WO2003066239A1

WO2003066239A1 - Verfahren zum auftragen von farben oder lacken

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Publication number: WO2003066239A1
Application number: PCT/DE2003/000162
Authority: WO
Inventors: Burkhard BÜSTGENS
Original assignee: Buestgens Burkhard
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2003-08-14
Also published as: CA2515719A1; AU2003212187B2; US20050100680A1; DE10390349B4; DE10390349D2; RU2316399C2; ES2291061B1; JP2005516759A; RU2004126235A; US7981462B2; AU2003212187A1; CN1622861A; MXPA04007112A; CN100387361C; GB0418904D0; DE10202553A1; GB2401806B; WO2003066239B1; GB2401806A; ES2291061A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen von Farben oder Lacken mit Hilfe einer Auftragseinrichtung zur farblichen Gestaltung von Objektflächen des Hoch-, Tief- und Ingenieurbaus gemäß einer zuvor vorgenommenen Implementierung einer digitalen Bildvorlage in ein zuvor erfasstes, die Objektfläche repräsentierendes digitales Flächenobjekt. Erfindungsgemäß wird die Auftragseinrichtung im Kontakt mit der Oberfläche über die Ob-jektfläche bewegt, kontinuierlich die Position der Auftragseinrichtung gemessen oder unter Hinzuziehung von Bewegungssensoren errechnet und in Abhängigkeit der so bestimmten Position Farbe entsprechend der Implementierung abgegeben. Dabei wird durch die Auftragseinrichtung der Farbauftrag automatisch dann unterbunden, wenn die Position der Auftragseinrichtung hinsichtlich einer vorgegebenen Akzeptanzschwelle für einen Positionsfehler nicht hinreichend genau bestimmbar ist oder wenn an der Position der Farbauftragelemente die entsprechende Farbe oder der Lack schon vollständig aufgetragen worden ist.

Description

Verfahren zum Auftragen von Farben oder Lacken

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (sowie eine Vorrichtung) zum Auftragen von Farben oder Lacken zur farblichen Gestaltung der Flächen von Objekten des Hoch-, Ingenieur- und Tiefbaus nach einer Bildvorlage. Dies können beispielsweise Innen- und Außenwände, Decken oder Böden von Wohn- und Nutzgebäuden sein, aber auch beispielsweise die Bβtonflächen von Brücken-, Tunnel- oder Straßenbauwerken oder Mauern für den Schallschutz, Sichtschutz oder für Befestigungen und artverwandte Flächen.

Die vorgenannten Objektflächen werden heute ausnahmslos manuell mit Pinsel oder Rollen gestrichen oder per Sprühpistole mit Farbe besprüht. Die Farbe dient hierbei einerseits der Versiegelung des Mauerwerks, wird aber in gleicher Weise zu dekorativen Zwecken verwendet. Sollen Bildinhalte per Farbe auf die genannten Flächen aufgetragen werden, so können diese nur von talentierten Kunsthandwerkern oder Künstlern vorgenommen werden, wobei der Vorgang des Malens in der Regel langwierig und deshalb teuer ist. Oftmals kann auch eine erhebliche Diskrepanz zwischen den Erwar- tungen des Auftraggebers und dem fertig gestellten Bild bestehen. Wünschenswert wäre ein technisches Verfahren, mit dessen Hilfe unabhängig von künstlerischen Fähigkeiten ein Bildmotiv entsprechend einer Vorlage unter Verwendung von Farben oder Lacken auf die genannten Objektflächen übertragen werden kann und das Verfahren die Qualität des Bildauftrages sichert. Es ist daher ersichtlich, dass ein Verfahren und eine Vorrichtung fehlen, womit beispielsweise die farbliche Gestaltung architektonischer Flächen von Objekten aus dem Hoch-, Ingenieur- und Tiefbau nach einer digitalen Bildvorlage passgenau ermöglicht wird.

Davon ausgehend liegt daher der Erfindung die A u f a b e zugrunde, ein einfach und schnell, und damit kostengünstig durchführbareses, sowie gleichzeitig zuverlässig arbeitendes Verfahren zum Auftragen von Farben oder Lacken zur beliebigen farblichen Gestaltung von insbesondere architektoni- sehen Objektflächen zu schaffen.

Die technische L ö s u n g ist gekennzeichnet durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1.

Danach wird die Auftragseinrichtung stets im Kontakt mit der Oberfläche über die Objektfläche bewegt, kontinuierlich die Position der Auftragseinrichtung gemessen oder unter Hinzuziehung von Bewegungssensoren errechnet und in Abhängigkeit der so bestimmten Position Farbe entsprechend der Implementierung abgegeben. Dabei wird durch die Auftragseinrichtung der Farbauftrag automatisch dann unterbunden, wenn die Position der Auftragseinrichtung hinsichtlich einer vorgegebenen Akzep- tanzschwelle für einen Positionsfehler nicht hinreichend genau bestimmbar ist oder wenn an der Position der Farbauftragelemente die entsprechende Farbe oder der Lack schon vollständig aufgetragen worden ist. Dadurch ist ein schnelles und zugleich zuverlässig arbeitendes Verfahren geschaffen, mit dem es ermöglicht wird, digital vorliegende Bilddaten auf beliebige Flächen von Objekten des Hochbaus, Tief- baus und Ingenieurbaus aufzutragen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine intuitive Arbeitsweise eines Operators, welcher die Farbauftragvorrichtung in beliebiger Abfolge über beliebige Stellen der Objektfläche führt. Diese Arbeitsweise ermöglicht insbesondere eine vollständige Abarbei^¬ tung der gesamten Fläche, auch um Vorsprünge, Balkone, Türen, Fenster und Fensterbänke oder Simse herum.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf dem Gedanken, die zuvor in einer Datei abgespeicherten Farbinformationen zu jedem Bϊldpunkt auf die Objektfläche zu übertragen, wobei die Position des Farbauftraggerätes kontinuierlich gemessen wird und der Farbauftrag nach einem Vergleich mit den in der Datei abgespeicherten Farbinformationen für die Position des Farbauftragsyst^βms gesteuert wird. Voraussetzung für eine Farbgestaltuπg nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß die Objektfläche als digitales Objekt messtechnisch erfasst und ein Datensatz, beispielsweise eine CAD- Repräsentation der Objektfläche, gebildet wurde und anschließend eine Vorlage des aufzutragenden Gestaltungsobjektes nach Vorgabe des Designers implementiert wurde, also dass eine geometrische Zuordnung zwischen Farbdaten und Realpositionen der Objektfläche vorliegt, siehe Fig. 1. Es können auch farbliche Eigenschaften einer Objektfläche beriets implementiert sein, sofern die anfänglichen Farbeigenschaften einer Fläche mit erfasst werden, sodasss eine Einbeziehung gewünschter oder eine Kompensation ungewünschter Merkmale, wie beispielsweise Flecke auf der Objektfläche, mit eiπbezogen bzw. farblich kompensiert werden können.

Wird die bewegliche Farbauftragvorrichtung über die Oberfläche bewegt, so liefert das Positionsmeß- System kontinuierlich deren aktuelle Position. Aus der konstruktionsbedingten Lage der einzelnen Far- bauftragelemente und der bekannten Position der Farbauftragvorrichtung zur Objektfläche ergibt sich rechnerisch in Echtzeit die Position jedes einzelnen Farbauftragelements zur Objektoberfläche. Die Steuereinheit entnimmt dem im Systemspθicher gespeicherten Flächenobjekt die zu den jeweiligen Positionskoordinaten zugeordneten Farbwerte und gibt zeitgenau Farbabgabebefehle an die einzelnen Farbdüsen. Ist ein virtueller Farbpunkt einmal vollständig auf die Objektfläche übertragen worden, so erhält dieser beispielsweise das Attribut „abgearbeitet", wird passiv geschaltet oder der Farbwert wird durch den einer Farbe, die keine Farbabgabe bewirkt, ersetzt. Auf diese Weise kann eine unerwünschte mehrmalige Farbabgabe an ein und derselben Stellen vermieden werden.

Jede Stelle des Farbauftragbereichs muss mindestens einmal vom Farbauftragkopf überstrichen wer- den. Dabei ist eine kontinuierliche Führung der Vorrichtung dank der integrierten Positionsberechnung nicht nötig, da die Vorrichtung jederzeit ihre Position mit dem zu produzierenden Bild im Speicher vergleicht und Impulse zum Farbauftrag nur erhält, wenn hier Farbe aufzutragen ist und dies nicht schon bei einem vorherigen Überstreichen mit dem Farbauftragsystem geschehen ist.

Die Positionsbestimmung der Farbauftragvorrichtung kann vielfältig durch Positionsmeßsysteme erfol- gen, siehe Gesamtsystem Fig. 2. Dabei sollen zwei Kategorien unterschieden werden:

Hier als erstes Meßsystem bezeichnete Systeme messen die Position beweglicher Komponenten in Relation 2u festen Fernpuπkten, die ebenfalls Komponenten des ersten Meßsystems sind und als Sa_¬ telliten bezeichnet werden. Die beweglichen Komponenten des ersten Messsystems können dabei in der Farbauftragvorrichtung enthalten sein. Eine Eigenschaft des ersten Messsytems ist, daß Sichtver- bindung zwischen Satelliten und beweglichen Komponenten bestehen muß. Diese kann oft gestört sein, beispielsweise durch Baugerüste, Simse oder Astwerk, somit eine Positionsbestimmung verhin^¬ dern.

Hier als zweites Messsystem bezeichnete Systeme messen die Bewegung der Farbauftragvorrichtung, ohne sich auf Fe puπkte zu stützen, z.B. durch Sensoren, die sich ausschließlich in der Farbauftrag- _Vorrichtung befinden. Beispiele für Sensoren sind Linear- und Drehbeschleuniguπgssensoren, Drehratensensoren, Geschwindigkeitssensoren, Magnetometer, Neigungsseπsoren und Bildgebeπde Sensoren, die in einem kleinen Ausschnitt die Objektfläche erfassen, woraus sodann die Bewegung beispielsweise durch Korrelationsverfahren errechnet wird. Eine Eigenschaft der Verfahren des zweiten Messsytems ist, daß sie sehr schnell arbeiten können, jedoch nicht imstande sind, eine Absolutpo- sition zu bestimmen und weiterhin driftempfindlich sind.

Die Genauigkeitsanforderung an die Positionsbestimmung des Farbauftragsystems ist hoch: Aus einer geforderten absoluten Bildauflösung von 0,5 mm über eine Entfernung von 10 m folgt eine erforderliche relative Genauigkeit der Positionsbestimmung von 50 ppm. Dabei muss sichergestellt sein, dass die Farbauftragvorrichtung an jeder Stelle der Objektfläche mit ausreichender Geschwindigkeit bewegt werden kann und dabei die eigene Position in der notwendigen Rate zu bestimmen im Stande ist.

Einige Verfahren des ersten Meßsystems, können nur mit einer relativ niedrigen Rate arbeiten. Sie sind daher nicht fortlaufend verfügbar, auch und besonders durch den Umstand einer gestörten Sicht- vβrbiπdung zwischen Satelliten und beweglichen Komponenten. Auf der anderen Seite sind die vergleichsweise sehr schnellen Verfahren des zweiten Messyste s dazu geeignet, kurzzeitig die Naviga- tion zu übernehmen. Es ist ersichtlich, dass durch Kombination der beiden Verfahren einerseits eine vollständige Abdeckung der Objektfläche möglich wird und andererseits eine hochdynamische Navigation hohe Vorschubgeschwindigkeiteπ erlaubt.

Am Beispiel einer durch einen Operator handgeführten Farbauftragvom^'chtung läuft die Gerätesteuerung wie folgt ab, siehe Fig. 10: Der Operator bringt die Farbauftragvorrichtuπg in Koπtankt mit der Objektfläche, indem er sie an diese andrückt. Soll der Farbauftrag durch einen Befehl des Operators gestartet werden, so wird zuerst geprüft, ob eine Position des ersten Messsystems vorhanden ist. Hierfür uss Sichtkontakt zwischen den relevanten Komponenten des ersten Messsystems bestehen. Ist dies nicht der Fall, so muss dies dem Operator mitgeteilt werden, entweder durch eine Negativ-Meldung oder durch Nicht-Anzeigen einer Positiv-Meldung. Der Operator ist nun aufgefordert, die Farbauftragvoπϊchtung so lange zu verschieben, bis das erste Messsystem eine gültige Position besitzt. Diese wird sodann für die Farbauftrag- Steuerung herangezogen und weiterhin zur Initialisierung des zweiten Messsystems verwendet. Die Initialisierung kann im einfachsten Fall beispielsweise aus einem Zurücksetzen der Anfangsbedingungen der Bewegungssensoren sein. Nun folgt die Berechnung der neuen Position aus den vorhandenen Posiiionsdaten aus dem ersten und zweiten Messsystem. In diesem Fall, nach der Initialisierung, sind die Positionsdaten mit denen des ersten Messsystems identisch. Die nun folgende Schätzung des Positionsfehlers ergibt in einer darauf folgenden Grenzwertüberprύfung eine Aussage, ob Farbe abge_¬ geben werden darf oder nicht. Liegt der Positionsfehler oberhalb einer Akzeptanzschwelle, so wird die Farbabgabe unterbunden und der schon beschriebene Vorgang der Positionssuche wird wiederholt. Im Regelfall liegt der geschätzte Positionsfehler unterhalb der Akzeptaπzschwelle, sodass ein Farbauftrag erfolgen kann und neue Positionsdaten gelesen werden können. Der Operator bewegt die Farbauf^¬ tragvorrichtung, und deshalb entstehen ständig neue physische Positionen. Der hier beschriebene Zyklus läuft so schnell ab, dass sich das Farbauftraggerät durch den Vorschub bereits bewegt hat. Des Weiteren entsteht durch den Vorschub der Farbauftragvorrichtung und durch die Tatsache, dass jeder Farbauftragkopf eine endliche Zeit für den Transport der Farbe auf das Medium benötigt, ein Positionsfehler, welcher durch beispielsweise Positionsvorhalte kompensiert werden muss. In der Praxis bedeutet dies, dass solche Farbwerte aus der Farb-Positionszuordnung an den Farbauftragknopf zur Farbabgabe übermittelt werden, welche gemäß der Farb-Positionszuordnung in Vorschubrichtuπg vor denen der momentan tatsächlich gültigen Positionen liegen. Der Positionsvorhalt ist stets eine Funkti- on der Vorschubgeschwindigkeit und -beschleunigung. Es ist angebracht, vor dem Auftrag der Farbe die Evaluierung und Überprüfung der Eigenbeschleunigung als Kriterium für den Farbauftrag zusätzlich zu überprüfen, sodass automatisch als Folge von ruckartigen Bewegungen keine Farbe abgegeben wird. Nach dem erfolgten Farbauftrag wird überprüft, ob das erste Messsystem eine gültige Position besitzt. Dies kann beispielsweise dann nicht gegeben sein, wenn eine Abschattung vorliegt oder die Bandbreite des ersten Navigationssystems kleiner als der momentane Arbeitstakt des Systems ist. Sind neue Daten aus dem ersten Navigationssystem vorhanden, so erfolgt die Neuberechnung der aktuellen Position aus neuen sowie aus vergangenen Positionsdaten. Sind keine neue Daten aus dem ersten Messsystem vorhanden, so erfolgt eine Meldung an den Operator und die nun folgende Positionsbestimmung stützt sich ausschließlich auf neue Daten des zweiten Messsystems und vergangene Positionsdaten. In beiden Fällen wird anschließend die Evaluation und Überprüfung der Positionsfehler und Beschleunigungen vorgenommen, bevor ein Farbabgabebefehl gegeben wird. Es ist nahe liegend, dass beim Führen der Farbauftragvorrichtung weit in einen abgeschatteten Bereich hinein sich die Posftionsfehler von Zyklus zu Zyklus vergrößern und schließlich die Farbabgabe automatisch unterbrochen wird. Der Operator kann anhand der ihm mitgeteilten Meldungen erkennen, wo sich abgeschattete Bereiche der Objektfläche befinden. Hat er auf diese Weise einen solchen Bereich identifiziert, so ist er angehalten, die Farbauftragvorrichtuπg in einem Bereich bekannter Fernpositioπ anzusetzen und diese auf kürzestem bzw. schnellstem Wege in den abgeschatteten Bereich zu bewegen. Sollte der abgeschattete Bereich sehr groß sein, sodass in abgelegenen Gebieten auch wiederholt keine Farbabgabe statt- findet, so ist der Operator angehalten, weitere Satelliten für das erste Messsystem anzubringen.

Liste der Fiouren:

Fig. 1 : Arbeitsvorbereitung;

Fig. 2: Gesamtsystem;

Fig. 3: Farbauftragkopf; Fig. 4: Erweiterter Farbauftragkopf;

Fig. 5: Erstes Messsystem: Ausführungsbeispiel;

Fig. 6: Erstes Messsystem: Ausführungsbeispiel;

Fig. 7: Marke;

Fig. 8: Erstes Messsystem: Ausführungsbeispiel; Fig. 9: Farbauftragssystβm-Variaπtθ nach Fig. 8;

Fig. 10: Steuerung; Fig. 11 und Fig. 12: Erstes Ausführungsbeispiel Farbauftragvorrichtung;

Fig. 13: Zweites Ausführungsbeispiel;

Fig. 14: Drittes Ausführungsbeispiel;

Fig. 15: Farbauftragdüsen - Distanzregeluπg;

Fig. 16: Farbauftrag mittels Farbauftragvorrichtung gemäß Fig. 14;

Fig. 17: Seilgeführtes Fassadensystem;

Fig. 18: Autarkes, robotisches System

Die Satelliten als Teilkomponenten des ersten Messsystems, siehe Ausführungsbeispiele Fig. 2, Fig. 5, Fig. 6, Fig. 8, werden vom Operator zu Beginn des Arbeitsablauf an fester Position positioniert. Sie bilden das Referenz-Koordinatensystem. Für die Funktion des ersten Positionsmessystems ist es er^¬ forderlich, dass Sichtkontakt zwischen Farbauftragvorrichtung und einer mindestens benötigten Zahl von Satelliten besteht. Diese Bedingung ist in der Regel nicht an allen Punkten einer Objektfläche erfüllt. Durch Anbringung vieler Satelliten kann jedoch eine bessere Abdeckung der Objektfläche erreicht werden.

Die Positionierung der Satelliten erfolgt sinnvollerweise schon dann, wenn die gemetrischeπ Eigenschaften der Objektfläche messtechnisch erfasst werden. Dadurch können Vermessung und Farbauftrag innerhalb eines identen Koordinatensystems durchgeführt werden.

Das vorgenannte erste Messsystem nutzt die Eigenschaft der linearen Ausbreitung von Wellen kleiner Wellenlänge, wie z.B. Licht, IR-Strahlung, Mikrowellenstrahlung oder auch Ultraschall für die Positionsbestimmung. Dabei werden Positionen mit Rechnerunterstützung aus gemessenen Laufzeiten und/Oder Winkeln abgeleitet. Dies kann mit Verfahren des Standes der Technik geschehen. Ein Teil der bekannten Verfahren wird in der Literatur als Optical Tracking bezeichnet. Zur Erleuterung sollen hier einige Möglichkeiten beispielhaft dargestellt werden: In Fig. 5 ist beispielhaft ein System skizziert, das eine Anzahl an Satelliten enthält, die, an fixe Positionen angebracht, mittels PSDs die Winkellage zu modulierten Lichtquellen der Farbauftragvorrichtung messen. Diese Informationen werden sodann an einen Prozessor übertragen, der daraus Positionsinformationen berechnet.

In Fig. 6 wird beispielhaft ein fotometrisches Messsystem verwendet, welches eine oder mehrere Ka- meras und/oder IR-Kameras verwendet. Mittels numerischer Extraktion und Lokalisierung bekannter visueller Merkmale der Farbauftragvorrichtung wird die Position der Farbauftragvorrichtuπg in der Objektfläche bestimmt. Diese läßt sich stark vereinfachen, wenn Objektfläche und oder Farbauftragvorrichtung leuchtende, reflektierende (Katzenauge) oder absorbierende, z.B. farbige, Marken enthalten. Fig. 7 zeigt ein Ausf^Qhrungsbei^βpiel für eine Marke. Ein fotometrisches System ist weiterhin geeignet, verteilte Farbinformationen der Objektfläche zu messen, welche beispielsweise für Farbanpassungen verwendet werden können.

Fig. 8 zeigt ein erstes Messsystem unter Verwendung eines Laserscanners, bestehend aus einer La_¬ ser-^Quelle 32 und einer Strahlablenkβinheit 33, und einem integrierten fotoelektrischen Wandler 34. Der Laserstrahl wird hierbei gemäß einer zeitlich fest definierten Ablenkvorschrift über die Objektfläche 12 und die Auftragvorrichtung 1 geführt und das gestreute Licht 31 mit dem fotoelektrischen Wandler 34 erfasst, daraus schließlich ein Bild der Objektfläche und der enthaltenen Farbauftragvorrichung digital rekonstruiert. Auch hier bietet sich wie oben die Verwendung kontrastreicher Marken an.

In einer Abwandlung des Systems von Fig. 8 sind zusätzlich Lichtsensoren in der Farbauftragvorrichtung enthalten, siehe Fig. 9. Beispielhaft sind zwei Zeilen von fotoelektrischen Wandlern 35 dargestellt. Diese detektieren den kreuzenden Laserstrahl zeitgenau und ermöglichen aus der bekannten Scan- Vorschrift eine Positionsbestimmung der Farbauftragvorrichtung.

Handelt es sich bei den hier angeführten Beispielen um Verfahren, die dem Fachmann unter der Funktionsweise Outside-In bekannt sind, so sei nur erwähnt, daß das erste Meßsystem durch Umkeh- ruπg der Wirkrichtung auch in dem dem Fachmann bekannten Iπside-Out Verfahren arbeiten kann. Weiterhin sollen die auf Laufzeitmβssung, Dopplereffekt oder auf Iπterferenzmessung basierenden Verfahren der Positionsbestimmung hier ausdrücklich nicht von ihrer Eignung für das erste Positions- messsystem ausgeschlossen werden.

Das zweite Messsystem dient der Überbrückungsnavigation in den Fällen, wenn das erste Messsystem keine Positionsdaten in ausreichender Rate liefert, z.B. aufgrund einer systemimmanent niedri- gen Meßfrequenz oder infolge unterbrochener Sichtverbindung(en) zwischen Farbaυftragsystem und einer kritischen Zahl von Satelliten. Es können Sensoren oder Sensorsysteme des Standes der Technik verwendet werden zur Messung ein oder mehrerer Liniear-Geschwiπdigkeiten und/oder Drehge- schwindigkeiteπ und oder Liπear-Beschleuniguπgeπ und oder Drehbeschleuπigungen.

In der Regel können diese Systeme eine absolute Positionsbestimmung nicht vornehmen. Zusätzliche Informationen zur Berechnung einer Position können mithilfe von Inklinometem und/oder Magπetometem gewonnen werden.

Eine optische Erfassung des Untergrundes mittels zur Objektfläche hin gerichteter fotoelektrischer Wandler (Scanner, Kameras etc.) und anschließender Bildmerkmal-Extraktion kann ebenfalls Positi- oπsinformatioπen liefern. Es kann sich um das bereits aufgetragene Bild, um ein Referenzmuster oder um bauliche Merkmale wie beispielsweise Kanten handeln. Die Orientierung an bereits aufgetragene Bildteile ist dann gut möglich, wenn diese kontrastreich sind. Eine Qualitätsverbesserung kann dadurch erreicht werden, dass der Farbwert des Untergrundes vor und eventuell nach dem Farbauftrag bestimmt wird und daraus kontinuierlich und ortsaufgelöst die abzugebenden Farbmengen in einem Re- gelalgorithmus berechnet werden. Fig. 11 und Fig. 12 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Farbauftragvorrichtung in unterschiedlicher Darstellung. Ein Inertialmesssystem 6 und Geschwindigkeitssensoren 7 liefern zusätzliche Positionsinformationen zum ersten Messsystem, representiert durch eine Marke 5. Das Inertialsystem enthält beispielsweise einen Drehratensensor zur Messung der Drehgeschwindigkeit der Farbauftragvorrichtung um deren Achse senkrecht zur Wand und einen Beschleunigungssensor zur Messung der Beschleunigung in Bewegungsrichtung. Ein Drucksensor 53 ermöglicht die Regelung des Vordruckes in der Farbzuführung. Das Array aus Farbauftragelementen 2 ist so ausgeformt, daß es die seitlichen Abmessungen der Rollen 3 um einen Überlapp 51 überragt, siehe Fig. 11. Auf diese Weise läßt sich durch eine entsprechende Bearbeitungsweise auch langsam trocknende Farbe auftragen, da vermie_¬ den werden kann, daß die Rollen 3 zuvor aufgetragene frische Farbe überfahren. Fig. 13 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel eine Farbauftragvorrichtung 1 für das erfindungsgemäße Verfahren, speziell geeignet für die Durchführung von Ausbesserungen oder Feinarbeiten. Das Gerät besitzt Gleitelemente 3 zur Bewegung auf der Objektfläche 12 und einen Farbauftragkopf 24, welcher spezielle, in den Randbereichen geneigte Farbdüsen 37 aufweist. Auf diese Weise kann auch in stark konkaven Ecken und Kanten Farbe appliziert werden. Ein zur Objektfläche gerichteter Bildscanner 38 ermöglicht die Erfassung eines Bildausschnittes und damit die Identifikation der Bildposition. Diverse Anzeige- und Bedienelemente 36 ertauben die Steuerung der Vorrichtung.

Bei der Bewegung der Farbauftragvorrichtung über die Oberfläche im Kontakt mit dieser muss sichergestellt werden, dass der Abstand und Winkel der Farbauftragelemente zur Objektfläche gut definiert sind. Hierzu können beispielsweise Räder, Kugeln. Rollen, auch Malerrollen oder Gleitelemeπte dienen.

Fig. 14 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel eine Farbauftragsvorrichtung 1 mit automatischer Regelung des Abstandes der Farbauftragelemente 2 von der Objektfläche 12, und der Möglichkeit des gleichzeitigen Auftrags einer feuchten Grundschicht mittels integrierter Malerrolle 40. Das Gerät er- möglicht den Farbauftrag in ähnlicher Arbeitsweise wie bei der Verwendung von Malerrollen. In der Nabe der Rolle befindet sich koaxial ein Stellmotor 41 , der den Teil der Farbauftragvorrichtung 1 mit den Farbdüsen 2 gegenüber dem Griff mit Medienzufuhr 43 verstellen kann. In der Stellung 42 wird ausschließlich Grundierung, beispielsweise Dispersionsfarbe in der üblichen Weise aufgetragen. Nach dem Auftrag der Grundierung an eine bestimmte Stelle der Objektfläche wird der Teil der Farbauftrag- Vorrichtung 1, der die Farbdüseπ 2 enthält, durch den Stellmotor zu der Objektfläche hin gedreht, wobei der Abstand der Düsen 2 zur Objektfläche mit Hilfe von Distanzseπsoren 39 auf einen konstanten Wert geregelt wird, Regelkreis siehe Fig. 15. In dem Beispiel überragen die lateralen Abmessungen des Farbauftragkopfes die Rollen 40 seitlich.

Fig. 16 erläutert den Vorgang des Farbauftrags unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 14. Gruπdierung und Farbauftrag können hierbei gleichzeitig oder sequenziell durchgeführt werden. Zu beachten ist stets die Einhaltung eines Überlapps 51 , um ein Verschmieren der Farbe zu verhindern.

Im Falle einer einfachen Objektflächengeometrie oder besonders großer Flächen können vollautomatisch oder autonom arbeitetende Farbauftragsysteme eingesetzt werden, welche nach dem erfin- dungsgβrπäßen Verfahren arbeiten: Fig. 17 zeigt als Beispiel eine autonome Farbauftragvorrichtung für Fassaden. Die Farbauftragvorrichtung ist hierfür an einem Seil aufgehängt, welches in einer Seilrolle mündet und die senkrechte Bewegung appliziert. Horizontale Bewegungen werden durch die Bewegung der Seilrolle auf einer Schiene ermöglicht.

Fig. 18 zeigt als weiteres Beispiel eine autonome, robotische Farbauftragvorrichtung mit einem Unter- druck - Ansaug-mechanismus 50. Dieser, ein eigener Antrieb und Lenkbarkeit ermöglichen das freie Verfahren auch an senkrechten Flächen. Die grobe Verfahrroute wird vom eingebauten Rechner 4 bestimmt. Aus der Positionsbestimmung und der Kenntnis der bereits abgefahrenen Bereiche berechnet die Farbauftragvorrichtung selbsttätig die Verfahrroute. Zur Bewegung auf der Objektfläche werden vorzugsweise drei Rollen 3 verwendet, welche teilweise lenkbar sind. Fig. 3 zeigt schematisch einen Farbauftragkopf 24 der Farbauftragvorrichtung 1, bestehend aus drei Zeilen von Farbsprühdüsen 20, 21, 22 unterschiedlicher Grundfarben. Die jeweilige Farbzufuhr erfolgt über Zuleitungen 11 aus lokalen oder periphereπ Tanks. Fig. 4 zeigt einen Farbauftragkopf 24 mit zusätzlichen Farbauftragelementen 23 zum Auftrag einer Grundierung oder Deckschich Eine optional eingebaute UV - Lichtquelle 25 dient der UV - Härtung einer aufgetragenen Farbschtcht.

Die technischen Möglichkeiten zur Realisierung von Farbdüsenarrays sind vielfältig. Die verwendeten einzelnen Farbdüsen können nach verschiedenen Verfahren aus dem Stand der Technik arbeiten. Beispielsweise seien hier das Druckluftspritzen, das Niederdruckspritzen, das Airless-Spritzen, das Airmix-Spritzen, das superkritische Spritzen und das Heißspritzen genannt. Ebenso können Drop-on-Demand- erfahren in einer Farbauftragvorrichtung Verwendung finden, die gezielt einzelne Tropfen erzeugen und gegen die Bearbeitungsfläche schleudern.

Vorzugsweise werden schnelltrocknende Farben oder Schmelzfarbeπ für den Farbauftrag verwendet. Ist dies nicht möglich, so sind Farben für den Einsatz zu bevorzugen, die bei Zugabe von Wärme, UV- Strahlung oder eines Luftstromes schnell härten. Die Farbauftragsvorrichtung enthält dann Vorrichtun- gen an der Unterseite zur Trocknung Abbindung oder Fixierung, beispielsweise eine UV-Lampe, ein Gebläse oder einen Wärmestrahler.

In einer Variante werden neben der eigentlichen Farbschicht in einem Arbeitsgang weitere Schichten aufgetragen, beispielsweise eine Grundschicht oder Abschlussschicht oder eine Schicht, welche die Farbschicht chemisch bindet. Hierfür können Farbauftragselemente des Arrays verwendet werden oder weitere Farbauftragelemente in Bewegungsrichtung vor bzw. hinter den eigentlichen Farbdüsen angeordnet sein. Diese können konstruktiv gleich oder andersartig als die eigentlichen Farbdüsen gestaltet sein.

Eine Grundschicht kann auch eine Dispersionsfarbe sein, in die die Farbpartikel entweder im noch feuchten Zustand oder aufgrund einer Löslichkeit im Zuge des Farbauftrages eingebettet werden.

B e z u g s z e i c h e n l i s t e

1 Farbauftragvorrichtung 2 Array aus Farbauftragelementen

3 Rollen/Gleitelemente

4 Rechner

5 Lichtquelle, Wärmequelle

6 Inertialmesssystβm als Teil des zweiten Messsystems 7 Optischer Geschwindigkeitssensor als Teil des zweiten Messsystems

8 Farbreservoir

9 Batterie

10 Handgriff

11 Medieπzuführung 12 Objektfläche

13 Satellit des ersten Messsystems

14 PSD oder Kamera

15 Optische Fokussierung

16 Hindernis, Störung 17 Strahlverlauf moduliertes Licht 1

18 Strahlverlauf moduliertes Licht 2

19 Befestigung

20 Farbdüsen für eine erste Grundfarbe

21 Farbdüsen für eine zweite Grundfarbe 22 Farbdüsen für eine dritte Grundfarbe

23 Farbauftragelementθ für den Auftrag einer Grundierung oder Deckschicht

24 Farbauftragkopf

25 UV-Quelle zur Schichthärtung

26 Marke 27 Kamera-Chip mit Projektion

28 Grundplatte, transparent

29 Bezugs-Abstand

30 Emittierter Laserstrahl

31 Gestreuter Strahl 32 Laser-Quelle

33 Strahlablenkeinheit

34 Fotoelektrischer Wandler

35 Reflektierende Marke (Tripelspiegelstruktur) bzw. fotoelektrisches Wandlerarray

36 Anzeige- Bedienelemente 37 Farbauftragkopf, geneigt

38 Bildscanner

39 Distanzsensor Malerrolle

Koaxial-Stellmotor

Grundierposition

Griff mit Medienzufuhr

Frische Grundieruπg

Untergrund

Grundierung

Dekorativer Farbauftrag

Horizontale Führung

Fahrzeug mit Seilrolle, mit Eigenantrieb und Steuerung

Unterdruck-Ansaugmechanismus

Überlapp

Ventilblock

Drucksensor

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Auftragen von Farben oder Lacken mit Hilfe einer Auftragseinrichtung zur farblichen Gestaltung von Objektflächen des Hoch-, Tief- und Ingenieurbaus gemäß einer zuvor vorgenommenen Implementierung einer digitalen Bildvorlage in ein zuvor erfasstes, die Objektfläche repräsentierendes digitales Fläche nobjekt, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragseinrichtung im Kontakt mit der Oberfläche über die Objektfläche bewegt wird, dass die Auftragseinrichtung kontinuierlich ihre Position misst oder unter Hinzuziehung von Bewe- gungsseπsoren errechnet und in Abhängigkeit der so bestimmten Position Farbe entsprechend der Implementierung abgibt und, dass die Auftragseinrichtung den Farbauftrag automatisch unterbindet, wenn die Position der Auf- tragseiπrichtuπg hinsichtlich einer vorgegebenen Akzeptanzschwelle für einen Positionsfehler nicht hinreichend genau bestimmbar ist oder wenn an der Position der Farbauftragelemente die entspre- chende Farbe oder der Lack schon vollständig aufgetragen worden ist.

2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Auftragseinrichtung durch manuelles Andrücken an die Oberfläche oder durch Erzeugen eines Unterdruckes zwischen Auftragseiπrichtung und Objektfläche mit dieser in Kontakt gehalten wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positioπs esssystem ein Positionsmessverfahren der Abstands- und/oder Winkelmesstech- nik, der Femmesstechnik oder der abbildenden Messtechnik oder der Photometrie verwendet, welches sich auf zur Objektfläche fixe Punkte stützt und relativ zu diesen Punkten Positionen misst.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsmesssystem ein Positionsmessverfahren verwendet, welches auf der optoelektronischen Erkennung positionsrelevanter Merkmale der Objektfläche im Nahbereich der Auftragseinrichtung beruht.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. dass Bewegungen der Auftragseinrichtung gemessen werden, um Positionsinformationen zu erhalten, insbesondere die Geschwindigkeit und/oder Drehgeschwiedigkeit und/oder Beschleunigung und/oder Drehbeschleunigung in jeweils einer oder mehreren Richtungen.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung im Schwerefeld und/oder die Ausrichtung der Auftragseinrichtung im Erdmagnetfeld gemessen wird, welche zur Positionsberechπung herangezogen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. dass zum Erfassen der Objektflächen ein- oder mehrere Verfahren verwendet wird, welches nach einem der Ansprüche 3 bis 6 arbeitet.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

5 dass der Abstand zwischen den Düsen der Auftragseinrichtung und der Objektfläche einstellbar ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Auftragseinrichtung manuell durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dad u rc h g e k e n n z e i c h n et, o dass die Bewegung der Auftragseinrichtung halbautomatisch durchgeührt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d ad u rc h g e ke n nz e i c h n et, dass die Bewegung der Auftragseinrichtung vollautomatisch durchgeführt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragseinrichtung wenigstens eine Düse, insbesondere eine Spritzdüse aufweist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichne , dass die Auftragseinrichtung eine Reihenanordnung oder Matrixanordnung von Düsen aufweist.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, 0 gekennzeichnet durch eine bewegliche Auftragseinrichtung für die Auftraguπg von Farben und Lacken, eine Positionsmesseinrichtung für die Auftragseinrichtung, eine Bewegungsmesseinrichtung für die Auftragseinrichtung sowie durch eine Einrichtung zur Herstellung eines konstanten Abstandes zwischen der Auftragseinrichtung und der Oberfläche im Kontakt mit dieser. 5