確定粘性流體噴涂應(yīng)用的工藝參數(shù)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于確定粘性流體的噴涂應(yīng)用的工藝參數(shù)的系統(tǒng)，其包括一種用 于粘性流體的應(yīng)用系統(tǒng)，其可通過預(yù)定義輸入?yún)?shù)來促動，應(yīng)用系統(tǒng)至少具有構(gòu)件：計量裝 置、流體閥門和應(yīng)用噴嘴，其中關(guān)于粘性流體在應(yīng)用期間的體積流量分布，應(yīng)用系統(tǒng)的動態(tài) 特性還尤其依賴于可預(yù)定義的控制工藝參數(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常已知的是，在工業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域中，例如在汽車工業(yè)中，當(dāng)應(yīng)用吸聲襯墊或 用于焊縫密封時使用了粘性流體或高度粘性流體的噴涂應(yīng)用。然而，對于噴涂應(yīng)用，粘接劑 的應(yīng)用也是定制式使用領(lǐng)域。
[0003] 相對應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)典型地包括計量裝置、軟管接頭、應(yīng)用噴嘴和根據(jù)流體力學(xué)而 定位于應(yīng)用噴嘴附近的流體閥門。借助所述流體閥門，由專用構(gòu)件形成的流體管道可在計 量裝置和應(yīng)用噴嘴之間選擇性地中斷，從而例如在計量裝置關(guān)閉時防止流體滴落出應(yīng)用噴 嘴。這引起計量裝置和流體閥門的接通和關(guān)閉的協(xié)作，從而例如避免計量元件接通而流體 閥門仍然關(guān)閉的情形。這可能帶來不可接受的超高的壓力升高。
[0004] 由于有待應(yīng)用的材料的高粘性，其應(yīng)用必須發(fā)生在高壓下，例如通過利用具有伺 服驅(qū)動器的計量缸體。然而，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員會意識到計量裝置的其它實施例，例如齒 輪栗或螺桿栗，其中伺服電動機也經(jīng)常用作這里的驅(qū)動器。在計量缸體和應(yīng)用噴嘴之間的 軟管接頭將配置為高壓軟管。應(yīng)用系統(tǒng)因此具有依賴于大量因素的動態(tài)特性，例如軟管的 延展性、計量裝置的驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量和時延，尤其在計量裝置的接通和關(guān)閉或流體閥門 的接通和關(guān)閉期間。然而，有待應(yīng)用的粘性流體的類型因此對于應(yīng)用系統(tǒng)的動態(tài)特性也具 有影響，其中粘性流體的電荷波動對于動態(tài)特性也可能具有影響。
[0005] 在高壓下通過應(yīng)用噴嘴應(yīng)用于物體表面的粘性材料的最終幾何形狀依賴于噴涂 射流的寬度和均勻性、應(yīng)用噴嘴在有待噴涂的物體表面上通過例如機器人而移動的速度、 以及穿過應(yīng)用噴嘴的相應(yīng)的體積流量。由于應(yīng)用噴嘴的典型地線性運動，粘性材料主要以 帶狀形狀應(yīng)用于物體表面上。
[0006] 盡可能均勻的層厚度和應(yīng)用材料帶的恒定的寬度通常是合乎需要的，其中所述帶 的寬度高度依賴于在應(yīng)用工藝期間穿過應(yīng)用系統(tǒng)的流體管道的流體體積流量。然而，在應(yīng) 用系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)變化之后，考慮到已經(jīng)提到的這種應(yīng)用系統(tǒng)的高度動態(tài)特性，尤其體積 流量會遇到某些動態(tài)波動，這在某些區(qū)域還會造成實際應(yīng)用的帶寬度與所需的帶寬度的偏 差。
[0007] 為了改善應(yīng)用系統(tǒng)的動態(tài)特性，其輸入?yún)?shù)，例如驅(qū)動器的預(yù)定義的旋轉(zhuǎn)速度通 常在其應(yīng)用之前輸送給預(yù)處理級例如濾波器，并從而得以修改。在給定預(yù)處理級的工藝參 數(shù)或濾波器參數(shù)的相對應(yīng)的選擇下，應(yīng)用系統(tǒng)的動態(tài)特性可必然得以改進。
[0008] 這里證明不利的是，基于測量技術(shù)確定這種工藝參數(shù)證明是非常復(fù)雜且容易失敗 的。已知的流量計必須集成到流體管道中，以便測量體積流量，并因此對其動態(tài)特性造成不 利影響，結(jié)果基于這種測量而確定的工藝參數(shù)是不精確的。這種工藝參數(shù)的評估或其經(jīng)驗 性的確定的進一步的變體證明是非常耗時且同樣不精確的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 以現(xiàn)有技術(shù)作為起點，本發(fā)明的目的是獲得一種系統(tǒng)和方法，其允許選擇性確定 預(yù)處理級的工藝參數(shù)，而不會在工藝中由于體積流量的測量而歪曲相應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)的動態(tài)特 性。
[0010] 這個目的通過一種用于確定工藝參數(shù)的系統(tǒng)來實現(xiàn)，工藝參數(shù)用于開頭部分所提 類型的粘性流體的噴涂應(yīng)用。所述系統(tǒng)，其特征在于具有 ?通過應(yīng)用系統(tǒng)利用粘性流體進行噴涂的受沖擊物體， ?天平，其用于連續(xù)地確定受沖擊物體的重量，這包括應(yīng)用于其上面的粘性流體，其中 提供天平來獲得呈連續(xù)測量數(shù)據(jù)的形式的重量分布， ?至少一個計算裝置，其被提供以用于 ?利用一系列經(jīng)改變的輸入?yún)?shù)促動應(yīng)用系統(tǒng)， ?根據(jù)重量分布確定應(yīng)用流體的與相對應(yīng)的輸入?yún)?shù)的變化時序性地 (chronologically)關(guān)聯(lián)的體積流量分布， ?基于輸入?yún)?shù)、確定的體積流量分布以及至少一個預(yù)定義的動態(tài)體積流量分布而確 定和獲得應(yīng)用系統(tǒng)的在與至少一個可預(yù)定義的優(yōu)化變量有關(guān)的控制方面進行了優(yōu)化的工 藝參數(shù)。
[0011] 本發(fā)明的基本概念是基于應(yīng)用于受沖擊物體的粘性流體的重量分布而實現(xiàn)體積 流量的測量，以用于確定工藝參數(shù)，由此有利地避免了應(yīng)用系統(tǒng)的動態(tài)特性的失真。
[0012] 所使用的體積流量測量是一種間接測量，通過它將首先連續(xù)地確定應(yīng)用于受沖擊 物體的粘性流體的重量?；趹?yīng)用粘性流體的受沖擊物體的重量的增加，可基于粘性流體 的比密度而確定每單位時間所應(yīng)用的流體的體積增量。如果在相對較短的采樣時間周期， 例如2ms內(nèi)考慮體積增量，那么可據(jù)此計算相對應(yīng)的體積流量，其中相應(yīng)測量方面的任何 隨機波動可通過利用數(shù)字濾波器來減少。
[0013] 應(yīng)用流體的重量的測量因此直至流體已經(jīng)離開應(yīng)用系統(tǒng)之后才會執(zhí)行。這因此排 除了對于應(yīng)用系統(tǒng)的動態(tài)特性的任何影響。
[0014] 通過確定的體積流量，可以針對相應(yīng)的可適用的輸入?yún)?shù)，例如預(yù)定義的旋轉(zhuǎn)速 度確定應(yīng)用系統(tǒng)的實際特性。在穩(wěn)態(tài)情況下，即在恒定的輸入?yún)?shù)的條件下，如果應(yīng)用系統(tǒng) 經(jīng)過正確地校準(zhǔn)的話，那么間接地由輸入?yún)?shù)預(yù)定義的體積流量相當(dāng)于實際體積流量。例 如，如果使用具有伺服驅(qū)動器的活塞計量元件，那么所應(yīng)用的比體積與心軸的各個旋轉(zhuǎn)相 對應(yīng)。在這種情況下，用于取得所需體積流量的輸入?yún)?shù)將是針對心軸驅(qū)動器預(yù)定義的旋 轉(zhuǎn)速度。
[0015] 然而，如果預(yù)定義了時序性的一系列經(jīng)改變的輸入?yún)?shù)，那么由于應(yīng)用系統(tǒng)的動 態(tài)特性，在輸入?yún)?shù)的各個變化之后將產(chǎn)生相對應(yīng)的體積流量的瞬態(tài)響應(yīng)，作為應(yīng)用系統(tǒng) 的響應(yīng)。通過指定激勵系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)方面的變化和相應(yīng)的步驟響應(yīng)，根據(jù)已知的控制程 序可確定代表了在輸入?yún)?shù)和體積流量之間的關(guān)系的傳遞函數(shù)。
[0016] 例如，合適的傳遞函數(shù)模型是傳遞函數(shù)多項式：
傳遞函數(shù)模型的參數(shù)評估可根據(jù)本領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的大量方法來進行，例如通 過將傳遞函數(shù)模型轉(zhuǎn)換到時域中并求解相對應(yīng)的微分方程、高斯/牛頓評估方法、使用馬 爾可夫參數(shù)或預(yù)測誤差方法（PEM)來進行。各種動態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)的更多測量值是存在的，更 精確地說，可逼近傳遞函數(shù)。在傳遞函數(shù)模型的參數(shù)已經(jīng)得到相對應(yīng)地確定之后，從而獲得 合適的傳遞函數(shù)，其以高精度水平對應(yīng)用系統(tǒng)的特性進行建模。
[0017] 借助合適的數(shù)學(xué)傳遞函數(shù)的知識，可以確定用于預(yù)處理級的工藝參數(shù)，其被稱為 初始（shoot)參數(shù)，由此調(diào)整用于應(yīng)用系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)的預(yù)定義的時序性分布，從而抵消 在參數(shù)變化之后的瞬態(tài)響應(yīng)期間不合適宜的動態(tài)補償處理。因此改進的應(yīng)用系統(tǒng)的控制有 利地成為可能。
[0018] 對于應(yīng)用系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，初始參數(shù)是控制預(yù)處理級的工藝參數(shù)。預(yù)處理級可由 尤其（數(shù)字）濾波器來形成。為了確定初始參數(shù)，預(yù)定義了"理想的"動態(tài)體積流量分布和 相對應(yīng)的輸入?yún)?shù)，并且初始參數(shù)適合于使得傳遞函數(shù)所確定的相關(guān)聯(lián)的動態(tài)體積流量分 布盡可能地接近"理想的"分布。這在最簡單的情況下可以經(jīng)驗方式來完成，但該序列理想 是自動化的，例如利用安裝在計算裝置上的相對應(yīng)的程序產(chǎn)品來完成。然而，初始參數(shù)還可 能例如選擇性地通過反轉(zhuǎn)傳遞函數(shù)來確定。
[0019] 計算裝置在最簡單的情況下可能是個人計算機，但其還可能等同于將至少某些有 待由計算裝置執(zhí)行的任務(wù)傳遞給機器人控制器，機器人控制器負(fù)責(zé)控制根據(jù)本發(fā)明集成到 系統(tǒng)中的機器人。這尤其提供了機器人的運動和應(yīng)用系統(tǒng)的控制可通過相同的計算裝置或 機器人控制器而彼此時序性地協(xié)同執(zhí)行的優(yōu)點。在理想的情況下，通過由機器人控制器執(zhí) 行所有有待執(zhí)行的任務(wù)，從而可完全避免額外的計算裝置。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的一個特別優(yōu)選的實施例，受沖擊物體是豎直定向的板。結(jié)果，在 這種情況下對沖擊板進行水平?jīng)_擊的粘性流體的任何沖擊影響實際上不會引起測量結(jié)果 的失真，失真基于確定豎直作用的重力。如果在另一極端情況下，粘性流體垂直地應(yīng)用于水 平?jīng)_擊板時，沖擊流體的沖擊脈沖分布仍將不利地重迭在確定的重量分布上。在這個實施 例中，應(yīng)用噴嘴理想地進行定向，使應(yīng)用的流體射流至少大致水平地從此離開。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例，天平包括彎曲棒，其用作重量傳感器。具體地 說，在作為沖擊物體的板豎直排列和彎曲棒的水平排列的情況下，通過彎曲棒消耗了可能 水平定向的沖擊脈沖，而不會對豎直作用的重力的測量造成負(fù)面影響。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的另外的變體，提供的天平用于以IOOHz或更高的頻率獲得測量數(shù) 據(jù)。精度越大且感測和獲得時序性重量分布的頻