DE10163596C1 - Verfahren zur mobilen On- und Offlinekontrolle farbiger und hochglänzender Automobilteiloberflächen - Google Patents

Verfahren zur mobilen On- und Offlinekontrolle farbiger und hochglänzender Automobilteiloberflächen

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Abstract

Das Verfahren zur mobilen On- und Offlinekontrolle farbiger und hochglänzender Automobilteiloberflächen sieht eine kameragestützte, mit einer optischen Neuro-Fuzzy-strukturierten Bilddatenbank verknüpfte und initialisierende optische Abtastung der Automobilteiloberfläche mit einem winkelabhängigen Spektralphotometer vor, das mit einer Computer-Aided-Optical-Quality-Datenbank eine Aufbereitung der vom Detektor kommenden Messsignale erlaubt und die Beurteilung der vermessenen Automobilteiloberflächen gestattet. Die Datenanbindung erfolgt über ein neuronales Netzwerk hin zu einem Leitstand für Oberflächenmesstechnik, der mit einem Produktionsplanungssystem, einem Kundeninformationssystem und der Produktionseinheit Automobilbelackung/-beschichtung verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mobilen On- und Offlinekontrolle farbiger und hochglän­ zender Automobilteiloberflächen. Zur Beurteilung der Oberflächenqualität beschichteter und/­ oder lackierter Automobilkarossenteile in der Serienproduktion ist es derzeit üblich, Qualitätspa­ rameter wie Farbton, Lackglanz, Schichtdicke und Wave (Welligkeit) auf verschiedene Eigen­ schaften, Abhängigkeiten und Parameter hin zu untersuchen. Zu diesem Zweck werden kom­ merzielle Handmessgeräte verwendet wie bspw. das Winkelspektrometer X-Rite MA 68 II, Glanzmessgeräte wie Wave Scan plus der Firma BYK-Gardner GmbH, 82534 Geretsried.
Zur Messung der farbigen und hochglänzenden Automobilteiloberflächen werden in der Regel Probebeschichtungen so genannte Prüftafeln - hergestellt und daran die zu untersuchenden optischen Eigenschaften - Farbton, Lackglanz, Schichtdicke und Wave - der Beschichtung be­ stimmt und die wechselseitigen Abhängigkeiten der Beschichtungseigenschaften analysiert. In der Regel erfolgt dies im Labor oder in der Produktion stichprobenartig mit den genannten Messverfahren und -geräten.
Aus DE 197 09 406 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermessung von lackierten Prüftafeln bekannt, dass die Oberflächenqualität - Farbton, Lackglanz, Schichtdicke und Wave­ mittels Laborroboter in Kombination mit einem entsprechenden Messverfahren ermittelt. Nachteilig an diesem Verfahren und dessen Vorrichtung ist die Beurteilung der Messergebnisse anhand von Prüftafeln, die nicht die geometrischen Formen der Automobilteiloberflächen be­ rücksichtigen und daher nur indirekt Rückschlüsse zur Qualitätsbeurteilung zulassen.
In DE 197 17 593 A1 wird ein Messverfahren zur Beurteilung der Oberflächenqualität von Kraft­ fahrzeugkarossen beschrieben, das berührungslos die Oberfläche von serienweise automatisch beschichteten Kraftfahrzeugteilen in Verbindung mit einem mehrachsigen Roboter entlang vor­ programmierter Fahrwege ermittelt.
Nachteilig an dieser Erfindung sind die hohen Investitionskosten hinsichtlich des zum Einsatz notwendigen Roboters und die damit verbundenen programmtechnischen Anbindungen zur Steuerung des Messverfahrens entlang der zu vermessenden Automobilteiloberfläche sowie deren stationäre Anbindung.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik berührungslose Messverfahren mit Kameras be­ kannt, die in definierten Winkeln auf die zu vermessende Automobilteiloberfläche gerichtet sind und diese unter verschiedenen Beleuchtungen und Beleuchtungswinkeln vermessen.
Diese Messverfahren genügen aber nicht den Anforderungen der Automobilindustrie hinsichtlich mobilem Einsatz, Automatisierungsgrad, geringen Investitionskosten, Flexibilität der Messanfor­ derung, Gleichzeitigkeit der Messung verschiedener Messgrößen wie Farbton, Lackglanz, Schichtdicke und Wave und der Möglichkeit der datentechnischen Analyse.
Weiterhin ist eine variable Vermessung kritischer Automobilteiloberflächenparameter online und offline mit den derzeitigen Verfahren nicht möglich, aber von der Automobilindustrie gewünscht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 derart auszubilden, dass damit eine mobile On- und Offlinekontrolle der Qua­ lität farbiger und hochglänzender Automobilteiloberflächen ermittelt werden kann und die paral­ lele Messung der Parameter Farbton, Lackglanz, Schichtdicke und Wave schnell und nach un­ terschiedlichen Erfordernissen strukturiert erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-10.
Als Kern der Erfindung wird es angesehen, die farbigen und hochglänzenden Automobil­ teiloberflächen mit einem winkelabhängig messenden Spektralphotometer mobil online oder offline in der Produktion oder Endkontrolle optisch abtastend zu vermessen.
Der durch polarisiertes Licht zu unterschiedlichen Wellenlängen gebildete Messstrahl ist damit der Messstrahl des winkelabhängig messenden Spektralphotometers, der mit einem Referenz­ strahl des winkelabhängig messenden Spektralphotometers vereinigt wird und die Reflexions- ,Interferenz-, Depolarisations- und Phasenwerte der vermessenen Automobilteiloberfläche zu unterschiedlichen Wellenlängen als Oberflächeninformation enthält, die ortsgenau abbildende optische Oberflächenzustände der Automobilteiloberflächen sind.
Das elektronische Kamerasystem ist als Bilderkennungssystem ausgebildet, das die optisch spektralphotometrisch zu vermessenden Automobilteiloberflächen in ihrer Form und Lage vorab erkennt und durch die elektronische Datenbank, die als optische Neuro-Fuzzy-strukturierte Bild­ datenbank ausgebildet ist, eine Form- und Lageidentifikation durchführt und ein auf diese Form und Lage definierte optische winkelabhängige spektralphotometrische Messung für die identifi­ zierte und klassifizierte Automobilteiloberfläche unter vorbestimmten Messparametern wie Wel­ lenlänge, Messwinkel, Art der kombinierten Messung - d. h. Farbton-, Lackglanz-, Schichtdicken- und Wavemessung - und scannender Abtastung initialisiert.
Die Formidentifizierung der Automobilteiloberflächen erfolgt durch elektronische Klassen von Automobilteiloberflächen, die in der optischen Neuro-Fuzzy-strukturierten Bilddatenbank objekt­ bezogen hinterlegt sind.
Die Neuro-Fuzzy-Techniken werden seit Jahren in unterschiedlichen Bereichen der Industrie eingesetzt und zwar für die Modellierung, Analyse, Überwachung und Steuerung von industriel­ len Prozessen und sind aus der Literatur grundsätzlich bekannt.
Gegenüber diesen Verfahren hebt sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch ab, dass es schneller ist, umfassendere objektspezifische Messanforderungen erfüllt und klassifizierte Messaufgaben hinsichtlich der Automobilteiloberflächen gestattet.
Bei der vorliegenden Erfindung wird eine optische Neuro-Fuzzy-strukturierte Bilddatenbank verwendet, in der die Automobilteiloberflächenbilder mit zugehörigem Messverfahren gespei­ chert sind. Ein Kamerabild zu Bildmustervergleich der Automobilteiloberfläche gestattet eine Zu- und/oder Einordnung des Messobjektes und steuert nach der Objekterkennung das objektspe­ zifische Messverfahren des winkelabhängig messenden Spektralphotometers für die integrale Farbton-, Lackglanz-, Schichtdicken- und Wavemessung hinsichtlich der identifizierten Auto­ mobilteiloberfläche.
Abweichungen in Farbton, Lackglanz, Schichtdicke und Wave der vermessenen Automobilteil­ oberflächen, auch verschiedener Automobilteile, werden in einer Computer-Aided-Optical- Quality-Datenbank, CAOQ-Datenbank genannt, für die optische Charakterisierung objekt- und bauteilespezifisch hinterlegt.
Diese CAOQ-Datenbank berechnet, vergleicht und verwaltet als Datenbank logische Verknüp­ fungen der integral zu unterschiedlichen Objektpunkten der verschiedenen Automobilteiloberflä­ chen gemessenen Farbton-, Lackglanz-, Schichtdicken- und Wavedaten mit spezifizierten An­ forderungsdatensätzen seitens der Solldaten, die für die Automobilteiloberflächen als Zielwerte und Toleranzen von den Automobilherstellern vorgegeben sind. Die Daten werden mit standar­ disierten statistischen Methoden, Ausreißeranalysen, grafischer Darstellung der Farbton-, Lack­ glanz-, Schichtdicken- und Wavedifferenzen zu einem Leitstand für Oberflächenmesstechnik via intelligentem neuronalen Netzwerk übermittelt und können einem Operator visualisiert werden, so dass eine verständliche und umsetzbare Entscheidung zu Qualitätsfragen von einzelnen vermessenen Automobilteiloberflächen durch den Operator am Leitstand für Oberflächenmess­ technik getroffen werden kann.
Vorteilhafterweise sind mindestens zwei verfahrensgemäße mobile On- und Offlinekontroll­ verfahren der beschriebenen Art in einer Produktion an unterschiedlichen Stellen im Einsatz und über das intelligente neuronale Netzwerk mit dem Leitstand für Oberflächenmesstechnik verbunden.
Die vom Leitstand für Oberflächenmesstechnik erfassten Daten und Entscheidungen werden in einem weiteren Schritt dem Produktionsplanungssystem, PPS genannt, via Datenübertragung übermittelt und Automobilteil spezifisch elektronisch gespeichert. Insbesondere werden durch das Produktionsplanungssystem Abweichungen in Farbton, Lackglanz, Schichtdicke und Wave erfasst und die verfahrensgemäß bestimmten Werte zur Rückkopplung an die Produktionsein­ heit Automobilbelackung/-beschichtung elektronisch via Netzwerk übermittelt, so dass die er­ mittelten Abweichungen in entsprechende Änderungen des Automobilbelackungs-/beschich­ tungsprozesses einfließen.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Transportsystem für die nächste zu vermessende Automobilteiloberfläche zeitlich getaktet angesteuert.
Weiterhin werden die Daten an ein Kundeninformationssystem via Netzwerk geleitet, dass dem Automobilhersteller Online Daten aus dem Zulieferunternehmen übermittelt.
Weitere Unteransprüche, auf die im Vorstehenden nicht im Einzelnen eingegangen wurde, beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen, die der Lösung der Aufgabe im Besonderen dienlich sein können
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur mobilen On- und Offlinekontrolle farbiger und hochglänzender Automobilteiloberflächen. In einer nicht näher dargestellten Automobilteilproduktionseinheit werden Automobilteiloberflächen 1a-­ 1c hergestellt und von einem Transportsystem 18 zu der mobilen In- und Offlinekontrolle trans­ portiert. Die beispielsweise zu vermessende Automobilteiloberfläche 1b wird mit einer Kamera 2 optisch erfasst. Der Ausgang 3 der Kamera 2 führt ein Pixelbildsignal hinsichtlich der Automo­ bilteiloberfläche 1b und deren Form. Diese Information, die ein Pixelbild enthaltendes, die Au­ tomobilteiloberfläche 1b detailgenau abbildendes Oberflächenbild umfasst, wird einer optischen Neuro-Fuzzy-strukturierten Bilddatenbank 4 zugeführt, in welcher Automobilteiloberflächenklas­ sen elektronisch hinterlegt sind. In dieser optischen Neuro-Fuzzy-strukturierten Bilddatenbank 4 werden die realen Automobilteiloberflächenbilder mit den dort gespeicherten Automobilbildklas­ sen der Bilddatenbank 4 verglichen und nach dem Erkennen der Automobilteiloberfläche 1b das zur Objektklasse zugehörige Messverfahren zur On- und Offlinekontrolle der farbigen und hoch­ glänzenden Automobilteiloberfläche 1b für die optische Oberflächenbestimmung von Farbton, Lackglanz, Schichtdicke und Wave funkgestützt initialisiert 5a und das winkelabhängig messen­ de Spektralphotometer 6 zur Abtastung mit dem Messstrahl 7a unter objektspezifischen Ein­ stellungen gestartet; gleichzeitig erfolgt funkgestützt die Initialisierung 5b der Computer-Aided- Optischen-Qualitäts-Datenbank 11 zur Datenaufnahme des Detektorsignals 10. Der mit polari­ siertem Licht unterschiedlicher Wellenlänge des winkelabhängig messenden Spektralphotome­ ters gebildete Messstrahl 7a tastet scannend die Automobilteiloberfläche 1b ab. Der von der Automobilteiloberfläche 1b reflektierte depolarisierte Messstrahl 7b gelangt in das winkelabhän­ gig messende Spektralphotometer 6 mit Detektoreinheit 8, das ein CCD-Dioden-Array ist. Der Ausgang 9 der Detektoreinheit 8 führt ein Detektorsignal 10 hinsichtlich der Oberflächenzustän­ de Farbton, Lackglanz, Schichtdicke und Wave. Dieses Detektorsignal, das eine Reflexions-, Interferenz-, Polarisations- und Phaseninformation enthaltende, die Automobilteiloberfläche 1b in ihren Werten Farbton, Lackglanz, Schichtdicke und Wave wiedergebenden Oberflächenzu­ stand umfasst, wird einer Computer-Aided-Optischen-Qualtitäts-Datenbank 11, CAOQ genannt, zugeführt, deren Initialisierung 5b funkgestützt von 4 erfolgt. Diese CAOQ-Datenbank 11 be­ rechnet, vergleicht und verwaltet die Detektorsignale 10 zu unterschiedlichen Objektpunkten der Automobilteiloberfläche 1b und erzeugt Farbton-, Lackglanz-, Schichtdicken- und Wavedaten, die mit vom Automobilhersteller spezifizierten Anforderungsdatensätzen verglichen werden.
Diese Daten werden durch ein intelligentes neuronales Netzwerk 12, dass mindestens zwei verfahrensgemäße mobile On- und Offlinekontrollverfahren 13 der beschriebenen Art verknüpft, an unterschiedliche Adressaten übermittelt und können an mindestens einem Leitstand für Oberflächenmesstechnik 14 visualisiert werden. Die vom Leitstand für Oberflächenmesstechnik 14 erfassten Daten werden im nächsten Schritt dem Produktionsplanungssystem 15, PPS ge­ nannt, durch ein elektronisches Netzwerk übermittelt und Automobilteil spezifisch elektronisch gespeichert. Die im Produktionsplanungssystem 15 erfassten Abweichungen der Farbton-, Lackglanz-, Schichtdicken- und Wavedaten werden durch ein weiteres elektronisches Netzwerk an die Produktionseinheit Automobilbelackung/-beschichtung 16 übermittelt und/oder an das Kundeninformationssystem 17, sodass notwendige Maßnahmen betreffend die Automobilbela­ ckung/-beschichtung in 16 eingeleitet werden können; in einem weiteren Schritt wird das Transportsystem 18 für die Automobilteile durch das Produktionsplanungssystem 15 gesteuert und zeitlich getaktet, so dass die folgende Automobilteiloberfläche 1c entsprechend dem vor­ stehend beschriebenen Verfahren erfasst und vermessen werden kann.
Bezugszeichenliste
1a, b, c Automobilteiloberfläche
2
Kamera
3
Ausgang der Kamera mit Pixelbild
4
Optische Neuro-Fuzzy-strukturierte Bilddatenbank
5
a Initialisierung des winkelabhängigen Spektralphotometers funkgestützt
5
b Initialisierung der Computer-Aided-Optischen-Qualitäts-Datenbank funkgestützt
6
Winkelabhängiges Spektralphotometer
7
a Messtrahl des winkelabhängigen Spektralphotometers
7
b Reflektierter Messstrahl der Automobilteiloberfläche
8
Detektoreinheit als CCD-Dioden-Array
9
Ausgang der Detektoreinheit
10
Detektorsignal
11
Computer-Aided-Optische-Qualitäts-Datenbank
12
Intelligentes neuronales Netzwerk
13
Verknüpfung von mindestens zwei weiteren mobilen On- und Offlinekontroll­ verfahren
14
Leitstand für Oberflächenmesstechnik
15
Produktionsplanungssystem
16
Produktionseinheit Automobilbelackung/-beschichtung
17
Kundeninformationssystem
18
Transportsystem für Automobilteile

Claims (10)

1. Verfahren zur mobilen On- und Offlinekontrolle farbiger und hochglänzender Automobilteil­ oberflächen, mit folgenden Merkmalen:
  • - Kameraoptische Erfassung einer zu kontrollierenden Automobilteiloberfläche mittels eines Kamerasystems;
  • - Vorsehen einer ersten elektronischen Datenbank;
  • - Optische Abtastung der Automobilteiloberfläche mit einem durch polarisiertes Licht zu unterschiedlichen Wellenlängen gebildeten Messstrahls;
  • - Reflexion des Messstrahls von der Automobilteiloberfläche und Erzeugung von opti­ schen Oberflächensignalen;
  • - Erfassung der Oberflächensignale mit einem CCD-Dioden-Array als Detektor sowie Erzeugung einer die Automobilteiloberfläche charakterisierenden Ausgangsinformation;
  • - Vorsehen einer zweiten elektronischen Datenbank;
  • - Abgabe eines auswertbaren Signals basierend auf der Ausgangsinformation und den gespeicherten Daten der zweiten elektronischen Datenbank;
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • - Verwendung des Kamerasystems als Bilderkennungssystem, wobei
  • - die von dem Kamerasystem erfasste Automobilteiloberfläche als Pixelbild in der ersten Datenbank abgelegt wird,
  • - die erste elektronische Datenbank eine optische Neuro-Fuzzy-strukturierte Bilddaten­ bank ist,
  • - in welcher Automobilteiloberflächenklassen elektronisch hinterlegt sind und
  • - ein elektronischer Vergleich der mit dem Kamerasystem pixelartig erfassten Automo­ bilteiloberfläche mit den gespeicherten Automobilteiloberflächenklassen der Bilddaten­ bank erfolgt und die Initialisierung eines winkelabhängig messenden Spektralphoto­ meters vorgenommen wird und
  • - die optische Abtastung der identifizierten Automobilteiloberfläche mit einem polarisier­ ten Messstrahl des winkelabhängig messenden Spektralphotometers erfolgt wobei
  • - der von der Automobilteiloberfläche reflektierte depolarisierte Messstrahl mit einem Referenzstrahl des winkelabhängig messenden Spektralphotometers vereinigt und/­ oder abgeglichen wird, wobei
  • - die erzeugten Oberflächensignale ein Reflexions-, Interferenz-, Polarisations- und Phaseninformation enthaltenes, die Automobilteiloberfläche hinsichtlich Farbton, Lack­ glanz, Schichtdicke und Wave bestimmendes Informationssignal sind und dem CCD- Dioden-Array als Detektor zugeführt werden und das Detektorsignal an die zweite elek­ tronische Datenbank übertragen wird, wobei
  • - die zweite elektronische Datenbank eine Computer-Aided-Optische-Qualitäts-Daten­ bank ist in welcher die Solldaten der Automobilteiloberflächen hinterlegt sind und
  • - zur Abgabe des auswertbaren Signals ein elektronischer Vergleich mit den gespei­ cherten hinterlegten Solldaten erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstrahl des winkelab­ hängig messenden Spektralphotometers die identifizierte Automobilteiloberfläche pro­ grammgemäß abtastet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das auswertbare Signal durch die Computer-Aided-Optische-Qualitäts-Datenbank erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das auswert­ bare Signal eine Farbton-, Lackglanz-, Schichtdicke- und Wave-Information der betreffen­ den Automobilteiloberfläche ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das auswertbare Signal eine Information über die Automobilteiloberflächenkontur an vorbe­ stimmten Positionen umfasst.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das auswertbare Signal als Automobilteiloberflächeninformation für Farbton, Lackglanz, Schichtdicke und Wave ei­ nem mobilen Leitstand für Oberflächenmesstechnik zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene und statistisch aufbereitete Automobilteiloberflächeninformation visualisiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dem mobilen Leitstand für Oberflächenmesstechnik zugeführte Information durch ein neuronales Netzwerk über­ tragen wird und der Leitstand mit einem Produktionsplanungssystem und/oder Kundenin­ formationssystem und/oder Produktionseinheit Automobilbelackung/-beschichtung für den Datentransfer in Verbindung steht.
9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Produktionsplanungssys­ tem das Transportsystem für die Automobilteiloberflächen steuert und zeitlich taktet.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung und Initialisierung funkgestützt an das winkelabhängig messende Spekt­ ralphotometer und die Computer-Aided-Optische-Datenbank ausgehend von der optischen Neuro-Fuzzy-strukturierten Bilddatenbank erfolgt.
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