖于确定工艺参 数所凭借的优化准则,发生了有待实现的值的渐近逼近,或者还发生了具有相对应的谐波 的急剧上升。
[0040] 在第二开关时间74,用于流体射流宽度或体积流量的预定义的设定值被再次减 小,其中稳定状态不会发生在这里,直至从时间78起始的过渡时间周期76之后。
[0041] 图4以图80显示了具有传递函数的示例性闭环控制简图。如同已知的闭环控制 简图中一样,提供了控制器82,其中实际变量94与设定值变量88的偏差作为控制变量输送 给控制器,其中两个变量描述了体积流量。获得操作变量92,例如为计量装置的驱动器预定 义的旋转速度作为控制器82的输出变量,并将其输送给应用系统86,并应用于那里,结果 是产生了用于
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