DE102022204371A1 - Device for checking the curing condition of KTL coated components - Google Patents
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Abstract
Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Prüfung der Vernetzungsgrades einer durch einen Vernetzungsprozess gehärteten Beschichtung auf Bauteilen in einer Produktionslinie, wobei eine unter UV-Licht emittierte Fluoreszenswellenlänge der Beschichtung vom Vernetzungsgrad abhängt.What is described is a device for testing the degree of crosslinking of a coating hardened by a crosslinking process on components in a production line, wherein a fluorescence wavelength of the coating emitted under UV light depends on the degree of crosslinking.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung der Vernetzungsgrades einer durch einen Vernetzungsprozess gehärteten Beschichtung auf Bauteilen in einer Produktionslinie, wobei die Beschichtung bevorzugt eine KTL-Beschichtung ist.The invention relates to a device for testing the degree of crosslinking of a coating hardened by a crosslinking process on components in a production line, the coating preferably being a KTL coating.
In der industriellen Fertigung werden Bauteile häufig mit einer Lackierung versehen. Dabei wird ein Lack auf das Bauteil aufgebracht und anschließend gehärtet, wofür der aufgebrachte Lack typischerweise einem Vernetzungsprozess unterworfen wird. Die Kontrolle der Vernetzung der Lackierungen erfolgt gewöhnlich zerstörend an einzelnen ausgewählten oder statistisch ausgewählten Bauteilen.In industrial production, components are often painted. A paint is applied to the component and then hardened, for which the applied paint is typically subjected to a crosslinking process. The checking of the cross-linking of the paintwork is usually carried out destructively on individually selected or statistically selected components.
Eine solche Offline-Kontrolle ist auch zeitaufwändig. Die verzögerte Feststellung von eventuellen Fehlern bei der Aushärtung der Beschichtung ist nachteilig, insbesondere wenn die Beschichtung von Bauteilen in einer Produktionslinie erfolgt.Such offline control is also time-consuming. The delayed detection of possible errors during the curing of the coating is disadvantageous, especially if components are coated in a production line.
Die Bedingungen für die Vernetzung eines Lackes, wie z.B. Zeit und Temperatur, werden anhand empirisch ermittelter Parameter ermittelt. Variationen von verschiedenen Bauteilen hinsichtlich Geometrie, z.B. bezüglich Gewicht und Oberfläche, bleiben dabei häufig unberücksichtigt.The conditions for crosslinking a paint, such as time and temperature, are determined using empirically determined parameters. Variations of different components in terms of geometry, e.g. in terms of weight and surface, are often not taken into account.
Für die Vernetzung eines Lackes wird eine bestimmte Bauteiltemperatur über eine bestimmte Zeit benötigt. Unterschiedliche Bauteilgeometrien bzw. -massen führen bei gleichen Ofenparametern, insbesondere Temperatur und Zeit, aufgrund der verschiedenen Massen und Oberflächenverhältnissen zu unterschiedlichen Oberflächentemperaturen. Damit können Variationen des Vernetzungszustands auftreten. Weiterhin führen unterschiedliche Lagen und Beladungen innerhalb des Ofens ebenfalls zu Abweichungen. Eine individuelle Temperaturanpassung ist heute nicht praxistauglich.For the crosslinking of a paint, a certain component temperature is required over a certain time. Different component geometries or masses lead to different surface temperatures with the same oven parameters, in particular temperature and time, due to the different masses and surface conditions. This means that variations in the networking state can occur. Furthermore, different positions and loads within the oven also lead to deviations. Individual temperature adjustment is not practical today.
Ein häufig eingesetztes Lackierverfahren ist die kathodischen Tauchlackierung (KTL-Lackierung). Bei der Vernetzung von KTL-Lacken aber auch anderen Lacken verändert sich die Frequenz der unter UV-Licht Bestrahlung emittierten Fluoreszensstrahlung.A frequently used painting process is cathodic dip painting (KTL painting). When crosslinking KTL paints and other paints, the frequency of the fluorescent radiation emitted under UV light changes.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher in der Bereitstellung einer Vorrichtung zur Prüfung der Vernetzungsgrades einer durch einen Vernetzungsprozess gehärteten Beschichtung auf Bauteilen, mit der die vorstehend beschriebenen Nachteile überwunden werden können. Insbesondere bestand die Aufgabe in der Bereitstellung einer Vorrichtung, mit der eine zerstörungsfreie und automatische Prüfung des Vernetzungsgrades der Beschichtung erfolgen kann. Es soll ferner möglich sein, die Prüfung Online und in Echtzeit durchzuführen. Darüber hinaus soll mit der Vorrichtung auch eine automatische Steuerung des Vernetzungsprozesses für die Beschichtung ermöglicht werden.The object of the present invention was therefore to provide a device for testing the degree of crosslinking of a coating on components hardened by a crosslinking process, with which the disadvantages described above can be overcome. In particular, the task was to provide a device with which a non-destructive and automatic test of the degree of crosslinking of the coating can be carried out. It should also be possible to carry out the exam online and in real time. In addition, the device should also enable automatic control of the crosslinking process for the coating.
Die Lösung der Aufgabe beruht unter anderem auf der Erkenntnis, dass sich bei der Vernetzung von Beschichtungen, insbesondere KTL-Lacken, sich die Frequenz der unter UV-Lichtbestrahlung emittierten Fluoreszensstrahlung in Abhängigkeit von dem Vernetzungsgrad verändert. Diese Änderung der Frequenz der unter UV-Lichtbestrahlung emittierten Fluoreszensstrahlung in Abhängigkeit von dem Vernetzungsgrad und ein darauf entsprechendes Verfahren sowie diesbezügliche Beispiele sind ausführlich in der
Es wurde eine auf diesem Effekt basierende Vorrichtung zur Kontrolle des Vernetzungsgrades von Beschichtungen auf Bauteilen entwickelt. UV ist die Abkürzung für Ultraviolett.A device based on this effect was developed to control the degree of crosslinking of coatings on components. UV is short for ultraviolet.
Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung zur Prüfung der Vernetzungsgrades einer durch einen Vernetzungsprozess gehärteten Beschichtung auf Bauteilen in einer Produktionslinie, wobei eine unter UV-Licht emittierte Fluoreszenswellenlänge der Beschichtung vom Vernetzungsgrad abhängt, wobei die Vorrichtung umfasst
- a) eine UV-Lichtquelle zur Beleuchtung der Beschichtung auf mindestens einem der Bauteile,
- b) ein Digitalkamerasystem zur Aufnahme mindestens eines Bildes der mit der UV-Lichtquelle beleuchteten Beschichtung,
- c) ein Bildverarbeitungsprogramm zur Auswertung der Bilddaten des oder der aufgenommenen Bilder auf Basis einer vordefinierten Bewertungsskala für den Vernetzungsgrad der Beschichtung, die mindestens eine Klassifizierung in eine angemessene Vernetzung und eine nicht angemessene Vernetzung aufweist, auf deren Basis die Auswertung erfolgt,
- d) eine Ausgabeeinheit und/oder eine Steuerungseinheit zur Steuerung von mindestens einer der folgenden Maßnahmen auf Basis der von dem Bildverarbeitungsprogramm erhaltenen Auswertung:
- i) Ausschleusen von Bauteilen aus der Produktionslinie, die gemäß der Auswertung eine nicht angemessene Vernetzung der Beschichtung aufweisen, wobei die ausgeschleusten Bauteile verworfen oder einer Nachvernetzung für die Beschichtung unterworfen werden können,
- ii) Einstellen mindestens eines Parameters für den Vernetzungsprozess zur Aushärtung der Beschichtung.
- a) a UV light source for illuminating the coating on at least one of the components,
- b) a digital camera system for recording at least one image of the coating illuminated with the UV light source,
- c) an image processing program for evaluating the image data of the recorded image or images based on a predefined evaluation scale for the degree of crosslinking of the coating, which has at least one classification into appropriate crosslinking and inappropriate crosslinking, on the basis of which the evaluation is carried out,
- d) an output unit and/or a control unit for controlling at least one of the following measures based on the evaluation received from the image processing program:
- i) Rejecting components from the production line which, according to the evaluation, do not have adequate cross-linking of the coating, whereby the rejected components can be discarded or subjected to subsequent cross-linking for the coating,
- ii) Setting at least one parameter for the crosslinking process to cure the coating.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Qualitätskontrolle und/oder zur Prozesssteuerung des Beschichtungsprozesses eingesetzt werden.The device according to the invention can be used for quality control and/or for process control of the coating process.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind insbesondere:
- - Zerstörungsfreie Prüfung des Aushärtegrades anstatt einer zerstörenden Prüfung
- - bei Bedarf Prüfung der ganzen Serie von beschichteten Bauteilen und nicht nur einem Teil davon
- - Online-Kontrolle und -Protokollierung des Aushärtegrades in Echtzeit möglich anstatt der heute üblichen zeitaufwändigen Offline-Kontrolle
- - Online-Verfolgung des Aushärteprozesses zur Prozessoptimierung und Verringerung des Ausschusses
- - Online Prozessüberwachung, -regelung und -anpassung (Closed Loop) möglich
- - Minimierung der durch eine fehlerhafte Aushärtung erzeugten Fehlerrate
- - Variable Prozessführung bezogen bzw. abhängig von der Bauteilgeometrie möglich.
- - Non-destructive testing of the degree of hardening instead of a destructive test
- - If necessary, testing the entire series of coated components and not just a part of them
- - Online control and logging of the degree of hardening possible in real time instead of the time-consuming offline control that is common today
- - Online tracking of the curing process to optimize the process and reduce waste
- - Online process monitoring, control and adjustment (closed loop) possible
- - Minimizing the error rate caused by incorrect curing
- - Variable process control related or possible depending on the component geometry.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung der Vernetzungsgrades einer durch einen Vernetzungsprozess gehärteten Beschichtung auf Bauteilen in einer Produktionslinie wird im Folgenden im Einzelnen beschrieben.The device according to the invention for testing the degree of crosslinking of a coating hardened by a crosslinking process on components in a production line is described in detail below.
Eine Produktionslinie ist ein Produktionssystem, in dem mehrere Bearbeitungsstationen zur Herstellung eines Produkts nach dem Linienprinzip verbunden sind. Die Produktionslinie umfasst hier insbesondere den Auftrag der Beschichtung auf die Bauteile und die Vernetzung der aufgebrachten Beschichtung sowie gegebenenfalls eine Weiterverarbeitung der beschichteten Bauteile.A production line is a production system in which several processing stations are connected to produce a product according to the line principle. The production line here includes in particular the application of the coating to the components and the crosslinking of the applied coating as well as, if necessary, further processing of the coated components.
Die Beschichtung ist eine vernetzbare Beschichtung, bei der eine unter Bestrahlung mit UV-Licht emittierte Fluoreszenswellenlänge der Beschichtung vom Vernetzungsgrad abhängt. Es ist ferner bevorzugt, dass sich die Änderung der unter UV-Licht emittierten Fluoreszenswellenlänge im sichtbaren Bereich zeigt. Durch die Vernetzung wird die Beschichtung gehärtet bzw. ausgehärtet.The coating is a crosslinkable coating in which a fluorescence wavelength of the coating emitted under irradiation with UV light depends on the degree of crosslinking. It is further preferred that the change in the fluorescence wavelength emitted under UV light appears in the visible range. Crosslinking hardens or hardens the coating.
Bei der Beschichtung handelt es sich in der Regel um eine organische Beschichtung. Die organische Beschichtung ist bevorzugt eine elektrophoretisch abgeschiedene Beschichtung, insbesondere eine KTL-Beschichtung. Die Beschichtung kann auch z.B. eine Pulverlackbeschichtung sein. Wie bereits ausgeführt wird eine KTL-Beschichtung durch kathodische Tauchlackierung (KTL) aufgebracht, die dem Fachmann allgemein bekannt ist. Die Beschichtung kann gegebenenfalls auch auf andere Weise aufgebracht werden, z.B. durch Sprühen.The coating is usually an organic coating. The organic coating is preferably an electrophoretically deposited coating, in particular a KTL coating. The coating can also be, for example, a powder coating. As already stated, a KTL coating is applied by cathodic dip painting (KTL), which is generally known to those skilled in the art. The coating can optionally also be applied in another way, for example by spraying.
Die Vernetzung der aufgebrachten Beschichtung, insbesondere einer KTL-Beschichtung, kann auf übliche Weise erfolgen, z.B. mittels UV-Bestrahlung oder Erwärmen, z.B. in einem Ofen, wobei eine thermische Vernetzung bevorzugt ist. Die Vernetzungstemperatur ist abhängig von der eingesetzten Beschichtung. Die Vernetzung von KTL-Beschichtungen kann z.B. bei einer Temperatur in einem Bereich von 180 bis 210 °C erfolgen.The crosslinking of the applied coating, in particular a KTL coating, can be carried out in the usual way, for example by means of UV irradiation or heating, for example in an oven, with thermal crosslinking being preferred. The crosslinking temperature depends on the coating used. The crosslinking of KTL coatings can take place, for example, at a temperature in the range of 180 to 210 °C.
Die auf das Bauteil aufgebrachte Beschichtung enthält Bindemittel, insbesondere organische Bindemittel, deren Vernetzung zur Härtung der Beschichtung führt. Beispiele für Bindemittel in der Beschichtung, insbesondere der KTL-Beschichtungen, sind z.B. Epoxidharze, insbesondere Epoxidharz-Aminaddukte, oder blockierte Isocyanate.The coating applied to the component contains binders, in particular organic binders, the crosslinking of which leads to the hardening of the coating. Examples of binders in the coating, in particular KTL coatings, are, for example, epoxy resins, in particular epoxy resin-amine adducts, or blocked isocyanates.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst a) eine UV-Lichtquelle zur Beleuchtung der Beschichtung auf mindestens einem der Bauteile. Als UV-Lichtquelle können industrietaugliche UV-Lampen eingesetzt werden. Als UV-Lichtquelle können eine oder mehrere UV-Lampen eingesetzt werden. Die UV-Lichtquelle bzw. UV-Lampe emittiert bevorzugt UV-Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 315 bis 380 nm.The device according to the invention comprises a) a UV light source for illuminating the coating on at least one of the components. Industrial-grade UV lamps can be used as a UV light source. One or more UV lamps can be used as a UV light source. The UV light source or UV lamp preferably emits UV light with a wavelength in the range from 315 to 380 nm.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner b) ein Digitalkamerasystem zur Aufnahme mindestens eines Bildes der mit der UV-Lichtquelle beleuchteten Beschichtung. Das Digitalkamerasystem kann eine oder mehrere Digitalkameras umfassen. Es können industrietaugliche Digitalkameras eingesetzt werden.The device according to the invention further comprises b) a digital camera system for recording at least one image of the coating illuminated with the UV light source. The digital camera system may include one or more digital cameras. Industrial-grade digital cameras can be used.
Es versteht sich, dass die Digitalkamera für den Wellenlängenbereich empfindlich ist, in den die unter UV-Licht emittierte, vom Vernetzungsgrad abhängige Fluoreszenswellenlänge der Beschichtung liegt. Wie gesagt ist es bevorzugt, dass die unter UV-Licht emittierten Fluoreszenswellenlänge der Beschichtung, insbesondere deren Änderung, sich im sichtbaren Bereich zeigt. Der sichtbare Bereich liegt in einem Wellenlängenbereich von etwa 380 nm bis 780 nm.It is understood that the digital camera is sensitive to the wavelength range in which the fluorescence wavelength of the coating emitted under UV light, which depends on the degree of crosslinking, lies. As mentioned, it is preferred that the fluorescence wavelength of the coating emitted under UV light, in particular its change, appears in the visible range. The visible range lies in a wavelength range from approximately 380 nm to 780 nm.
Das oder die Digitalkameras des Digitalkamerasystems sind bevorzugt zur Bilderkennung und angepasst auf das Farbspektrum des UV-Lichtes.The digital camera or cameras of the digital camera system are preferred for image recognition and adapted to the color spectrum of UV light.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. deren Digitalkamerasystem kann so konfiguriert sein, um für die Prüfung des Vernetzungsgrades der Beschichtung mindestens ein Bild von einem einzelnen beschichteten Bauteil bzw. einem Teilbereich des beschichteten Bauteiles oder mindestens ein Bild von einer Mehrzahl von beschichteten Bauteilen aufzunehmen.The device according to the invention or its digital camera system can be configured to record at least one image of a single coated component or a partial area of the coated component or at least one image of a plurality of coated components for testing the degree of crosslinking of the coating.
Die Prüfung kann somit an einzelnen beschichteten Bauteilen erfolgen. Dabei können alle in der Produktionslinie erstellten beschichteten Bauteile hintereinander geprüft werden oder es werden nur ausgewählte beschichteten Bauteile geprüft. Es ist genauso möglich, eine Aufnahme von mehrere beschichteten Bauteilen zu machen, z.B. von allen Bauteilen, die sich auf einem Gestell befinden, oder von mehreren Bauteilen, die hintereinander an einer Fördereinrichtung angeordnet sind. Die Bilddaten der mehreren Bauteile auf der Aufnahme können dann von dem Bildverarbeitungsprogramm separat analysiert werden.The test can therefore be carried out on individual coated components. All coated components created in the production line can be tested one after the other or only selected coated components can be tested. It is also possible to take a picture of several coated components, e.g. of all components that are on a frame, or of several components that are arranged one behind the other on a conveyor device. The image data of the several components on the recording can then be analyzed separately by the image processing program.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner c) ein Bildverarbeitungsprogramm zur Auswertung der Bilddaten des oder der aufgenommenen Bilder auf Basis einer vordefinierten Bewertungsskala für den Vernetzungsgrad der Beschichtung, die mindestens eine Klassifizierung in eine angemessene Vernetzung und eine nicht angemessene Vernetzung aufweist, auf deren Basis die Auswertung erfolgt. Eine angemessene Vernetzung kann als „in Ordnung“ (i.O.) und eine nicht angemessene Vernetzung als „nicht in Ordnung“ (n.i.O.) bezeichnet werden.The device according to the invention further comprises c) an image processing program for evaluating the image data of the recorded image or images based on a predefined evaluation scale for the degree of crosslinking of the coating, which has at least one classification into appropriate crosslinking and inappropriate crosslinking, on the basis of which the evaluation is carried out . Adequate networking can be described as “okay” (OK) and inadequate networking as “not OK” (NOK).
Die erhaltene Auswertung wird von dem Bildverarbeitungsprogramm ausgegeben, insbesondere an die Ausgabeeinheit und/oder die Steuerungseinheit.The evaluation obtained is output by the image processing program, in particular to the output unit and/or the control unit.
Bei dem Bildverarbeitungsprogramm handelt es sich um eine Software, die in einer Rechnereinheit, z.B. einem Computer, installiert ist. Das Bildverarbeitungsprogramm wird mittels einer industrietauglichen Bildverarbeitungsbibliothek erstellt, mit dem dann die von dem Digitalkamerasystem erhaltenen Bilddaten anhand einer vordefinierten Bewertungsskala ausgewertet werden.The image processing program is software that is installed in a computing unit, for example a computer. The image processing program is created using an industrial-grade image processing library, which is then used to evaluate the image data received from the digital camera system using a predefined evaluation scale.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung basiert das Bildverarbeitungsprogramm zur Auswertung der Bilddaten auf einem KI-System (KI = Künstliche Intelligenz). Die Auswertung mit einem KI-System kann z.B. auf Machine Learning oder Deep Learning auf Basis neuronaler Netze beruhen.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the image processing program for evaluating the image data is based on an AI system (AI = artificial intelligence). The evaluation with an AI system can be based, for example, on machine learning or deep learning based on neural networks.
Die Auswertung der Bilddaten des oder der aufgenommenen Bilder in dem Bildverarbeitungsprogramm erfolgt auf Basis einer vordefinierten Bewertungsskala für den Vernetzungsgrad der Beschichtung, die mindestens eine Klassifizierung in eine angemessene Vernetzung und eine nicht angemessene Vernetzung aufweist. Die vordefinierte Bewertungsskala weist somit zumindest zwei Stufen auf, die eine angemessene Vernetzung und eine nicht angemessene Vernetzung abbilden. Die Stufen können je nach Bedarf definiert werden.The evaluation of the image data of the recorded image(s) in the image processing program is carried out on the basis of a predefined evaluation scale for the degree of crosslinking of the coating, which has at least one classification into appropriate crosslinking and inappropriate crosslinking. The predefined rating scale therefore has at least two levels that reflect appropriate networking and inappropriate networking. The levels can be defined as required.
Die vordefinierte Bewertungsskala kann auch mehr als zwei Stufen beinhalten, z.B. drei oder mehr als drei Stufen beinhalten. Nur beispielhaft kann eine Bewertungsskala mit 3 Stufen, z.B. eine Stufe 1 für einen Vernetzungsgrad unter 85% (nicht angemessene Vernetzung), eine Stufe 2 für einen Vernetzungsgrad von 85 bis 95% und eine Stufe 3 für einen Vernetzungsgrad über 95% (angemessene Vernetzung) umfassen. Auf diese Weise kann eine feinere Bewertung des Vernetzungszustandes einer Beschichtung erreicht werden, wodurch zusätzliche Informationen gewonnen werden können, die z.B. eine detailliertere Bewertung des Vernetzungsprozesses und eine Einstellung der Parameter des Vernetzungsprozesses ermöglichen. Die tatsächlichen Werte für die Stufen hängen aber natürlich von der Art der Beschichtung und dem gewünschten Vernetzungsgrad ab.The predefined rating scale can also contain more than two levels, e.g. contain three or more than three levels. Just as an example, an evaluation scale with 3 levels can be used, e.g. a level 1 for a degree of networking below 85% (inappropriate networking), a
Die Stufen der vordefinierten Bewertungsskala können auch eine Stufe für einen „überbrannten“ Zustand der Beschichtung umfassen. Der überbrannte Zustand meint eine Beschichtung, bei der der Vernetzungsprozess über einen zu langen Zeitraum und/oder einer zu hohen Temperatur erfolgt ist, was dazu führt, dass sich die schon angemessen vernetze Beschichtung wieder thermisch zersetzt. Die Zersetzungsprozesse können durch eine Änderung der unter UV-Licht von der Beschichtung emittierten Fluoreszenswellenlänge festgestellt werden.The levels of the predefined rating scale may also include a level for a “burnt” condition of the coating. The overburned state means a coating in which the crosslinking process has taken place over too long a period of time and/or at too high a temperature, which leads to the already adequately crosslinked coating thermally decomposing again. The decomposition processes can be detected by a change in the wavelength of fluorescence emitted by the coating under UV light.
In einer Ausführungsform kann die Auswertung der Bilddaten des oder der aufgenommenen Bilder eine durch Analyse anhand der Bewertungsskala ermittelte Anweisung zur Beibehaltung oder Änderung mindestens eines Parameters beinhalten, der für den Vernetzungsprozess relevant ist. Hierfür kann es zweckmäßig sein, wenn die Bewertungsskala mehrere Stufen, z.B. mindestens drei, wie drei oder mehr als drei Stufen umfasst.In one embodiment, the evaluation of the image data of the captured image(s) may include an instruction for maintaining or changing at least one parameter that is relevant to the networking process, determined by analysis using the rating scale. For this purpose, it can be useful if the rating scale includes several levels, for example at least three, such as three or more than three levels.
Die Bewertungsskala kann alternativ oder zusätzlich eine Klassifizierung des Vernetzungsgrades der Beschichtung in Abhängigkeit von mindestens zwei Teilbereichen der Beschichtung aufweisen. Dabei kann eine ortsabhängige Bewertung des Vernetzungsgrad der Beschichtung erreicht werden. Es können so beispielsweise zwei unterschiedliche Bereiche der Beschichtung auf Basis der Bewertungsskala ausgewertet werden.The evaluation scale can alternatively or additionally have a classification of the degree of crosslinking of the coating depending on at least two sub-areas of the coating. A location-dependent assessment of the degree of crosslinking of the coating can be achieved. For example, two different areas of the coating can be evaluated based on the rating scale.
Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob die untersuchten unterschiedlichen Bereiche gleiche oder unterschiedliche Stufen des Vernetzungsgrades aufweisen. Dies kann z.B. dazu genutzt werden, eine genauere Auswertung hinsichtlich des mittleren Vernetzungsgrades der Beschichtung zu erreichen. Dies kann auch zweckmäßig sein, wenn die Auswertung der Bilddaten des oder der aufgenommenen Bilder eine durch Analyse anhand der Bewertungsskala ermittelte Anweisung zur Beibehaltung oder Änderung mindestens eines Parameters beinhalten soll, der für den Vernetzungsprozess relevant ist.In this way it can be determined whether the different areas examined have the same or different levels of networking. This can be used, for example, to achieve a more precise evaluation of the average degree of crosslinking of the coating. This can also be useful if the evaluation of the image data of the captured image(s) is intended to include an instruction for maintaining or changing at least one parameter that is relevant to the networking process, determined by analysis using the rating scale.
Wenn ein Bild von mehreren beschichteten Bauteilen aufgenommen wird, kann das Bildverarbeitungsprogramm die jeweiligen Bauteile separat anhand der vordefinierten Bewertungsskala auswerten.If an image is taken of several coated components, the image processing program can evaluate the respective components separately using the predefined rating scale.
Die vordefinierte Bewertungsskala wird insbesondere mithilfe von Referenz-Beschichtungen, insbesondere Referenz-KTL-Beschichtungen, bei denen der Vernetzungsgrad bekannt ist, erstellt. Es versteht sich, dass es sich bei der Referenz-Beschichtung um die Beschichtung handelt, deren Vernetzungsgrad in der Produktionslinie anhand der erfindungsgemäßen Vorrichtung untersucht werden soll.The predefined evaluation scale is created in particular with the help of reference coatings, in particular reference KTL coatings, for which the degree of crosslinking is known. It is understood that the reference coating is the coating whose degree of crosslinking is to be examined in the production line using the device according to the invention.
Von den mit einer UV-Lichtquelle beleuchteten Referenz-Beschichtungen, deren Vernetzungsgrad bekannt ist, werden Bilder mit einem Digitalkamerasystem aufgenommen, um Bilddaten der Referenz-Beschichtungen zu erhalten. Die Bilddaten der Referenz-Beschichtungen mit bekannten Vernetzungsgraden werden dann zur Erstellung der vordefinierten Bewertungsskala verwendet, die dem Bildverarbeitungsprogramm zu Verfügung gestellt wird.Images of the reference coatings illuminated with a UV light source, the degree of crosslinking of which is known, are recorded with a digital camera system in order to obtain image data of the reference coatings. The image data of the reference coatings with known degrees of crosslinking are then used to create the predefined rating scale, which is made available to the image processing program.
Die Referenz-Beschichtungen können auf den Bauteilen aufgebracht sein, die später anhand der erfindungsgemäßen Vorrichtung geprüft werden sollen. In der Regel ist es aber ausreichend, dass die Referenz-Beschichtungen auf einem beliebigen Substrat aufgebracht sind. Es eignen sich als Substrat einfache Flächenkörper, z.B. ein Metallsubstrat, wie z.B. ein Blech. Ansonsten ist es bevorzugt, die Bilder der Referenz-Beschichtung unter gleichen oder ähnlichen Bedingungen aufzunehmen, wie sie später bei der Prüfung des Vernetzungsgrades in der Produktionslinie mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorliegen, z.B. hinsichtlich UV-Lichtquelle, Abstand zur UV-Lichtquelle, Helligkeit des Raumes usw.The reference coatings can be applied to the components that are later to be tested using the device according to the invention. As a rule, however, it is sufficient that the reference coatings are applied to any substrate. Simple flat bodies, for example a metal substrate such as a sheet of metal, are suitable as a substrate. Otherwise, it is preferred to record the images of the reference coating under the same or similar conditions as those present later when testing the degree of crosslinking in the production line with the device according to the invention, e.g. with regard to UV light source, distance to UV light source, brightness of the room etc.
Der Vernetzungsgrad der Referenz-Beschichtungen kann durch die bekannten Analyseverfahren bestimmt werden, die eine Zerstörung der zu prüfenden Probe beinhalten. Beispiele für geeignete Methoden sind Differential Scanning Kalorimetrie (DSC), MEK-Test, Thermogravimetrie (TG) oder Infrarot (IR)-Analyse. Beim DSC-Test wird z.B. die abgegebene oder aufgenommene Wärmemenge einer Probe bei Aufheizung, Abkühlung oder einem isothermen Prozess ermittelt, was auf den Grad der Vernetzung schließen lässt.The degree of crosslinking of the reference coatings can be determined using known analysis methods that involve destruction of the sample to be tested. Examples of suitable methods are differential scanning calorimetry (DSC), MEK test, thermogravimetry (TG) or infrared (IR) analysis. The DSC test, for example, determines the amount of heat given off or absorbed by a sample during heating, cooling or an isothermal process, which indicates the degree of crosslinking.
Es versteht sich, dass für jede Stufe der vordefinierten Bewertungsskala mindestens eine Referenz-Beschichtung mit entsprechendem Vernetzungsgrad vorliegen muss. Es kann zweckmäßig sein, für jede Stufe Bilder von mehreren Referenz-Beschichtungen aufzunehmen, um die Genauigkeit zu steigern. Die notwendige Zahl kann z.B. von der jeweiligen Stufe und der gewünschten Genauigkeit abhängen. Es können z.B. für jede Stufe der vordefinierten Bewertungsskala 1 bis 30, bevorzugt 2 bis 25, bevorzugter 3 bis 20 Referenz-Beschichtungen, geprüft werden.It goes without saying that for each level of the predefined evaluation scale there must be at least one reference coating with a corresponding degree of crosslinking. It may be useful to take images of multiple reference coatings for each stage to increase accuracy. The number required may depend, for example, on the respective level and the desired accuracy. For example, 1 to 30, preferably 2 to 25, more preferably 3 to 20 reference coatings can be tested for each level of the predefined evaluation scale.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner d) eine Ausgabeeinheit und/oder eine Steuerungseinheit zur Steuerung von mindestens einer der folgenden Maßnahmen auf Basis der von dem Bildverarbeitungsprogramm erhaltenen Auswertung:
- i) Ausschleusen von Bauteilen aus der Produktionslinie, die gemäß der Auswertung eine nicht angemessene Vernetzung der Beschichtung aufweisen, wobei die ausgeschleusten Bauteile verworfen oder einer Nachvernetzung für die Beschichtung unterworfen werden können,
- ii) Einstellen mindestens eines Parameters für den Vernetzungsprozess zur Aushärtung der Beschichtung.
- i) Rejecting components from the production line which, according to the evaluation, do not have adequate cross-linking of the coating, whereby the rejected components can be discarded or subjected to subsequent cross-linking for the coating,
- ii) Setting at least one parameter for the crosslinking process to cure the coating.
In einer Variante weist die Vorrichtung eine Ausgabeeinheit zur Steuerung der genannten mindestens einen Maßnahme i) und/oder ii) auf Basis der von dem Bildverarbeitungsprogramm erhaltenen Auswertung auf. Die Ausgabeeinheit kann ein übliches Ausgabegerät sein, z.B. ein Bildschirm. Die Auswertung kann auf der Ausgabeeinheit in Form einer Information und/oder Anweisung wiedergegeben werden, die ein Bedienungspersonal umsetzen kann. Die Information/Anweisung kann z.B. beinhalten, dass die Beschichtung auf dem jeweiligen Bauteil keine angemessene Vernetzung aufweist und das Bauteil zu verwerfen oder einer Nachvernetzung zu unterwerfen ist oder dass der Vernetzungsgrad zwar noch im Toleranzbereich liegt, aber eine Änderung eines Parameters des Vernetzungsprozesses, z.B. der Temperatur, erfolgen soll.In one variant, the device has an output unit for controlling said at least one measure i) and/or ii) based on the evaluation received from the image processing program. The output unit can be a common output device, e.g. a screen. The evaluation can be reproduced on the output unit in the form of information and/or instructions that an operating personnel can implement. The information/instruction can include, for example, that the coating on the respective component does not have adequate crosslinking and that the component must be discarded or subjected to subsequent crosslinking, or that the degree of crosslinking is still within the tolerance range, but a change in a parameter of the crosslinking process, e.g temperature, should take place.
In einer bevorzugten Variante weist die Vorrichtung eine Steuerungseinheit zur Steuerung der genannten mindestens einen Maßnahme i) und/oder ii) auf Basis der von dem Bildverarbeitungsprogramm erhaltenen Auswertung auf.In a preferred variant, the device has a control unit for controlling said at least one measure i) and/or ii) based on the evaluation received from the image processing program.
Die Steuerungseinheit weist mindestens einen Eingang zum Empfang der von dem Bildverarbeitungsprogramm ermittelten Auswertung und mindestens einen Ausgang zur Ausgabe von Aktorsignalen auf. Die Aktorsignale können zur Einstellung eines oder mehrerer Parameter des Vernetzungsprozesses, z.B. Temperatur oder Dauer, dienen und/oder zur Steuerung von entsprechenden Einrichtungen, wie Robotern, dienen, die z.B. das Ausschleusen ausgewählter Bauteile aus der Produktionslinie und deren Transport zur Entsorgung oder Nachvernetzung bewirken. Die Steuerungseinheit kann auf einem oder mehreren Mikroprozessoren oder Mikrocontrollern basieren, die z.B. in einer Rechnereinheit, wie z.B. einem Computer, installiert sind. Die Steuerungseinheit kann eine Ausgabeeinheit als Mensch-Maschine-Schnittstelle aufweisen. Die Steuerungseinheit kann z.B. eine speicherprogrammierbare Steuereinrichtung (SPS) sein. Das Bildverarbeitungsprogramm bzw. Teile davon können gegebenenfalls in der Steuerungseinheit integriert sein.The control unit has at least one input for receiving the evaluation determined by the image processing program and at least one output for outputting actuator signals. The actuator signals can be used to set one or more parameters of the networking process, for example temperature or duration, and/or to control corresponding devices, such as robots, which, for example, cause selected components to be removed from the production line and transported for disposal or subsequent networking. The control unit can be based on one or more microprocessors or microcontrollers, which are installed, for example, in a computing unit, such as a computer. The control unit can have an output unit as a human-machine interface. The control unit can be, for example, a programmable logic controller (PLC). The image processing program or parts thereof can optionally be integrated in the control unit.
Es ist besonders bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung die genannte Steuerungseinheit aufweist, da dies einen vollautomatischen Betrieb in Echtzeit ermöglicht. In der Regel ist es zweckmäßig, dass die Vorrichtung neben der Steuerungseinheit zusätzlich die Ausgabeeinheit enthält. Dies ermöglicht eine Kontrolle des automatischen Betriebs.It is particularly preferred that the device according to the invention has the control unit mentioned, since this enables fully automatic operation in real time. As a rule, it is expedient for the device to contain the output unit in addition to the control unit. This allows automatic operation to be controlled.
Die Maßnahme i) beinhaltet das Ausschleusen von Bauteilen aus der Produktionslinie, die gemäß der Auswertung eine nicht angemessene Vernetzung der Beschichtung aufweisen. Die ausgeschleusten Bauteile können verworfen oder einer Nachvernetzung für die Beschichtung unterworfen werden.Measure i) involves removing components from the production line that, according to the evaluation, do not have adequate crosslinking of the coating. The rejected components can be discarded or subjected to post-crosslinking for the coating.
Das Ausschleusen der Bauteile und deren Transport zur Entsorgung oder Nachvernetzung kann durch Bedienungspersonal oder bevorzugt durch entsprechende Einrichtungen, wie Roboter oder Fördereinrichtungen, bewirkt werden. Die genannten Einrichtungen können durch die Steuerungseinrichtung gesteuert werdenThe components can be removed and transported for disposal or subsequent networking by operating personnel or, preferably, by appropriate devices such as robots or conveyor devices. The devices mentioned can be controlled by the control device
Die Maßnahme ii) beinhaltet das Einstellen mindestens eines Parameters für den Vernetzungsprozess zur Aushärtung der Beschichtung. Bei den einzustellenden Parametern kann es sich z.B. um die Temperatur, die Dauer oder die Positionierung des oder der Bauteile bei der Vernetzung der darauf befindlichen Beschichtungen handeln. Dies kann durch Bedienungspersonal erfolgen. Bevorzugt erfolgt eine solche Einstellung durch die Steuerungseinheit.Measure ii) includes setting at least one parameter for the crosslinking process to harden the coating. The parameters to be set can be, for example, the temperature, the duration or the positioning of the component or components when crosslinking the coatings on them. This can be done by operating personnel. Such a setting is preferably carried out by the control unit.
Das Bildverarbeitungsprogramm kann anhand der für das jeweilige Bauteil ermittelte Stufe der Bewertungsskala eine entsprechende Auswertung abgeben. Wenn beispielsweise eine Stufe mit einer nicht angemessenen Vernetzung ermittelt wird, kann die Auswertung eine Anweisung zur Änderung eines Parameters des Vernetzungsprozesses, z.B. hinsichtlich der Temperatur und/oder der Dauer, beinhalten. Weist die vordefinierte Bewertungsskala mehrere Stufen auf, die eine genauere Bestimmung des Vernetzungsgrades ermöglichen, sind entsprechend genauere Anweisungen möglich. Hierfür ist es besonders vorteilhaft, wenn das Bildverarbeitungsprogramm auf einem KI-System basiert. Auf diese Weise kann eine selbstlernende Optimierung der vordefinierten Bewertungsskala bzw. der Anweisungen zur Einstellung des mindestens einen Parameters erreicht werden.The image processing program can provide a corresponding evaluation based on the level of the evaluation scale determined for the respective component. For example, if a stage with inadequate crosslinking is determined, the evaluation may include an instruction to change a parameter of the crosslinking process, e.g. with regard to temperature and/or duration. If the predefined rating scale has several levels that enable a more precise determination of the degree of networking, more precise instructions are possible. For this purpose, it is particularly advantageous if the image processing program is based on an AI system. In this way, a self-learning optimization of the predefined rating scale or the instructions for setting the at least one parameter can be achieved.
Durch diese Einstellung von Parametern des Vernetzungsprozesses wird ein Regelkreis installiert, bei dem die anhand der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhaltenen Ergebnisse der Vernetzung der Beschichtung zur Einstellung der Parameter des Vernetzungsprozesses genutzt werden können. Eine solche Prozesssteuerung ist sehr vorteilhaft, da die sie eine laufende Optimierung des Vernetzungsprozesses ermöglicht.Through this setting of parameters of the crosslinking process, a control loop is installed in which the crosslinking results of the coating obtained using the device according to the invention can be used to set the parameters of the crosslinking process. Such process control is very advantageous because it enables ongoing optimization of the networking process.
Dies ist selbst bei Vernetzungsprozessen von Vorteil, die relativ sicher durchführbar sind, also relativ wenig fehleranfällig, wie z.B. eine KTL-Lackierung. Auch bei solchen sicheren Vernetzungsprozessen wird der Prozess in der Industrie gewöhnlich mit einer Sicherheitsmarge ausgeführt, z.B. mit einer Dauer von 5 min länger als eigentlich erforderlich, um einen Ausschuss möglichst zu vermeiden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine bessere Prozesssteuerung. Im Ergebnis kann die Sicherheitsmarge verringert werden, d.h. die Vernetzungsparameter wie die Dauer können enger gefahren werden. Damit kann Energie eingespart werden und der Beschichtungsprozess ist umweltschonender.This is an advantage even for networking processes that can be carried out relatively safely and are therefore relatively less prone to errors, such as KTL painting. Even with such secure networking processes, the process in industry is usually carried out with a safety margin, e.g. with a duration of 5 minutes longer than actually necessary in order to avoid waste as much as possible. The device according to the invention enables better process control. As a result, the safety margin can be reduced, i.e. the networking parameters such as the duration can be tightened. This means energy can be saved and the coating process is more environmentally friendly.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die UV-Lichtquelle an einer Halterungseinrichtung angebracht und/oder ist das Digitalkamerasystem an einer Halterungseinrichtung angebracht. Die jeweilige Halterungseinrichtung kann fest fixiert sein. Alternativ und bevorzugt kann die jeweilige Halterungseinrichtung eine Positionierung der UV-Lichtquelle und/oder des Digitalkamerasystems ermöglichen. Die jeweilige Halterungseinrichtung kann 1 oder mehrere Freiheitsgrade der Bewegung umfassen, z.B. mindestens 2 oder mindestens 4 Freiheitsgerade. Es ist bevorzugt, dass die jeweilige Halterungseinrichtung bis zu 6 Freiheitsgrade umfasst. Die Halterungseinrichtung kann z.B. ein Roboterarm sein.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the UV light source is attached to a holding device and/or the digital camera system is attached to a holding device. The respective holding device can be firmly fixed. Alternatively and preferably, the respective mounting device can enable positioning of the UV light source and/or the digital camera system. The respective holding device can comprise 1 or more degrees of freedom of movement, for example at least 2 or at least 4 lines of freedom. It is preferred that the respective holding device comprises up to 6 degrees of freedom. The holding device can be, for example, a robot arm.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Steuerungseinheit konfiguriert, um die Positionierung der UV-Lichtquelle und/oder des Digitalkamerasystems in Relation zu dem oder den Bauteilen für die Beleuchtung und/oder die Aufnahme des Bildes zu steuern.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the control unit is configured to control the positioning of the UV light source and/or the digital camera system in relation to the component(s) for lighting and/or recording the image.
Die vorstehend genannte Konfigurierung der Steuerungseinheit erfolgt bevorzugt auf Basis von Bilddaten, die aus der Auswertung von Kalibrierungsbildern mittels eines Bildverarbeitungsprogrammes gewonnen werden, wobei die Kalibrierungsbilder mittels eines Digitalkamerasystems erzeugt werden, indem beschichtete Bauteile mit der UV-Lichtquelle beleuchtet und aufgenommen werden. Die Positionierung des Bauteiles in Relation zum Digitalkamerasystem und/oder zur UV-Lichtquelle kann dabei variiert werden. Bei dem eingesetzten Bildverarbeitungsprogramm kann es sich um das Bildverarbeitungsprogramm zur Auswertung der Bilddaten des oder der aufgenommenen Bilder auf Basis einer vordefinierten Bewertungsskala für den Vernetzungsgrad der Beschichtung.The above-mentioned configuration of the control unit is preferably carried out on the basis of image data that is obtained from the evaluation of calibration images using an image processing program, the calibration images being generated using a digital camera system by illuminating and recording coated components with the UV light source. The positioning of the component in relation to the digital camera system and/or the UV light source can be varied. The image processing program used can be the image processing program for evaluating the image data of the captured image or images based on a predefined evaluation scale for the degree of crosslinking of the coating.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Qualitätskontrolle und/oder Prozessteuerung konfiguriert. Dabei ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung zur Online-Kontrolle des Vernetzungsgrades der Beschichtung in Echtzeit oder zur Online-Prozessüberwachung, -steuerung und -anpassung der Produktionslinie (closed loop bzw. geschlossener Regelkreis) konfiguriert ist.The device according to the invention is configured in particular for quality control and/or process control. It is preferred that the device is configured for online control of the degree of crosslinking of the coating in real time or for online process monitoring, control and adjustment of the production line (closed loop).
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die UV-Lichtquelle und das Digitalkamerasystem in einer Kammer angeordnet, durch die die beschichteten Bauteile für die Bildaufnahme durchgeschleust werden. Die Kammer ist bevorzugt unmittelbar am Ausgang der Einrichtung zur Durchführung des Vernetzungsprozesses, z.B. ein Vernetzungsofen, angeordnet. Die Kammer kann z.B. Offline oder Inline zur Einrichtung zur Durchführung des Vernetzungsprozesses angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine sehr schnelle Ermittlung des erzielten Vernetzungsgrades und dementsprechend schnell eine eventuell notwendige geänderte Einstellung von Parametern des Vernetzungsprozesses erfolgen. Die Einrichtung zur Durchführung des Vernetzungsprozesses wird hier auch als Härtungseinheit bzw. Härtungseinheit zur Vernetzung der Beschichtung bezeichnet.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the UV light source and the digital camera system are arranged in a chamber through which the coated components are passed for image recording. The chamber is preferably arranged directly at the exit of the device for carrying out the crosslinking process, for example a crosslinking oven. The chamber can, for example, be arranged offline or inline for the device for carrying out the networking process. In this way, the degree of crosslinking achieved can be determined very quickly and, accordingly, any necessary changed settings of the crosslinking process parameters can be made quickly. The device for carrying out the crosslinking process is also referred to here as a hardening unit or hardening unit for crosslinking the coating.
Die Vorrichtung ist somit in einer bevorzugten Ausführungsform konfiguriert, um die Prüfung der Vernetzungsgrades am Ende des Prozesses, bevorzugt unmittelbar am Ende des Prozesses zur Vernetzung der Beschichtung durchzuführen.The device is thus configured in a preferred embodiment to test the degree of crosslinking at the end of the process, preferably immediately at the end of the process for crosslinking the coating.
Durch die Anordnung in einer Kammer muss das Bedienungspersonal geschützt werden, z.B. vor UV-Licht. Des Weiteren kann die Reinheit der Umgebung der Bauteile besser kontrolliert werden. Außerdem ermöglicht die Anordnung in einer Kammer eine einfachere Einstellung definierter Lichtverhältnisse für die Aufnahmen der Bilder. Es ist z.B. zweckmäßig, die Aufnahme der Bilder der beschichteten Bauteile in einem abgedunkelten oder halbdunklen Raum durchzuführen. Dies vereinfacht ein definierte Be- und Ausleuchtung des Bauteils.By being arranged in a chamber, the operating personnel must be protected, e.g. from UV light. Furthermore, the cleanliness of the components' surroundings can be better controlled. In addition, the arrangement in a chamber makes it easier to set defined lighting conditions for taking the images. For example, it is advisable to take the images of the coated components in a darkened or semi-dark room. This simplifies defined lighting and illumination of the component.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner bevorzugt eine Fördereinheit und/oder Halterung für die beschichteten Bauteile. Dies ermöglicht den Transport der Bauteile in die gewünschte Richtung. Sie kann z.B. dazu dienen, ein zu prüfendes Bauteil in die geeignete Position zu UV-Lichtquelle und Digitalkamerasystem zu bringen und das Bauteil nach der Aufnahme weiter zu befördern.The device according to the invention preferably further comprises a conveyor unit and/or holder for the coated components. This enables the components to be transported in the desired direction. It can be used, for example, to bring a component to be tested into the appropriate position relative to the UV light source and digital camera system and to transport the component further after recording.
Die zu beschichtenden Bauteile können aus jedem üblichen Material, wie z.B. Metall oder Kunststoff, sein. Bevorzugt sind Bauteile aus Metall oder metallisiertem Kunststoff, wobei Metallbauteile besonders bevorzugt sind.The components to be coated can be made of any common material, such as metal or plastic. Components made of metal or metallized plastic are preferred, with metal components being particularly preferred.
Die zu beschichtenden Bauteile können jede beliebige Geometrie aufweisen, z.B. planar oder komplex. Die Bauteile weisen bevorzugt eine komplexe Geometrie auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zu beschichtende Bauteil eine Fahrzeugkomponente und insbesondere eine Bremsenkomponente. Geeignete Bauteile sind z.B. ein Bremssattelgehäuse oder ein Bremshalter, insbesondere für Kraftfahrzeugscheibenbremsen. Es ist aber festzuhalten, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung unabhängig von der Form und Anwendung der Bauteile ist, und daher auf sämtliche beschichtete Bauteile, insbesondere KTL beschichtete Bauteile, angewendet werden kann.The components to be coated can have any geometry, e.g. planar or complex. The components preferably have a complex geometry. In a preferred embodiment, the component to be coated is a vehicle component and in particular a brake component. Suitable components are, for example, a brake caliper housing or a brake holder, especially for motor vehicle disc brakes. However, it should be noted that the device according to the invention is independent of the shape and application of the components and can therefore be applied to all coated components, in particular KTL coated components.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen weiter erläutert, die den Umfang der Erfindung aber nicht beschränken sollen. In den Zeichnungen zeigt:
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1 schematisch einen halbautomatischen Arbeitsplatz für produktionsbegleitende Prüfungen in einer Produktionslinie mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung -
2 schematisch eine vollautomatische Qualitätskontrolle mit Vereinzelung der Bauteile in einer Produktionslinie mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung -
3 schematisch eine vollautomatische Qualitätskontrolle ohne Vereinzelung der Bauteile in einer Produktionslinie mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung -
4 schematisch ein vollautomatisches Prüfsystem zur Steuerung des Aushärteprozesses in einer Produktionslinie mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
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1 schematically a semi-automatic workstation for production-related tests in a production line with the device according to the invention -
2 schematically a fully automatic quality control with separation of the components in a production line with the device according to the invention -
3 schematically a fully automatic quality control without separating the components in a production line with the device according to the invention -
4 Schematic of a fully automatic testing system for controlling the curing process in a production line with the device according to the invention
In
Ein Bauteil wird in einer Beschichtungseinheit 1 zur Beschichtung eines Bauteils beschichtet. Die Beschichtung ist bevorzugt eine KTL-Beschichtung. Das beschichtete Bauteil 3 wird anschließend in einem Vernetzungsprozess gehärtet, insbesondere durch Erwärmen. Die Härtungseinheit zur Vernetzung der Beschichtung 2 kann z.B. ein Ofen sein (nicht gezeigt), um eine gehärtete Beschichtung zu erhalten. Die Bauteile mit der gehärteten Beschichtung werden dann der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Prüfung der Vernetzungsgrades der gehärteten Beschichtung zugeführt, bevorzugt mittels einer Fördereinheit 4, z.B. einem Förderband, oder einer Bauteilhalterung.A component is coated in a coating unit 1 for coating a component. The coating is preferably a KTL coating. The
Die Vorrichtung weist ein Digitalkamerasystem 5, eine UV-Lichtquelle 6, eine Ausgabeeinheit 8 und eine Rechnereinheit 9, in die ein Bildverarbeitungsprogramm integriert ist, auf. Das Digitalkamerasystem 5 ist bevorzugt eine 2D-Kamera. Die UV-Lichtquelle 6 ist gewöhnlich eine UV-Lampe, die z.B. UV-Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 315 - 380 nm emittiert.The device has a
Das Digitalkamerasystem 5 und die UV-Lichtquelle 6 sind bevorzugt in einer Kammer (nicht gezeigt) verbaut, in der die Prüfung der Beschichtungen stattfindet. Das Digitalkamerasystem kann auch an der Kammer angeordnet sein, so dass es Bilder in der Kammer aufnehmen kann. Die Kammer sollte für die Prüfung nicht sehr hell sein. Bevorzugt ist sie abgedunkelt. Die Kammer ist vorzugsweise mit einer Sicherheitsvorrichtung (Blendschutz) versehen, um Bedienungspersonal 7 vor UV-Licht zu schützen.The
Die UV-Lichtquelle 6 und das Digitalkamerasystem 5 sollten in möglichst vier Freiheitsgraden einstellbar sein. Hierzu sind die UV-Lichtquelle 6 und das Digitalkamerasystem 5 jeweils an einer Halterungseinrichtung, z.B. einem Roboterarm, angebracht (nicht gezeigt). Die UV-Lichtquelle 6 und das Digitalkamerasystem 5 werden in Relation zu dem oder den Bauteilen für die Beleuchtung und die Aufnahme des Bildes in geeigneter Weise positioniert. Die in der Figur gezeigte Positionierung ist rein schematisch.The UV
In der Kammer können hintereinander alle oder ausgewählte Bauteile mit gehärteter Beschichtung der Prüfung unterworfen werden. Dafür wird das jeweilige Bauteil mit der gehärteten Beschichtung mit der UV-Lichtquelle 6 beleuchtet und mit dem Digitalkamerasystem 5 mindestens ein Bild der beleuchteten Beschichtung aufgenommen. Die erhaltenen Bilddaten werden an das Bildverarbeitungsprogramm in der Rechnereinheit 9 zur Auswertung der Bilddaten bezüglich des Vernetzungsgrades der Beschichtung auf Basis der vordefinierten Bewertungsskala ausgewertet. Die Auswertung beinhaltet mindestens eine Klassifizierung in eine angemessene Vernetzung (i.O. = in Ordnung) und eine nicht angemessene Vernetzung (n.i.O. = nicht in Ordnung). Die Auswertung wird auf der Ausgabeeinheit 8 ausgegeben. Beispielsweise wird angegeben, dass die Beschichtung n.i.O. ist und das Bauteil zu verwerfen ist oder einer Nachvernetzung zu unterwerfen ist.In the chamber, all or selected components with a hardened coating can be subjected to testing one after the other. For this purpose, the respective component with the hardened coating is illuminated with the
Das Bedienungspersonal 7 kann dann die an der Ausgabeeinheit 8 erhaltenen Anweisungen ausführen. Auf diese Weise kann eine zerstörungsfreie und schnelle Fehlmessungskontrolle und eine Validierung der Prüfung erfolgen.The operating
Die Rechnereinheit 10 weist neben dem Bildverarbeitungsprogramm auch eine Steuerungseinheit auf. Die Bilddaten, die durch Aufnahme mindestens eines Bildes von dem mit der UV-Lichtquelle 6 beleuchteten Bauteil mit der gehärteten Beschichtung durch das Digitalkamerasystem 5 erhalten werden, werden dem Bildverarbeitungsprogramm mit voreingestellten Sollwerten gemäß der vordefinierten Bewertungsskala zur Verfügung gestellt. Wenn die Auswertung eine nicht angemessene Vernetzung ergibt, d.h. Vernetzung n.i.O., wird diese Information an die Steuerungseinheit geleitet, die durch Ansteuerung entsprechender Aktoren, z.B. Roboterarme oder andere Fördereinrichtungen, bewirkt, dass die Bauteile, die eine nicht ordnungsgemäße Beschichtung aufweisen, automatisch aus der Produktionslinie ausgeschleust werden. Es können alle Bauteile der Produktionslinie geprüft werden, so dass eine vollständige vollautomatische Überwachung des Aushärtegrades der Beschichtung der Bauteile möglich wird.In addition to the image processing program, the
Im Unterschied zur
Bei der Produktionslinie gemäß
Angeschlossen an das Digitalkamerasystem 5 ist das Bildverarbeitungsprogramm in der Rechnereinheit 10, das so beschaffen ist, dass unterschiedliche Bauteilegeometrien gleichzeitig erfasst und ausgewertet werden können. Die von dem Digitalkamerasystem 5 erhaltenen Bilddaten werden zur Auswertung des aktuellen Vernetzungsgrades auf den Beschichtungen herangezogen. Die Auswertung vom Bildverarbeitungsprogramm wird an die Steuerungseinheit in der Rechnereinheit 10 geleitet. Hierdurch können wie in
Zusätzlich weist die Auswertung der Bilddaten in dem Bildverarbeitungsprogramm in der Rechnereinheit 10 Informationen zur Einstellen mindestens eines Parameters für den Vernetzungsprozess zur Aushärtung der Beschichtung auf, die an die Steuerungseinheit geleitet wird, die damit gegebenenfalls eine Änderung mindestens eines Parameters für den Vernetzungsprozess bewirkt, z.B. eine Veränderung der Temperatur in dem Ofen oder der Aufenthaltsdauer der Bauteile in dem Ofen der Härtungseinheit. Die Aufenthaltsdauer kann z.B. durch Modifizierung der Transportgeschwindigkeit der Bauteile durch den Ofen gesteuert werden. Somit können die Ofentemperatur und/oder der Transportprozess im Ofen so gesteuert werden, dass eine ideale Vernetzung erreicht wird. Hierdurch kann sowohl der Energieverbrauch als auch die Ausschussrate gesenkt werden.In addition, the evaluation of the image data in the image processing program in the
Bezugszeichenliste:List of reference symbols:
- 11
- Beschichtungseinheit zur Beschichtung eines BauteilsCoating unit for coating a component
- 22
- Härtungseinheit zur Vernetzung der Beschichtung / OfenCuring unit for crosslinking the coating/oven
- 33
- beschichtetes Bauteilcoated component
- 44
- Fördereinheitconveyor unit
- 55
- DigitalkamerasystemDigital camera system
- 66
- UV-LichtquelleUV light source
- 77
- BedienungspersonalOperating staff
- 88th
- AusgabeeinheitOutput unit
- 99
- Rechnereinheit mit BildverarbeitungsprogrammComputer unit with image processing program
- 1010
- Rechnereinheit mit Bildverarbeitungsprogramm und SteuerungseinheitComputer unit with image processing program and control unit
- 1111
- Mehrzahl von beschichteten BauteilenMajority of coated components
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102020203343 A1 [0008]DE 102020203343 A1 [0008]
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022204371.5A DE102022204371A1 (en) | 2022-05-04 | 2022-05-04 | Device for checking the curing condition of KTL coated components |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102022204371.5A DE102022204371A1 (en) | 2022-05-04 | 2022-05-04 | Device for checking the curing condition of KTL coated components |
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ID=88414420
Family Applications (1)
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DE102022204371.5A Pending DE102022204371A1 (en) | 2022-05-04 | 2022-05-04 | Device for checking the curing condition of KTL coated components |
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-
2022
- 2022-05-04 DE DE102022204371.5A patent/DE102022204371A1/en active Pending
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