DE102006048030A1

DE102006048030A1 - Device and method for determining the gap and flush of adjacent components

Info

Publication number: DE102006048030A1
Application number: DE102006048030A
Authority: DE
Inventors: Frank Dr. Forster; Michael Metzler; Frank Schneider
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-10-09
Filing date: 2006-10-09
Publication date: 2008-04-17
Also published as: WO2008043685A3; EP2076882A2; WO2008043685A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Spaltmaßes. Von dem Bereich mit dem zu untersuchenden Spalt wird hierzu ein dreidimensionales Abbild erzeugt. Die Messwerte der den Spalt bestimmenden Konturen werden geglättet und anschließend das Spaltmaß (Sp) aus den geglätteten Konturen nach einer gespeicherten Anweisung ermittelt. Außerdem betrifft die Erfindung eine zugehörige Vorrichtung.The invention relates to a method for determining a gap dimension. From the area with the gap to be examined, a three-dimensional image is generated for this purpose. The measured values of the contours determining the gap are smoothed and then the gap dimension (Sp) is determined from the smoothed contours according to a stored instruction. Moreover, the invention relates to an associated device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung mindestens eines zwei Konturen zugeordneten Spaltmaßes.The The invention relates to an apparatus and a method for detection at least one gap assigned to two contours.

Eine automatisierte Methode zum passgenauen Einsetzen und Anlegen von Verbaukomponenten in Beziehung zur Verbauumgebung ist aus der US 7,024,032 B2 bekannt. Nach dieser Methode werden Messdaten für Verbaukomponenten gesammelt und die Verbauumgebung durch Modelldaten definiert. Die Montageumgebung wird durch Oberflächenobjekte bestimmt, welche an die Montagekomponenten innerhalb einer Montagekonfiguration angrenzen. Es werden die Messdaten mit den Modelldaten für die Montageumgebung verglichen und die Montagekomponenten in Beziehung zu den Modelldaten eingebaut. Mittels Lasersonden werden einzelne Spaltpunkte vermessen. Für den Fall, dass die Spaltpunkte weiter voneinander beabstandet sind, ist eine entsprechende Anzahl von Sonden zur Vermessung erforderlich.An automated method for the accurate insertion and creation of shoring components in relation to the shopfloor environment is from the US 7,024,032 B2 known. Using this method, measurement data for shoring components is collected and the shopfloor environment is defined by model data. The mounting environment is determined by surface objects that abut the mounting components within a mounting configuration. It compares the measurement data with the model data for the assembly environment and integrates the assembly components in relation to the model data. By means of laser probes individual cleavage points are measured. In the event that the cleavage points are spaced further apart, a corresponding number of probes are required for measurement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der oben genannten Art dahingehend zu verbessern, dass Spaltmaße mit höherer Genauigkeit und geringerem Aufwand ermittelt werden können.Of the Invention is based on the object, an apparatus and a method of the above-mentioned type in that gap dimensions with higher accuracy and less effort can be determined.

Als Lösung hierzu werden ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 6 angegeben.When solution For this purpose, a method with the features according to claim 1 and a device with the features specified in claim 6.

Weiterbildungen des Verfahrens gemäß Anspruch 1 sind den Unteransprüchen 2 bis 5 zu entnehmen.further developments the method according to claim 1 are the dependent claims To take 2 to 5.

Besonders vorteilhafte Weiterführungen des Verfahrens gemäß Anspruch 1 sind durch die kennzeichnenden Merkmale gemäß Anspruch 2 und Anspruch 3 gegeben, mit denen auf einfache Weise ein topographisches Abbild des Vermessungsbereiches erzeugt werden kann.Especially advantageous continuations the method according to claim 1 are characterized by the characterizing features of claim 2 and claim 3 given, with which in a simple way a topographic image of the survey area can be generated.

Besonders vorteilhaft kann das Verfahren bei der Vermessung von Konturen und/oder Kanten bezüglich Spaltmaß und/oder Bündigkeit im Automobilbereich angewandt werden.Especially Advantageously, the method in the measurement of contours and / or Edges regarding Gap and / or brevity be applied in the automotive sector.

Werden das oder die ermittelten Spaltmaße mit gespeicherten Sollwerten verglichen und abhängig vom Ergebnis des Vergleichs eine Einrichtung gesteuert, mit der das Spaltmaß entsprechend veränderbar ist, so ist hiermit eine wesentliche Erleichterung bei der Fertigung im allgemeinen und insbesondere im Automobilbau möglich.Become the one or more determined gaps with stored setpoints compared and dependent controlled by the result of the comparison, a device with which the gap accordingly variable is, thus, a significant facilitation in the production in general and in particular in the automotive industry possible.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:One embodiment The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing. It demonstrate:

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung eines Spaltmaßes, 1 an inventive device for determining a gap,

2 einen Spalt bildende Konturen und 2 a gap forming contours and

3 ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung eines Spaltmaßes. 3 a flowchart for the inventive method for determining a gap.

In 1 ist eine Vorrichtung zur Vermessung von Konturen und Kanten bezüglich Spaltmaß und Bündigkeit angrenzender Bauteile dargestellt. Diese Vorrichtung umfasst einen Projektor 1, eine Kamera 2 und eine Auswerteeinheit 3, die gemeinsam in einem als Sensor 4 zu bezeichnenden Messgerät untergebracht sein können. Insbesondere bei der Vermessung von Karossen im Automobilbau kann eine solche Vorrichtung vorteilhaft verwendet werden. Prinzipiell sind dabei die hier beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung und das zugehörige Verfahren auch für die Vermessung anderer Bauteile anwendbar.In 1 a device for measuring contours and edges with respect to gap and flush of adjacent components is shown. This device includes a projector 1 , a camera 2 and an evaluation unit 3 working together as a sensor 4 can be housed to be designated measuring device. In particular, in the measurement of car bodies in the automotive industry, such a device can be used advantageously. In principle, the device according to the invention and the associated method described here are also applicable to the measurement of other components.

Der Projektor 1 projiziert gemäß 1 kodiertes Licht auf den abzubildenden Bereich, der hier zwei Konturen A, B von beliebigen Bauteilen aufweist, die in den Teilbereichen Cx, Dx einen Spalt bilden. Zumindest an einer vordefinierten Messstelle ist aufgabengemäß das Spaltmaß Sp zu ermitteln. Hierzu erfasst die Kamera 2 die beleuchteten Konturen A, B in einem Farb- oder Grauwertbild, aus dem mit Hilfe von Triangulation ein topografisches Abbild erzeugt wird. Dies erfolgt mit Hilfe der Auswerteeinheit 3 aufgrund der Kenntnis des Abstands zwischen dem Projektor 1 und der Kamera 2 sowie den zu einem Objektpunkt und seinem Abbild zugeordneten Lichtstrahlen und ihren Winkeln in bekannter Weise. Die auf diese Weise für die Konturen A, B erhaltenen Messwerte, die in Form von Koordinaten eines ortsfesten Koordinatensystems vorliegen, sind mit Messungenauigkeiten behaftet. Dies bedeutet, dass zwei parallele Konturen in starker Vergrößerung als Zick-Zack-Linien abgebildet werden, wie beispielhaft in 2 dargestellt.The projector 1 projected according to 1 coded light on the region to be imaged, which here has two contours A, B of arbitrary components, which form a gap in the sub-areas Cx, Dx. At least at a predefined measuring point, the gap Sp is to be determined according to the task. The camera detects this 2 the illuminated contours A, B in a color or grayscale image, from which a topographic image is generated by means of triangulation. This is done with the help of the evaluation unit 3 due to the knowledge of the distance between the projector 1 and the camera 2 and the light rays associated with an object point and its image and their angles in a known manner. The measured values obtained in this way for the contours A, B, which are in the form of coordinates of a stationary coordinate system, are subject to measurement inaccuracies. This means that two parallel contours are imaged in high magnification as zig-zag lines, as exemplified in FIG 2 shown.

Erfindungsgemäß werden in der Auswerteeinheit 3 die Messwerte geglättet und das Spaltmaß Sp aus den geglätteten Konturen C, D (siehe 2) abgeleitet. Dazu wird an vordefinierter Stelle von einem ersten Messpunkt M1 auf der ersten geglätteten Kontur C ausgegangen und gemäß einer in einem Speicher, z.B. der Auswerteeinheit 3 hinterlegten Anweisung der zweite Messpunkt M2 auf der zweiten geglätteten Kontur D aufgesucht, um den Abstand zwischen den beiden Messpunkten M1, M2 als Spaltmaß Sp zu ermitteln.According to the invention in the evaluation 3 the measured values are smoothed and the gap Sp from the smoothed contours C, D (see 2 ) derived. For this purpose, it is assumed at a predefined point of a first measuring point M1 on the first smoothed contour C and according to a memory in, for example, the evaluation unit 3 filed instruction the second measuring point M2 on the second smoothed contour D visited to determine the distance between the two measuring points M1, M2 as a gap Sp.

Die gespeicherte Anweisung kann beispielsweise darin bestehen, dass zunächst die Tangente an die erste geglättete Kontur im Messpunkt M1 gelegt wird und hierauf die Senkrechte errichtet wird, die als Schnittpunkt mit der zweiten geglätteten Kontur D den gesuchten zweiten Messpunkt M2 ergibt. Abhängig von der jeweiligen Aufgabenstellung können aber auch andere Anweisungen zur Bestimmung des zweiten Messpunktes M2 dienen.The For example, a stored statement may be that first the tangent to the first smoothed Contour is placed in the measuring point M1 and then erected on the vertical is, as the intersection with the second smoothed contour D the sought second measuring point M2 results. Dependent but from the respective task can also other instructions serve to determine the second measuring point M2.

In der vorbeschriebenen Weise werden gemäß 1 auch Spaltmaße Sp in den Teilbereichen Cx, Dx der Konturen A, B ermittelt, wobei hier nur beispielhaft ein Spaltmaß Sp dargestellt ist. Üblicherweise besteht, wie im Karosseriebau in der Auto mobilindustrie, die Aufgabe, Spaltmaße nicht nur zu ermitteln, sondern Sollwerte von Spaltmaßen an vorgegebenen Messpunkten einzuhalten. Hierzu ist die Vorrichtung gemäß 1 außerdem mit einem Speicher 5 versehen, in dem die Sollwerte abgespeichert sind. In der Auswerteeinheit 3 werden die ermittelten Spaltmaße Sp mit den jeweiligen abgespeicherten Sollwerten verglichen und hieraus Korrekturwerte berechnet. Diese werden einer Steuereinheit 6 zugeführt, die eine Einrichtung 7, z.B. einen Roboter steuert, um mit diesem die Lage der Konturen auf das gewünschte Spaltmaß, d.h. Sollwert zu korrigieren.In the manner described above are according to 1 Also clearances Sp in the sub-areas Cx, Dx of the contours A, B determined, which only an example Sp collision Sp is shown. Usually, as in the body shop in the automotive industry, the task of not only to determine gap dimensions, but to comply with setpoints of gaps at predetermined measurement points. For this purpose, the device according to 1 also with a memory 5 provided in which the setpoints are stored. In the evaluation unit 3 the determined gap dimensions Sp are compared with the respective stored setpoint values and from this correction values are calculated. These become a control unit 6 fed to a facility 7 , For example, controls a robot to correct the position of the contours to the desired gap, ie setpoint with this.

Die oben beschriebene Vorrichtung und das mit ihr durchgeführte Verfahren zur Ermittlung des Spaltmaßes ist auch zur Beurteilung der Bündigkeit geeignet.The Device described above and the method performed with it to determine the gap size is also suitable for assessing flushing.

Im Karosseriebau in der Automobilindustrie, aber auch an anderer Stelle, wird eine Bündigkeit von Bauteilen angestrebt. Hierbei wird oftmals vorgegeben, wieweit eine Kontur des einen Bauteils gegenüber einer anderen Kontur eines anderen Bauteils überstehen darf. Vereinfacht ist dies in 1 dargestellt, in der der Teilbereich Cy der Kontur A von der gestrichelten Linie Dy beabstandet ist, die eine fluchtende Linie der Kontur B darstellt. Die Einhaltung der Bündigkeit kann demnach auf die Ermittlung des Spaltmaßes Sp in diesem Bereich zurückgeführt werden. Demzufolge bieten die vorliegende Vorrichtung und das zugehörige Verfahren auch eine Lösung zum bündigen Einbau von Bauteilen, wie z.B. dem bündigen Einbau von Scheiben in einer Autokarosse.In the body shop in the automotive industry, but also elsewhere, a concurrence of components is sought. In this case, it is often predetermined to what extent a contour of one component may withstand another contour of another component. Simplified this is in 1 in which the partial area Cy of the contour A is spaced from the dashed line Dy, which represents an aligned line of the contour B. Compliance with the flush can therefore be attributed to the determination of the gap Sp in this area. Accordingly, the present apparatus and related method also provide a solution for flush mounting of components, such as the flush mounting of panes in a car body.

Im Folgenden wird das mit der oben beschriebenen Vorrichtung ausgeführte Verfahren zur Ermittlung mindestens eines Spaltmaßes anhand eines Ablaufdiagramms gemäß 3 beschrieben, das hier auch spezielle Verfahrensschritte bei der Automobilfertigung umfasst.In the following, the method performed with the device described above for determining at least one gap dimension will be explained with reference to a flowchart according to FIG 3 described, which also includes special process steps in automotive production here.

Danach wird die zu vermessende Karosse zunächst positioniert. Da die zu untersuchenden Qualitätspunkte nach Karossen-Typ unterschiedlich sind, wird zunächst der Karossen-Typ bestimmt, für den die Qualitätspunkte in einem Speicher abgelegt sind. Es wird z.B. mit der oben beschriebenen Vorrichtung ein dreidimensionales Abbild der Karosse oder eines Teilbereichs der Karosse erzeugt. Die als Koordinaten vorliegenden Messwerte des abgebildeten Bauteils, z.B. der Karosse, oder eines Bereichs davon, der die Konturen mit dem zu vermessenden Spalt umfasst, werden durch eine Glättung korrigiert. Somit liegen geglättete Messwerte für die Konturen vor, die den Spalt bilden, für den an den gegebenen Qualitätspunkten die Spaltmaße Sp ermittelt werden. Diese Spaltmaße Sp werden mit abgespeicherten Sollwerten verglichen und daraus Korrekturwerte gebildet, die nach Bedarf angezeigt werden können. Die Korrekturwerte werden einer Steuereinheit 6 (siehe 1) zugeführt, die daraufhin eine Einrichtung 7 (siehe 1), z.B. einen Roboter in der Weise steuert, dass der Spalt oder die Bündigkeit mit dem Ziel der Einhaltung von vorgegebenen Sollwerten verändert werden. Nach jeder Korrektur der Position durch den Roboter werden erneut in der oben beschriebenen Weise ein dreidimensionales Abbild erzeugt und in den anschließenden Schritten wie oben erläutert die Spaltmaße auch ggf. zur Einhaltung der geforderten Bündigkeit ermittelt.Then the body to be measured is first positioned. Since the quality points to be examined are different according to body type, first the body type is determined, for which the quality points are stored in a memory. For example, with the device described above, a three-dimensional image of the body or of a partial region of the body is generated. The measured values of the imaged component, for example the body, or a region thereof, which comprises the contours with the gap to be measured, are corrected by smoothing. Thus, there are smoothed measured values for the contours which form the gap for which the gap dimensions Sp are determined at the given quality points. These gaps Sp are compared with stored nominal values and from this correction values are formed which can be displayed as required. The correction values become a control unit 6 (please refer 1 ), which then a device 7 (please refer 1 ), for example, controls a robot in such a way that the gap or flush with the goal of compliance with predetermined setpoints are changed. After each correction of the position by the robot, a three-dimensional image is again generated in the manner described above and, in the subsequent steps as explained above, the gaps are also determined, if necessary, to maintain the required flush.

Claims

Method for determining at least one two Contours (Cx, Dx) associated gap dimension (Sp) in the following steps: a) From the area with the gap to be examined becomes a three-dimensional Image generated, b) the measured values of the gap determining Contours are smoothed, c) starting from a first measuring point (M1) on one of the smoothed outlines (C) is at a measuring point, for the gap size (Sp) is to be determined, after a stored instruction, a second measuring point (M2) on the other smoothed contour (D) determines and from both measuring points (M1, M2) determines the desired gap (Sp).

Method according to claim 1, characterized in that that for generating the three-dimensional image, the triangulation is used.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that for generating the three-dimensional image, a projector ( 1 ) coded light onto the area to be imaged and a camera ( 3 ) captures the illuminated area in a color or grayscale image from which a topographic image is generated using triangulation.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it is for measuring contours and / or edges regarding gap size and / or brevity used in the automotive sector.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the one or more determined gaps are compared with stored desired values and, depending on the result of the comparison, a device ( 7 ) is controlled, with the gap (Sp) is changed accordingly.

Device for determining at least one gap (Sp) assigned to two contours (Cx, Dx) with a projector ( 1 ), with which coded light can be projected onto a region to be imaged, with a camera ( 2 ), with which a color or gray value image can be detected, from which an evaluation unit ( 3 ) by means of triangulation a topographic image can be generated, which contains the contours (Cx, Dx) with the gap to be measured, the evaluation unit ( 3 ) is used for smoothing the measured values representing the contours, from which the gap (Sp) can be determined after a stored instruction.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the evaluation unit ( 3 ) for comparison between the determined gap (Sp) and an associated setpoint and for determining a correction value based thereon.

Apparatus according to claim 7, characterized in that a controller ( 6 ) is provided, with which, based on the correction value, a device ( 7 ) is controllable.