DE10102922A1

DE10102922A1 - Verfahren zur Spalt- und Bündigkeitsprüfung an Automobil-Moduln

Info

Publication number: DE10102922A1
Application number: DE10102922A
Authority: DE
Inventors: Bruno Lull; Rolf Mierisch; Wolfram Maerkel
Original assignee: INST INNOVATIVE TECHNOLOGIEN T
Current assignee: INST INNOVATIVE TECHNOLOGIEN T
Priority date: 2001-01-23
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2002-07-25

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Spalt- und Bündigkeitsprüfung an Automobil-Moduln mit Freiformflächen und eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens, bestehend aus einem Koordinatenmessgerät in Portalbauweise mit einem Tisch für das zu messende Automobil-Modul, wobei das Portal des Koordinatenmessgerätes in Y-Achsrichtung, ein Querwagen am Portal in X-Achsrichtung und ein Messarm am Querwagen in Z-Achsrichtung verfahrbar angeordnet ist, zu entwickeln, mit dem die Prüfung berührungslos durchführbar ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass DOLLAR A - ein berührungslos arbeitender optischer 3-D-Sensor orthogonal zu Oberflächenpunkten für Messaufnahmen ausgerichtet wird, DOLLAR A - für Messaufnahmen Oberflächenpunkte vorgegeben werden, an denen zwei Bauteile (10) des Automobil-Moduls (9) aneinandergrenzen und einen Spalt bilden, DOLLAR A - für die Spaltbreite zweier aneinandergrenzender Bauteile (10) aus den einzelnen Messaufnahmen des optischen 3-D-Sensors (7) an einem Oberflächenpunkt ein Vektor zwischen der Abrisskante der Messaufnahme auf der linken und der rechten Seite des Spaltes (11) als Relativmaß ermittelt wird, DOLLAR A - für die Bündigkeit die Höhendifferenz der aneinandergrenzenden Bauteile (10) an vorgegebenen Oberflächenpunkten ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spalt- und Bündigkeitsprüfung an Automobil-Moduln mit Freiformflächen und eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens, bestehend aus einem Koordinatenmessgerät in Portalbauweise mit einem Tisch für das zu vermessende Automobil-Modul, wobei über dem Tisch ein Querbalken angeordnet ist, der auf zwei beidseitig am Tisch befestigten Pfosten in Y-Achsrichtung verfahrbar ist, und am Querbalken ein in X-Achsrichtung verfahrbarer Querwagen angebracht ist, der einen in Z-Achsrichtung verfahrbaren Messarm mit einem Dreh/Schwenkgelenk aufnimmt.

Aus der DE 40 26 942 A1 ist ein Verfahren zur berührungslosen Vermessung von Objektoberflächen bekannt, bei dem mit einer Kamera Bilder des Objektes von mehreren unterschiedlichen Positionen aus aufgenommen werden. Die in den unterschiedlichen Positionen aufgenommenen Bilder werden gespeichert und in Bezug auf die Koordinaten charakteristischer Punkte der Objektoberfläche nach dem aus der Photogrammetrie bekannten Verfahren des räumlichen Vorwärtsschrittes ausgewertet. Dabei werden die von den Maßstäben eines Koordinatenmessgerätes gelieferten Positionsmesswerte und von einem Dreh/Schwenkgelenk gelieferten Positionsmesswerte zur Bestimmung der Kameraorientierung herangezogen. Das Koordinatenmessgerät ist in Portalbauweise ausgeführt. Das zu vermessende Werkstück ist auf einem Tisch mittels einer Halterung aufgesetzt. Das Portal ist in Y-Achsrichtung, ein Querwagen am Portal in X-Achsrichtung und ein Messarm am Querwagen in Z-Achsrichtung verfahrbar. Am Messarm ist eine Kamera mit einem Dreh/Schwenkgelenk angeordnet. Das Dreh/Schwenkgelenk ist um zwei senkrecht aufeinanderstehende Drehachsen (A, B) motorisch dreh- bzw schwenkbar und mit Winkelpositionsgebern für die Drehachse (A) und die Schwenkachse (B) ausgestattet. Mit diesem Verfahren und der dazugehörigen Einrichtung ist es nicht möglich, Spalt- und Bündigkeitsprüfung an Automobil- Moduln mit Freiformflächen vorzunehmen. Die Spalt- und Bündigkeitsprüfung an Automobil-Moduln erfolgt gegenwärtig noch durch Augenscheinnahme.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Spalt- und Bündigkeitsprüfung an Automobil-Moduln mit Freiformflächen und eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens, bestehend aus einem Koordinatenmessgerät in Portalbauweise mit einem Tisch für das zu messende Automobil-Modul, wobei das Portal des Koordinatenmessgerätes in Y-Achsrichtung, ein Querwagen am Portal in X-Achsrichtung und ein Messarm am Querwagen in Z-Achsrichtung verfahrbar angeordnet ist, zu entwickeln, mit dem die Prüfung berührungslos durchführbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass

- ein berührungslos arbeitender optischer 3D-Sensor orthogonal zu Oberflächenpunkten für Messaufnahmen ausgerichtet wird,
- für Messaufnahmen Oberflächenpunkte vorgegeben werden, an denen zwei Bauteile des Automobil-Moduls aneinandergrenzen und einen Spalt bilden,
- für die Spaltbreite zweier aneinandergrenzender Bauteile aus den einzelnen Messaufnahmen des optischen 3D-Sensors an einem Oberflächenpunkt ein Vektor zwischen der Abrisskante der Messaufnahme auf der linken und der rechten Seite des Spaltes als Relativmaß ermittelt wird,
- für die Bündigkeit die Höhendifferenz der aneinandergrenzenden Bauteile an vorgegebenen Oberflächenpunkten ermittelt wird,
- die ideale Einbauposition der jeweiligen Bauteile an den vorgegebenen Oberflächenpunkten durch Soll-Datensätze vorgegeben ist und mit den mittels optischen 3D-Sensors ermittelten Ist-Datensätzen für die Spaltbreite und Bündigkeit unter Beachtung einer vorgegebenen Toleranz verglichen wird, und
- mittels entsprechender Verarbeitungssoftware und Auswertealgorithmen die Messaufnahmen bezüglich der Spaltbreite und der Bündigkeit der Bauteile an Automobil-Moduln ausgewertet werden.

Vorteilhaft ist es, wenn die Oberflächenpunkte für die Messaufnahme mittels AOI (area of interest) vorgegeben werden. Zweckmäßig ist es, dass die Soll- Datensätze der idealen Einbauposition des jeweiligen Bauteiles durch Teachen eines Sollobjektes vorgegeben werden oder eine Vorgabe von CAD-Daten sind. Für eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist es notwendig, dass am Dreh/Schwenkgelenk des Messarmes ein optischer 3D-Sensor angeordnet ist, der NC-gesteuert ist und durch die drei Linearachsen X, Y, Z des Koordinatenmessgerätes und drei Rotationsachsen A, B, C des 3D-Sensors frei im Raum positionierbar angeordnet ist und berührungslos arbeitet. Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung ist auf dem Tisch eine Aufnahmevorrichtung angeordnet, mit der das zu vermessende Automobil-Modul in seiner Lage reproduzierbar befestigbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine schematische Darstellung einer berührungslos arbeitenden Einrichtung zur Spalt- und Bündigkeitsprüfung an Automobil-Moduln mit Freiformflächen. Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Spalt- und Bündigkeitsprüfung besteht aus einem Koordinatenmessgerät in Portalbauweise. Dazu ist über einem Tisch 1 ein Querbalken 2 angeordnet, der auf zwei beidseitig am Tisch 1 befestigten Pfosten 3 in Y-Achsrichtung verfahrbar ist. Am Querbalken 2 ist ein in X-Achsrichtung verfahrbarer Querwagen 4 angebracht, der einen in Z-Achsrichtung verfahrbaren Messarm 5 mit einem motorischen, um die Achsen A, B und C beweglichen Dreh/Schwenkgelenk 6 aufnimmt. Am Dreh/Schwenkgelenk 6 ist ein optischer 3D-Sensor 7 angeordnet, der NC-gesteuert ist. Durch die drei Linearachsen X, Y, Z des Koordinatenmessgerätes und drei Rotationsachsen A, B, C des optischen 3D-Sensors ist dieser frei im Raum positionierbar. Er arbeitet berührungslos. Auf dem Tisch 1 ist eine Aufnahmevorrichtung 8 angeordnet, um das zu vermessende Automobil-Modul 9 in seiner Lage reproduzierbar befestigen zu können. Das Verfahren ermöglicht die Spalt- und Bündigkeitsprüfung an zwei aneinandergrenzenden Bauteilen 10 in räumlich kompliziert gestalteten Automobil-Moduln mit sehr dunklen bis schwarzen Oberflächen als Freiformflächen mittels des NC-gesteuerten, frei im Raum positionierbaren, berührungslos arbeitenden optischen 3D-Sensors 7. Das Verfahren ist für eine In-Prozess-Prüfung geeignet. Mit dem orthogonal zur Prüfoberfläche ausgerichteten optischen 3D-Sensor werden an vorzugebenden Oberflächenpunkten, an denen zwei Bauteile 10 einen Spalt 11 bilden, Messaufnahmen durchgeführt. Mit einem AOI (area of interes) werden die Oberflächenpunkte eingegrenzt. Für die Spaltbreite wird aus den einzelnen Messaufnahmen an einem Oberflächenpunkt ein Vektor zwischen der Abrisskante der Messaufnhame auf der linken und rechten Seite des Spaltes 11 als Relativmaß ermittelt. Die Bündigkeit ergibt sich aus der Höhendifferenz der beiden Bauteile 10. Die ideale Einbauposition der jeweiligen Bauteile 11 an den vorgegebenen Oberflächenpunkte ist durch Soll-Datensätze vorgegeben. Die Soll-Datensätze werden mit den mittels optischen 3D-Sensors 7 ermittelten Ist- Datensätzen für die Spaltbreite und Bündigkeit unter Beachtung einer vorgegebenen Toleranz verglichen. Mittels entsprechender Verarbeitungssoftware und Auswertealgorithmen werden die Messaufnahmen bezüglich der Spaltbreite und der Bündigkeit der Bauteile 10 ausgewertet. Die Soll-Datensätze der idealen Einbauposition des jeweiligen Bauteiles werden durch Teachen eines Sollobjektes ermittelt oder aus CAD-Daten vorgegeben.

Bezugszeichen

1

Tisch

2

Querbalken

3

Pfosten

4

Querwagen

5

Messarm

6

Dreh/Schwenkgelenk

7

3D-Sensor

8

Aufnahmevorrichtung

9

Automobil-Moduln

10

Bauteile

11

Spalt

Claims

1. Verfahren zur Spalt- und Bündigkeitsprüfung an Automobil-Moduln mit Freiformflächen, dadurch gekennzeichnet, dass
ein berührungslos arbeitender optischer 3D-Sensor orthogonal zu Oberflächenpunkten für Messaufnahmen ausgerichtet wird,
für Messaufnahmen Oberflächenpunkte vorgegeben werden, an denen zwei Bauteile (10) des Automobil-Moduls (9) aneinandergrenzen und einen Spalt bilden,
für die Spaltbreite zweier aneinandergrenzender Bauteile (10) aus den einzelnen Messaufnahmen des optischen 3D-Sensors (7) an einem Oberflächenpunkt ein Vektor zwischen der Abrisskante der Messaufnahme auf der linken und der rechten Seite des Spaltes (11) als Relativmaß ermittelt wird,
für die Bündigkeit die Höhendifferenz der aneinandergrenzenden Bauteile (10) an vorgegebenen Oberflächenpunkten ermittelt wird,
die ideale Einbauposition der jeweiligen Bauteile (10) an den vorgegebenen Oberflächenpunkten durch Soll-Datensätze vorgegeben ist und mit den mittels optischen 3D-Sensors (7) ermittelten Ist-Datensätzen für die Spaltbreite und Bündigkeit unter Beachtung einer vorgegebenen Toleranz verglichen wird, und
mittels entsprechender Verarbeitungssoftware und Auswertealgorithmen die Messaufnahmen bezüglich der Spaltbreite und der Bündigkeit der Bauteile an Automobil-Moduln ausgewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenpunkte für die Messaufnahmen mittels AOI (area of interest) vorgegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Datensätze der idealen Einbauposition des jeweiligen Bauteiles (10) durch Teachen eines Sollobjektes vorgegeben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Datensätze der idealen Einbauposition des jeweiligen Bauteiles (10) Vorgaben von CAD-Daten sind.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Koordinatenmessgerät in Portalbauweise mit einem Tisch für das zu vermessende Automobil-Modul, wobei über dem Tisch ein Querbalken angeordnet ist, der auf zwei beidseitig am Tisch befestigten Pfosten in Y-Achsrichtung verfahrbar ist, und am Querbalken ein in X-Achsrichtung verfahrbarer Querwagen angebracht ist, der einen in Z-Achsrichtung verfahrbaren Messarm mit einem Dreh/Schwenkgelenk aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass am Dreh/Schwenkgelenk (6) des Messarmes (5) ein optischer 3D-Sensor (7) angeordnet ist, der NC-gesteuert ist und durch die drei Linearachsen X, Y, Z des Koordinatenmessgerätes und drei Rotationsachsen A, B, C des 3D-Sensors (7) frei im Raum positionierbar angeordnet ist und berührungslos arbeitet.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Tisch (1) eine Aufnahmevorrichtung (8) angeordnet ist, mit der das zu vermessende Automobil-Modul (9) in seiner Lage reproduzierbar befestigbar ist.