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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft allgemein die Kontrolle eines Fahrzeugbauteils
und insbesondere eine Vorrichtung zur Kontrolle eines Fahrzeugbremsenbauteils
und ein Verfahren zum Durchführen
der Kontrolle eines solchen Fahrzeugbremsenbauteils.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle eines Fahrzeugbremsenbauteils,
um das Vorhandensein eines Teilefehlers zu erfassen, und ein Verfahren
zum Durchführen
der Kontrolle.
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Gemäß einer
Ausführungsform
umfasst die Vorrichtung zum Kontrollieren eines Fahrzeugbauteils
eine Kamera mit einem Objektiv, ein Endoskop mit einem ersten Ende
und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende betriebsfähig benachbart
der Kamera angeordnet ist und das zweite Ende in ihm einen Spiegel
angeordnet hat, und eine Lichtquelle zum Zuführen von Licht zu dem Endoskop,
wodurch der Spiegel ein Bild eines Bereichs des zu kontrollierenden
Fahrzeugbauteils zur Kamera reflektiert.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
umfasst die Vorrichtung zum Kontrollieren eines Bremsenbauteils
zum Erfassen des Vorhandenseins eines Teilefehlers eine Kamera mit
einem daran angebrachten Objektiv, ein Endoskop mit einem ersten Ende
und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende betriebsfähig benachbart
zum Objektiv der Kamera angeordnet ist und das zweite Ende in ihm
einen Spiegel nahe einem Bereich des Bremsenbauteils angeordnet
hat, um dadurch das Vorhandensein eines Teilefehlers zu erfassen,
und eine Lichtquelle zum Zuführen
von Licht zu dem Endoskop, wodurch der Spiegel ein Bild des Bereichs
des zu kontrollierenden Bremsenbauteils zur Kamera reflektiert.
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Gemäß einer
noch anderen Ausführungsform
umfasst das Verfahren zur Kontrolle eines Fahrzeugbauteils zum Erfassen
des Vorhandenseins eines Teilefehlers die Schritte des (a) Bereitstellens
eines Fahrzeugbauteils mit einem zu kontrollierenden Bereich, (b)
Bereitstellen eines Sichtsystems mit einer Kamera, die ein Objektiv
hat, einem Endoskop, das ein erstes Ende und ein zweites Ende hat,
wobei das erste Ende betriebsfähig
nahe der Kamera angeordnet ist und das zweite Ende in ihm einen
Spiegel angeordnet hat, und einer Lichtquelle zum Zuführen von
Licht zu dem Endoskop, wodurch der Spiegel ein Bild des zu kontrollierenden
Bereichs des Fahrzeugbauteils zur Kamera reflektiert, (c) Einführens des Endoskops
in das Werkstück,
(d) Betätigens
der Lichtquelle, (e) Betreibens der Kamera zum Aufnehmen des Bildes
des Bereichs des Fahrzeugbauteils, und (f) Verwendens des aufgenommenen
Bildes, um das Vorhandensein eines Teilefehlers in dem Fahrzeugbauteil
zu erfassen.
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Weitere
Vorteile dieser Erfindung werden für Fachleute aus der folgenden
genauen Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich,
wenn diese im Lichte der beigefügten
Zeichnungen gelesen wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Ansicht einer Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Kontrollieren eines Fahrzeugbremsenbauteils.
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2 ist
eine Querschnittsansicht eines Teils des in 1 wiedergegebenen
Fahrzeugbremsenbauteils, die einen Kontrollbereich des Fahrzeugbremsenbauteils
zeigt.
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3 ist
ein Schema einer alternativen Ausführungsform einer Vorrichtung
zum Kontrollieren eines Fahrzeugbremsenbauteils.
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4 ist
ein Flussdiagramm einer Ausführungsform
mit einer Schrittabfolge zum Durchführen des Verfahrens zum Kontrollieren
des in 1 wiedergegebenen Fahrzeugbremsenbauteils.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Unter
Bezugnahme auf die Figuren ist in 1 eine Ausführungsform
eines Sichtsystems oder einer allgemein mit 10 bezeichneten
Vorrichtung zum Kontrollieren eines Teiles wiedergegeben, welches
in dieser Ausführungsform
als ein allgemein mit 12 bezeichnetes Fahrzeugbremsenbauteil
dargestellt ist. In der gezeigten Ausführungsform ist das Fahrzeugbremsenbauteil 12 als
ein Sattel einer Fahrzeugbremse wiedergegeben, der eine für sich bekannte
Dichtungsnut aufweist, die allgemein bei 12A gezeigt ist,
wie am besten aus 2 zu ersehen. Wie im Folgenden
erläutert
werden wird, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel die Vorrichtung 10 vorzugswei se
dazu vorgesehen, die Dichtungsnut 12A des Bremssattels 12 zu
kontrollieren. Obwohl diese Erfindung im Zusammenhang mit dem speziellen
Fahrzeugbremsenbauteil erklärt
werden wird, welches hier dargestellt und beschrieben ist, versteht
es sich jedoch, dass diese Erfindung zur Kontrolle anderer Bereiche
oder Abschnitte des Bremssattels 12 und/oder zur Kontrolle
anderer Fahrzeugbremssystembauteile verwendet werden kann. Ferner
kann die Erfindung zum Kontrollieren anderer, nicht bremsenzugehöriger Fahrzeugbauteile
verwendet werden, wie etwa für
Bauteile des Fahrzeuglenkungssystems, der Fahrzeugaufhängung, der
Insassensicherheits- und Rückhaltesysteme,
Karosseriesteuerungssysteme und Motorsysteme, falls gewünscht. Darüber hinaus
kann die Erfindung dazu eingesetzt werden, falls gewünscht andere
nicht fahrzeugbezogene Bauteile zu kontrollieren.
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Wie
hier gezeigt ist in der dargestellten Ausführungsform die Vorrichtung 10 vorzugsweise
ein elektronisches Sichtsystem und enthält eine Kamera 14,
ein Objektiv 16, eine Lichtquelle 18 und ein Endoskop 20.
Bei der in 1 wiedergegebenen Ausführungsform
ist die Vorrichtung 10 in einer allgemein vertikal gestapelten
Anordnung ausgerichtet, mit der Kamera 14 und dem Objektiv 16 durch
geeignete Mittel (nicht dargestellt) gehalten ganz oben, dem durch geeignete
Mittel (nicht dargestellt) gehaltenen Endoskop 20 unterhalb
der Kamera 14, und der durch geeignete Mittel (nicht dargestellt)
gehaltenen Lichtquelle 18 an dem oder um das Endoskop 20.
Alternativ kann die spezielle Ausrichtung oder Anordnung einer oder
mehrerer der Komponenten Kamera 14, Objektiv 16,
Lichtquelle 18, Endoskop 20 und des Teils 12 falls
gewünscht
anders als dargestellt sein.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Kamera 14 vorzugsweise ein CCD-basierter Bildsensor (Halterung, Prozessor,
Speicher und Sensor alles in einer Einheit, wie etwa von der Cognex Coperation
hergestellt). Geeignete Kameras können die Modelle Legend 530M
und Legend 540M sein. Alternativ kann die Art, die Ausführung und/oder
der Aufbau der Kamera 14 falls gewünscht anders als dargestellt
und beschrieben sein.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Objektiv 16 vorzugsweise ein Industrieobjektiv mit
fester Brennweite und fixierbarer Blendenöffnung mit einem sogenannten "C-Mount" Anschluss. Ein geeignetes
Objektiv kann ein 8 mm Modell 23FM08-L, ein 16 mm Modell 23FM16-L
und ein 25 mm Modell 23FM25-L der Firma Tamron sein. Alternativ
kann die Art, die Ausführung
und/oder der Aufbau des Objektivs 16 falls gewünscht anders
als dargestellt sein.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
ist die Lichtquelle 18 vorzugsweise eine LED-Ringleuchte, die
an einem Schaft 20A des Endoskops 20 lose befestigt
oder von ihm getragen ist. Insbesondere kann die Lichtquelle 18 48
LEDs angeordnet in zwei konzentrischen Kreisen umfassen. Vorzugsweise
sind die LEDs 24 Volt Gleichstromdauerbetrieb nicht diffuse
weiße
LEDs. Geeignete LEDs werden von der Firma North East Robotics mit
der Teilenummer 010-6048 4 0 hergestellt. Alternativ kann die Art,
die Ausführung
und/oder der Aufbau der Lichtquelle 18 falls gewünscht anders
als dargestellt und beschrieben sein. Beispielsweise könnte die
Lichtquelle eine nicht auf LEDs basierende Lichtquelle sein, etwa
eine Hochfrequenzfluoreszenzlichtquelle, allerdings sind LEDs aufgrund
der Qualität
der Bilder bevorzugt, die sie der Kamera ermöglichen aufzunehmen.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Endoskop 20 vorzugsweise ein geeignet ausgeführtes, starres
optisches Gerät
und umfasst an einem ersten Ende desselben einen Schaftabschnitt 20A,
ein Sehrohr 20B an seinem entgegengesetzten Ende und dazwischen
ein Gehäuseteil 20C.
Vorzugsweise ist die Konstruktion des Sehrohrs 20B des
Endoskops 20 speziell für
jede Anwendung ausgeführt, d.h.
die Konstruktion ist entsprechend dem speziellen zu kontrollierenden
Teil ausgeführt.
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In
der dargestellten Ausführungsform
ist das gesamte Endoskop 20 vorzugsweise als eine einstückige Einheit
aus einem hoch polierten Acrylmaterial gebildet. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel
umfasst das Sehrohr 20B einen Spiegel 22 (oder
eine andere geeignete Bildreflektionseinrichtung), der nahe dessen
entferntem Ende darin angeordnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Spiegel 22 vorzugsweise ein konisch geformter Spiegel
und ist als Teil des Endoskops selbst aus dem hoch polierten Acrylmaterial
gebildet. Alternativ können
die Art, die Ausführung
und/oder der Aufbau des Endoskops 20 und/oder des Spiegels 22 falls
gewünscht anders
als dargestellt und beschrieben sein. Beispielsweise können das
Endoskop 20 und/oder der Spiegel 22 aus einem
anderen geeigneten Material oder Materialien gebildet sein und/oder
können
aus zwei oder mehreren separaten Komponenten gebildet sein, die
zusammengebaut werden, um das Teil zu bilden. Auch kann das Endoskop 20 separat
vom Spiegel 22 aus einem ersten geeigneten Material bestehen
und der Spiegel kann aus einem zweiten geeigneten reflektierenden
Material gebildet sein.
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Die
Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung kann dazu verwendet
werden, Teile zu inspizieren, um das Vorhandensein eines Teilefehlers
festzustellen. Im Fall des Bremssattels 12 werden beispielsweise
die Gussteile für
die Bremssattel spanend bearbeitet, kontrolliert, gewaschen, erneut
kontrolliert und dann zusammengebaut.
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Die
spanende Bearbeitung schließt
das Verwenden geformter Einsätze
zum Erzeugen der Dichtungsnut 12A (wie am besten aus 2 ersichtlich) am
Innendurchmesser (ID) einer Sattelbohrung 12B ein. Beim
Zusammenbauvorgang des Sattels werden dem Sattel 12 Bauteile
hinzugefügt,
typischerweise ein Kolben (nicht gezeigt), eine Dichtung (nicht
gezeigt) und ein Paar Bremsklötze
(nicht gezeigt). Die Dichtung wird in die Dichtungsnut 12A der
Sattelbohrung 12B eingesetzt, um Bremsflüssigkeit
daran zu hindern, am Kolben vorbei auszutreten. Ein Problem, welches
in diesem Zusammenhang auftreten kann, ist das Versagen des Wasch-
und Kontrollvorgangs zum Entfernen aller Metallspäne aus der
Dichtungsnut 12A. Wenn das passiert, dann wird eventuell
die Kolbendichtung über
solchen verbleibenden Spänen angeordnet.
Die Unversehrtheit der Dichtung wird durch Anlegen von Luftdruck
und Überwachen
der Druckabfallrate getestet. Es ist möglich, dass die Dichtung unter
den Testbedingungen einwandfrei funktioniert, wenn ein kleiner Span
oder kleine Späne vorhanden
sind. Die kleinen Metallspäne
können
jedoch dazu führen,
dass aus der Bremszange im statischen Zustand Bremsflüssigkeit
austritt, wenn sie vom Erstausrüster
in einem Fahrzeug verbaut worden ist.
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Die
Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung stellt eine zuverlässige Möglichkeit
bereit, diesen Zustand zu kontrollieren und verringert oder beseitigt
dieses Problem. Insbesondere verwendet eine Ausführungsform der Erfindung die
Kamera 14 und zugehörige
Software mit dem Objektiv 16, der Lichtquelle 18 und
dem Endoskop 20 dazu, dass fragliche Teil zu kontrollieren.
Es wird auch angenommen, dass die absichtliche Überbelichtung des Teilebilds bevorzugt
sein kann, um die Fähigkeit
der Kamera zu verbessern, einen Span oder Fremdkörper darin bis ungefähr zur Größe eines
menschlichen Haares oder ungefähr
0,5 mm2 zu erfassen.
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Gemäß einem
bevorzugten Verfahren der Erfindung wird der Sattel oder das zu
kontrollierende Teil 12 der Kamera 14 mit dem
Objektiv 16, der Lichtquelle 18 und dem Endoskop 20 zugeführt. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Endoskop 20 ein hoch poliertes Acrylmaterial mit
einem konischen Spiegel 22 an dessen entferntem Ende. Licht
von der Lichtquelle 18 wird durch das Endoskop 20 und
in die Bohrung 12B des zu kontrollierenden Sattels 12 geleitet.
Ein Bild wird dann von dem konischen Spiegel 22 reflektiert
und in der Kamera 14 und ihrer zugehörigen Betriebssoftware aufgenommen.
Das Bild wird dann mittels der Software (wie etwa Frameworks 2.7.4)
analysiert, um festzustellen, ob Späne oder andere Fremdkörper sich
innerhalb der Bohrung 12B des Sattels 12 und insbesondere – bei diesem
Ausführungsbeispiel – innerhalb
der Dichtungsnut 12A des Sattels 12 befinden.
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Ein
Verfahren zur Kontrolle eines Teils, etwa des Bremssattels 12,
kann die folgenden, in 4 wiedergegebenen Schritte umfassen.
In einem Schritt 30 wird der Sattel oder das Teil 12 der
Vorrichtung 10 zugeführt.
In diesem Beispiel wird der Sattel 12 zunächst unter
Benutzung ausgewählter
maschinell bearbeiteter Lokalisierungsflächen in einer gewünschten
Stellung festgeklemmt. Sodann wird in einem Schritt 32 das
Endoskop 20 in den Sattel 12 eingeführt, so
dass das Sichtsystem, d.h. die Kamera 14, das Objektiv 16,
die Lichtquelle 18 und das Endoskop 20, ein brauchbares
Bild der Dichtungsnut 12A des Sattels 12 aufnehmen
kann. Vorzugsweise wird im Schritt 32 die Vorrichtung 10 zur
Bewegung an einer Spannvorrichtung (nicht gezeigt) gehalten, mit der
das Endoskop 20 in eine vorbestimmte Stellung bezüglich des
zu inspizierenden Teils orientiert oder gebracht werden kann.
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Als
nächstes
wird in einem Schritt 34 die Lichtquelle 18 betätigt und
in einem Schritt 36 wird das Bild von der Kamera 14 aufgenommen
oder gespeichert. Anschließend
wird in einem Schritt 38 das Bild vorzugsweise analysiert
(vorzugsweise unter Verwendung geeigneter Algorithmen oder anderer geeigneter
Mittel), um dadurch die Dichtungsnut 12A auf das Vorhandensein
von Fremdkörpern
oder unerwünschter
Partikel (d.h. Metallspäne)
zu untersuchen. Daraufhin kann in einem Schritt 40 eine
geeignete Einrichtung wie etwa eine programmierte elektronische
Steuerungseinrichtung basierend auf vorbestimmten Kriterien oder
anderen Faktoren einen "in
Ordnung"-Code oder "nicht in Ordnung"-Code diesem Teil
zuweisen, d.h. das Teil zulassen oder zurückweisen. Vorzugsweise wird
dieses Verfahren automatisch und elektronisch durchgeführt, jedoch
können
einer oder mehrere Verfahrensschritte falls gewünscht manuell durchgeführt werden.
Beispielsweise könnte
die Lichtquelle 18 manuell betätigt werden, die Kamera 14 könnte manuell
betätigt
werden, um das Bild aufzunehmen, und/oder das Bild könnte falls gewünscht manuell
ausgewertet werden. Ferner kann die obige Abfolge von Schritten
zur Kontrolle von Sätteln 12 mit
zwei Bohrungen unter Verwendung einer einzigen Vorrichtung 10 wiederholt
werden, um beide Bohrungen des Sattels 12 zu inspizieren,
bevor diesem Teil eine "bestanden"- oder "nicht bestanden"-Kennzeichnung zugewiesen
wird.
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Ein
Vorteil der Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
besteht darin, dass es möglich ist,
einen Span oder anderen Fremdkörper
von ungefähr
0,5 mm2 Größe in einem gewünschten
Bereich der Dichtungsnut 12A festzustellen. Wie in 2 dargestellt,
ist im gezeigten Ausführungsbeispiel
die Vorrichtung 10 vorzugsweise dazu in der Lage, Späne oder
Fremdkörper
zumindest in den Bereichen A und B der Dichtungsnut 12A zu
erfassen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
wird von der Vorrichtung 10 vorzugsweise nicht verlangt,
Späne auf "dunklen" Oberflächen des Teils
zu erfassen. Der Begriff "dunkle
Oberflächen" meint Flächen, wo
der Winkel am Teil einen Schatten erzeugt, der es nicht erlaubt,
ein Bild eines Objekts mittels der Kamera aufzunehmen, beispielsweise
in der "Spanbrecher"-Nut (chip breaker groove) 12C der
Bohrung 12B in 2.
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Alternativ
kann die Vorrichtung 10 so ausgelegt sein, dass sie dazu
in der Lage ist, Späne
oder Fremdkörper
auf anderen ausgewählten
Teilen oder Bereichen des Sattels 12 zu erfassen, einschließlich solcher
dunkler Oberflächen,
falls gewünscht.
Eine geeignete Vorrichtung ist z.B. schematisch in der in 3 dargestellten
Ausführungsform
wiedergegeben und verwendet gleiche Bezugszeichen ergänzt um einen
Strich, um einander entsprechende Teile im Vergleich zu der Vorrichtung
aus 1 zu bezeichnen. Wie dort gezeigt, umfasst in
dieser Ausführungsform
die Vorrichtung 10' eine
Kamera 14',
ein Objektiv 16',
eine Lichtquelle 18' und
ein mehrteiliges, gewinkeltes Endoskop 20'. Ferner kann die Vorrichtung 10' mehr als eine
Kamera 14, ein Objektiv 16, eine Lichtquelle 18,
ein Endoskop 20 und/oder einen Spiegel 22 enthalten,
um es zu gestatten, geometrisch komplex geformte Abschnitte und/oder mehr
als einen Bereich des Teils mit der Vorrichtung zu inspizieren.
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Wie
vorstehend erläutert
kann die vorliegende Erfindung, obwohl sie als vorzugsweise zum
Kontrollieren der Dichtungsnut 12A eines Bremssattels 12 eingesetzt
beschrieben und dargestellt worden ist, dazu verwendet werden, jegliche
anderen Abschnitte oder Bereiche des Bremssattels 12 zu
inspizieren und/oder kann im Zusammenhang mit der Kontrolle anderer
Fahrzeugbremssystembauteile eingesetzt werden. Die Erfindung kann
auch zum Kontrollieren anderer, nicht bremsenbezogener Fahrzeugbauteile eingesetzt
werden, wie etwa für
Teile des Fahrzeuglenkungssystems, der Fahrzeugaufhängung, von
Insassensicherheits- und Rückhaltesystemen,
Karosseriesteuerungssystemen (Body Control Systems) und Motorsystemen,
falls gewünscht.
Schließlich kann
die Erfindung falls gewünscht
zum Kontrollieren anderer, nicht fahrzeugbezogener Bauteile verwendet
werden.
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Das
Prinzip und die Funktionsweise dieser Erfindung sind anhand verschiedener
Ausführungsformen
beschrieben und dargestellt worden. Es versteht sich jedoch, dass
die Erfindung anders als speziell erklärt und dargestellt praktiziert
werden kann, ohne den Schutzbereich der anhängenden Ansprüche zu verlassen.