AT528024A4

AT528024A4 - Vorrichtung zum Vermessen von Rotationsprüfobjekten

Info

Publication number: AT528024A4
Application number: ATA50496/2024A
Authority: AT
Original assignee: Enigmasoft Gmbh
Priority date: 2024-06-17
Filing date: 2024-06-17
Publication date: 2025-09-15
Also published as: AT528024B1; WO2025260113A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Vermessen von Rotationsprüfobjekten (1), insbesondere Felgen, mit einer Bildsensoreinheit zum Erzeugen eines Abbilds des Rotationsprüfobjektes (1), mit einer einen Messbereich (3) aufspannenden Aufnahme (4) für das Rotationsprüfobjekt (1) und mit einer Steuereinheit (5) zum Ansteuern der Bildsensoreinheit und der Aufnahme (4), beschrieben. Um eine zeiteffiziente und qualitativ hochwertige Überprüfung der Rotationsprüfobjekten (1) zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die Bildsensoreinheit zwei sich bezüglich der Aufnahme (4) gegenüberliegende, rotierbar gelagerte 3D-Sensoren (2) umfasst und dass die Aufnahme (4) zwischen einer Freigabestellung und einer Fixierstellung zum raumfesten Fixieren des Rotationsprüfobjekts (1) verlagerbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Vermessen von Rotationsprüfobjekten, insbesondere Felgen, mit einer Bildsensoreinheit zum Erzeugen eines Abbilds des Rotationsprüfobjektes, mit einer einen Messbereich aufspannenden Aufnahme für das Rotationsprüfobjekt und mit einer Steuereinheit zum Ansteuern der Bildsensoreinheit und der Aufnahme. Als Rotationsprüfobjekte sind Prüfobjekte anzusehen, welche in ihrem bestimmungsgemäßen Einsatz

rotieren.

Aus der EP1830157A1 ist eine Vorrichtung zum Vermessen von Felgen vorbekannt, welche eine in einem Messbereich angeordnet Aufnahme für die Felge und eine gegenüber der Aufnahme angeordnete Bildsensoreinheit zum Erzeugen eines Abbilds der Felge umfasst. Zum Erzeugen des Abbilds kann die Sensoreinheit über Linearführungen auf den Messbereich ein- bzw. ausgerichtet werden. Um ein Abbild der Felge zu erzeugen, ist die Aufnahme rotierbar gelagert, sodass bei während der Vermessung feststehender Sensoreinheit durch Rotation der Felge deren der Sensoreinheit zugewandte Oberfläche abgebildet werden kann. Nachteilig daran ist allerdings, dass für eine ausreichende Erfassung aller sicherheitsrelevanter Prüfstellen, wie etwa des Lochkreises, der Radnabenbohrung, der Schraubenlöcher etc. die Felge in unterschiedlichen Lagen in der Aufnahme angeordnet werden muss, was einerseits durch das erneute Ausrichten der Bildsensoreinheit und andererseits durch das Neupositionieren der Felge selbst einen zeitaufwendigen Vermessungsprozess bedingt. Darüber hinaus ergeben sich durch die Rotation der Felge Messungenauigkeiten, da aufgrund toleranzbedingter Unregelmäßigkeiten in der Felge bei einer Drehbewegung derselben Fehler in die Vermessung

eingeschleppt werden, wodurch insbesondere bei der Überprüfung von

erforderlich ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Vermessen von Rotationsprüfobjekten, insbesondere Felgen, der eingangs geschilderten Art vorzuschlagen, die trotz hoher Messgenauigkeit eine zeiteffiziente Vermessung der

Rotationsprüfobjekte ermöglicht.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Bildsensoreinheit zwei sich bezüglich der Aufnahme gegenüberliegende, rotierbar gelagerte 3D-Sensoren umfasst und dass die Aufnahme zwischen einer Freigabestellung und einer Fixierstellung zum insbesondere während dem Vermessen raumfesten Fixieren des Rotationsprüfobjekts verlagerbar ist. Zufolge der erfindungsgemäßen Merkmale können während dem Vermessen gleichzeitig Abbilder, insbesondere 3D-Abbilder, sowohl von der Deckseite als auch von der Bodenseite des Rotationsprüfobjekts erfasst werden, wodurch ein etwaiges Wenden bzw. eine Neuanordnung des Rotationsprüfobjekts zwischen mehreren Messzyklen des gleichen Rotationsprüfobjekts obsolet wird. Ein wesentlicher Vorteil besteht dabei darin, dass beide Abbilder in der identen fixierten Stellung des Rotationsprüfobjekts erfasst werden, sodass auf eine digitale Nachbearbeitung zur Kompensation etwaiger Ausrichtungsfehler verzichtet werden kann. Gleichzeitig können insbesondere auf beiden Seiten angeordnete Prüfstellen, wie beispielsweise Bohrungen und dergleichen, sowohl von der Deckseite als auch von der Bodenseite des Rotationsprüfobjekts begutachtet werden, was die Überprüfungsqualität weiter steigert. Es hat sich dabei herausgestellt, dass die Messgenauigkeit vor allem dadurch erhöht werden kann, dass das Prüfrotationsobjekt in Fixierstellung von der zwischen den zwei 3D-Sensoren (beispielsweise Laser-Scanner bzw. Profilsensoren, die nach dem Prinzip der Laser-Triangulation arbeiten) angeordneten Aufnahme statisch festgelegt wird. Dies bedeutet, dass während der Erfassung der Abbilder durch die 3D-Sensoren das Rotationsprüfobjekt stillsteht, da die Aufnahme rotationsfrei gelagert ist. Die Scanbewegung erfolgt erfindungsgemäß

nämlich durch Rotation der 3D-Sensoren, deren Rotationsachse vorzugsweise

Rotationsprüfobjektsrotationsachse verlaufen.

Grundsätzlich kann die Prüfqualität insbesondere dadurch erhöht werden, dass die Abbilder der sich bezüglich des Rotationsprüfobjekts gegenüberliegenden 3DSensoren (ein 3D-Sensor ist oberhalb des Rotationsprüfobjekts bzw. der Aufnahme und ein 3D-Sensor ist unterhalb des Rotationsprüfobjekts bzw. der Aufnahme angeordnet) miteinander abgeglichen werden können. Hierzu ist es vorteilhaft, um einen verlässlichen und aussagekräftigen Abbildvergleich zu erhalten, dass die 3DSensoren exakt miteinander bezüglich deren Ausrichtung und Bewegengmustern kalibriert sind. Um dabei den Zeitaufwand beim Vermessen vor allem beim Kalibrieren der 3D-Sensoren und beim Ausrichten dieser auf das Rotationsprüfobjekt weiter zu reduzieren, wird vorgeschlagen, dass die 3DSensoren auf einem gemeinsamen, insbesondere c-förmigen, Träger rotierbar gelagert sind. Auf diese Weise müssen die 3D-Sensoren nicht einzeln angesteuert und auf das Rotationsprüfobjekt ausgerichtet werden, da eine gleichzeitige Verlagerung über den gemeinsamen Träger erfolgen kann. Hierzu kann der Träger vorzugsweise über einer Linearführung horizontal und/oder vertikal verstellbar gelagert sein. Insbesondere wenn der Träger selbst starr ausgebildet ist, dieser also keine beweglichen Teile umfasst, kann die Ausrichtung und Kalibrierung der 3DSensoren besonders rasch erfolgen, da die 3D-Sensoren im Wesentlichen nur einmal auf dem starren Träger kalibriert werden müssen, und die Ausrichtung in Abhängigkeit des Rotationsprüfobjekts mittels Träger erfolgen kann, ohne dass die Relativposition der 3D-Sensoren zueinander verändert wird. Um die Kalibrierung und Ausrichtung dabei weitgehend unabhängig von äußeren Einflüssen wie

Umgebungstemperatur oder entstehender Prozesswärme durchführen zu können,

Trägers angeordnet sein.

Um das Beschicken der Vermessvorrichtung automatisieren zu können, ohne dabei die Qualität der Vermessung insbesondere des unterhalb der Aufnahme liegenden 3D-Seonsors zu beeinträchtigen, kann zum Transportieren des Rotationsprüfobjekts in den und aus dem Messbereich ein während dem Vermessen im Sichtfeld der 3DSensoren einbautenfreier Förderer vorgesehen sein. Hierbei soll der Förderer so ausgebildet sein, dass im Sichtfeld der 3D-Sensoren während dem Vermessen zwischen den 3D-Sensoren und dem in der Aufnahme befindlichen Rotationsprüfobjekt kein Bauteil des Förderers, der das auf den Messbereich abgestimmte Sichtfeld der 3D-Sensoren auf das Rotationsprüfobjekt beeinträchtigt, liegt. Es ist dabei jedoch nur wesentlich, dass das Sichtfeld während dem Vermessen frei bleibt, sodass grundsätzlich während dem Transport oder während anderen Prozessschritten Bauteile des Förderers im Sichtfeld der 3D-Seonsoren liegen können. Beispielsweise können verlagerbare Bauteile des Förderers temporär in das Sichtfeld verlagert werden, solange diese während dem Vermessen außerhalb des Sichtfelds angeordnet sind. Ein während dem Vermessen im Sichtfeld einbautenfreier Förderer kann dadurch erhalten werden, dass der Förderer zwei bezüglich des Messbereichs gegenüberliegende Förderbänder umfasst. Durch die Beabstandung der Förderbänder ergibt sich ein einbautenfreier Zwischenraum des Förderers, durch den das auf den Messbereich abgestimmte Sichtfeld der 3DSensoren ungehindert verlaufen kann. Die Förderbänder verlaufen insbesondere parallel zueinander. Das Rotationsprüfobjekt kann demnach mit einem Randabschnitt auf dem ersten Förderband und mit dem anderen Randabschnitt auf dem zweiten Förderband aufliegen, sodass durch die Beabstandung respektive das

Gegenüberliegen der Förderbänder bezüglich des Messbereichs auch die

Sensoren zugänglich ist.

Grundsätzlich erfolgt das Abscannen der relevanten Rotationsprüfobjektsoberfläche durch eine rotative Bewegung der 3D-Sensoren, wobei das Rotationsprüfobjekt selbst stillsteht bzw. raumfest fixiert ist. Eine solche Fixierung kann dadurch erzielt werden, dass die rotationsfrei gelagerte Aufnahme zwei gegen das Rotationsprüfobjekt anstellbare Anstellkörper aufweist. Insbesondere sind die Anstellkörper zum mantelseitigen Anstellen an das Rotationsprüfobjekt ausgebildet, sodass der Messbereich wiederum einbautenfrei gehalten werden kann. Dadurch erfolgt ein Einklemmen des Rotationsprüfobjekts, sodass eine sichere Fixierung erzielt werden kann. Insbesondere bei Rotationsprüfobjekten hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Anstellkörper Anstellwalzen umfassen. Beispielsweise können zwei gegeneinander verlagerbare Anstellkörper vorgesehen

sein, die jeweils zwei Anstellwalzen umfassen.

Zwar kann insbesondere durch den gemeinsamen Träger die Notwendigkeit von Neukalibrierungen der 3D-Sensoren reduziert werden, jedoch kann eine Neukalibrierung vor allem bei langen Messzyklen einer Vielzahl an Rotationsprüfobjekten dennoch gewünscht sein. Um die Kalibrierung zeiteffizient zu gestalten, wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung ein in das und aus dem Sichtfeld der 3D-Sensoren verlagerbares Referenzobjekt umfasst, dessen Referenzmaße auf der Steuereinheit hinterlegt sind. Im Bedarfsfall kann somit das Referenzobjekt zwischen den Messzyklen in das Sichtfeld verlagert werden und von den 3D-Sensoren gescannt werden. Bei einer Diskrepanz zwischen den von den 3D-Sensoren erfassten Maßen zu den auf der Steuereinheit hinterlegten Referenzmaßen, kann eine Neukalibrierung durchgeführt werden. Dies kann

beispielsweise durch die Steuereinheit beispielsweise unter Anwendung der „Least

aus CFK gefertigt sein.

Regelmäßig sind vor der Vermessung Reinigungsschritte am Rotationsprüfobjekt nötig, wodurch am Rotationsprüfobjekt Flüssigkeitsrückstände zurückbleiben können, die wiederum die 3D-Sensoren verschmutzen können. Damit diese Flüssigkeitsrückstände und andere etwaige im Produktionsprozess entstandene Verunreinigungen keinen negativen Einfluss auf die Vermessungsqualität ausüben, empfiehlt es sich in einer bevorzugten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass die Vorrichtung eine Reinigungseinheit zum Reinigen des Rotationsprüfobjekts und/oder wenigstens eines der 3D-Sensoren aufweist. Die Reinigungseinheit kann eine insbesondere mit Druckluft ausgestattete Abblasvorrichtung sein. Die Reinigungseinheit ist vorzugsweise einem der oder

beiden 3D-Sensoren zugeordnet und auf diesen bzw. diese ausgerichtet.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einem Verfahren zum Vermessen von Rotationsprüfobjekten, insbesondere Felgen, eingesetzt werden. Hierbei wird ein Rotationsprüfobjekt in einem Messbereich angeordnet, von einer Aufnahme im Messbereich fixiert und bei stillstehendem Rotationsprüfobjekt ein deck- und bodenseitiges Abbild des Rotationsprüfobjekts von rotierenden, sich bezüglich der Aufnahme gegenüberliegenden 3D-Sensoren erfasst, wonach das Rotationsprüfobjekt von der Aufnahme freigegeben und aus dem Messbereich entfernt wird. Nach einer vorgebbaren Anzahl von Messzyklen kann ein Referenzobjekt mit bekannten Referenzmaßen in ein Sichtfeld der 3D-Sensoren verlagert werden, wonach die 3D-Sensoren das Abbild des Referenzobjekts

erfassen, das Abbild mit den hinterlegten Referenzmaßen verglichen wird und die

Kalibrierung kann unter Anwendung der „Least Square Methode“ oder des „ICP-

Algorithmus“ erfolgen.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vermessen von Rotationsprüfobjekten 1 weist, wie den Figs. 1 und 2 zu entnehmen ist, eine Bildsensoreinheit umfassend zwei 3D-Sensoren 2 auf, welche bezüglich einer einen Messbereich 3 begrenzenden Aufnahme 4 für das Rotationsprüfobjekt 1 gegenüberliegend und rotierbar gelagert sind. Dies bedeutet, dass die Aufnahme 4 zwischen den 3DSensoren 2 angeordnet ist, sodass ein 3D-Sensor 2 oberhalb der Aufnahme 4 respektive des in der Aufnahme 4 angeordneten Rotationsprüfobjekts 1 und ein 3D Sensor 2 unterhalb angeordnet ist, was eine deck- und bodenseitige Abbildung des Rotationsprüfobjekts ermöglicht. Die Aufnahme 4 kann dabei zwischen einer Fixierstellung, in der das Rotationsprüfobjekt 1 statisch festgehalten ist, und einer Freigabestellung, in der das Rotationsprüfobjekt aus dem Messbereich 3 entnommen werden kann, verlagert werden. Zum Ansteuern der 3D-Sensoren 2, der Aufnahme 4 und für etwaige Rechenschritte ist eine Steuereinheit 5 vorgesehen. Während dem Vermessen rotieren die 3D-Sensoren 2, nicht aber das Rotationsprüfobjekt 1 bzw. die Aufnahme 3, wodurch eine genauere Vermessung

erzielt werden kann.

Die 3D-Sensoren 2 können auf einem gemeinsamen, c-förmigen Träger 6, vorzugsweise aus CFK rotierbar gelagert sein, welcher über eine Linearführung 7 höhenverstellbar ausgebildet ist. Die Linearführung 7 kann auf einen I-Träger 8

angeordnet sein. Am die 3D-Sensoren 2 aufnehmenden Träger 6 kann eine als

gelagert.

Zum Beschicken der Vorrichtung kann ein Förderer 11 eingesetzt werden. Um dabei nicht das Sichtfeld 12 insbesondere des unterhalb der Aufnahme 4 angeordneten 3D-Sensors 2 zu stören, kann der Förderer 11 im Bereich des Sichtfelds 12 der 3DSensoren 2 während dem Vermessen einbautenfrei sein, also während dem Vermessen keine sichthindernden Komponenten im Sichtfeld 12 umfassen. Der Förderer 11 kann hierzu mit zwei bezüglich des Messbereichs 3 gegenüberliegenden Förderbändern 13 ausgestattet sein, welche vorzugsweise parallel zueinander verlaufend, voneinander beabstandet und antriebssynchronisiert

sind. Die Beabstandung der Förderbänder verläuft quer zu Förderrichtung.

Gemäß der Ausführungsform der Figs. 1 und 2 kann die Aufnahme 3 zwei Anstellkörper 14 umfassen, die zu- und auseinander verlagerbar sind, sodass diese mantelseitig gegen das Rotationsprüfobjekt 1 angestellt werden können. Vorzugsweise weisen die Anstellkörper 14 jeweils zwei Anstellwalzen 15 auf, deren

Rotationsachse parallel zur Rotationsachse des Rotationsprüfobjekts 1 verlaufen.

Zum Kalibrieren der 3D-Sensoren 2 kann ein in das und aus dem Sichtfeld 12 der 3D-Sensoren 2 verlagerbares Referenzobjekt 16 vorgesehen sein, das vorzugsweise zwischen den Förderbändern 13 verlagerbar angeordnet ist. Bei Bedarf kann dieses beispielsweise als Platte ausgebildete Referenzobjekt 16 in das Sichtfeld 12 verlagert und vor dem eigentlichen Vermessen des Rotationsprüfobjekts 1 wieder aus dem Sichtfeld 12 verlagert werden, um eine freie Zugänglichkeit der 3D-Sensoren 2 zu ermöglichen. Das Referenzobjekt 16 kann Referenzstrukturen R umfassen, deren Referenzmaße bekannt sind und

beispielsweise auf der Steuereinheit 5 hinterlegt sind.

(345597.4) HEL

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Vermessen von Rotationsprüfobjekten (1), insbesondere Felgen, mit einer Bildsensoreinheit zum Erzeugen eines Abbilds des Rotationsprüfobjektes (1), mit einer einen Messbereich (3) aufspannenden Aufnahme (4) für das Rotationsprüfobjekt (1) und mit einer Steuereinheit (5) zum Ansteuern der Bildsensoreinheit und der Aufnahme (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsensoreinheit zwei sich bezüglich der Aufnahme (4) gegenüberliegende, rotierbar gelagerte 3D-Sensoren (2) umfasst und dass die Aufnahme (4) zwischen einer Freigabestellung und einer Fixierstellung zum

raumfesten Fixieren des Rotationsprüfobjekts (1) verlagerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die 3DSensoren (2) auf einem gemeinsamen, insbesondere c-förmigen, Träger (6)

rotierbar gelagert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (6)

über einer Linearführung (7) horizontal und/oder vertikal verstellbar gelagert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Transportieren des Rotationsprüfobjekts (1) in den und aus dem Messbereich (3) ein während dem Vermessen im Sichtfeld (12) der 3D-Sensoren

(2) einbautenfreier Förderer (11) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Transportieren des Rotationsprüfobjekts (1) in den und aus dem Messbereich (3) ein Förderer (11) mit zwei bezüglich des Messbereichs (3)

gegenüberliegenden Förderbändern (13) vorgesehen ist.

Anstellkörper (14) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein in das und aus dem Sichtfeld (12) der 3D-Sensoren (2) verlagerbares

Referenzobjekt (16), dessen Referenzmaße auf der Steuereinheit (5) hinterlegt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Reinigungseinheit (17) zum Reinigen des Rotationsprüfobjekts (1) und/oder

wenigstens eines der 3D-Sensoren (2).

9. Verfahren zum Vermessen von Rotationsprüfobjekten (1), insbesondere Felgen, wobei ein Rotationsprüfobjekt (1) in einem Messbereich (3) angeordnet, von einer Aufnahme (4) im Messbereich (3) fixiert und bei stillstehendem Rotationsprüfobjekt (1) ein deck- und bodenseitiges Abbild des

Rotationsprüfobjekts (1) von rotierenden, sich bezüglich der Aufnahme (4) gegenüberliegenden 3D-Sensoren (2) erfasst wird, wonach das

Rotationsprüfobjekt (1) von der Aufnahme (4) freigegeben und aus dem

Messbereich (3) entfernt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer vorgebbaren Anzahl von Messzyklen ein Referenzobjekt (16) mit bekannten Referenzmaßen in das Sichtfeld (12) der 3D-Sensoren (2) verlagert wird, wonach die 3D-Sensoren (2) das Abbild des Referenzobjekts (16) erfassen, das Abbild mit den hinterlegten Referenzmaßen verglichen wird und die 3D-Sensoren (2) in

Abhängigkeit der festgestellten Abweichungen kalibriert werden.

Claims

A50496/2024 (345597.4) HEL Neue Patentansprüche Patentansprüche

raumfesten Fixieren des Rotationsprüfobjekts (1) verlagerbar ist.

rotierbar gelagert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (6)

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Transportieren des Rotationsprüfobjekts (1) in den und aus dem Messbereich (3) ein während des Vermessens im Sichtfeld (12) der 3D-Sensoren

(2) einbautenfreier Förderer (11) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

dass zum Transportieren des Rotationsprüfobjekts (1) in den und aus dem

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gegenüberliegenden Förderbändern (13) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (4) zwei gegen das Rotationsprüfobjekt (1) anstellbare

Anstellkörper (14) aufweist.

wenigstens eines der 3D-Sensoren (2).

9. Verfahren zum Vermessen von Rotationsprüfobjekten (1), insbesondere Felgen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotationsprüfobjekt (1) in einem Messbereich (3) angeordnet, von einer Aufnahme (4) im Messbereich (3) fixiert und bei stillstehendem Rotationsprüfobjekt (1) ein deck- und bodenseitiges Abbild des Rotationsprüfobjekts (1) von rotierenden, sich bezüglich der Aufnahme (4) gegenüberliegenden 3D-Sensoren (2) erfasst wird, wonach das Rotationsprüfobjekt (1) von der Aufnahme (4) freigegeben und aus dem

Messbereich (3) entfernt wird.

Abhängigkeit der festgestellten Abweichungen kalibriert werden.

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