DE102007014062A1

DE102007014062A1 - Verfahren und Einrichtung zum berührungslosen Erfassen einer Einbaulage eines Bauteils

Info

Publication number: DE102007014062A1
Application number: DE102007014062A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm LÜDEKER
Original assignee: Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Current assignee: Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-03-21
Publication date: 2008-07-31
Also published as: WO2008092430A2; DE112008000280A5; WO2008092430A3

Abstract

Offenbart wird ein Verfahren und eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens, mittels dessen eine Einbaulage eines Bauteils, beispielsweise eines Gitternetzes aus Kunstfaser, berührungslos erfasst wird, wobei das Bauteil zunächst mittels eines gepulsten Messstrahls entlang einer vorbestimmten Messspur abgetastet wird. Das vom Bauteil reflektierte und aufgrund der Regelmäßigkeit der Gitterstruktur modulierte Signal wird erfasst und im Hinblick auf die geometrischen Konstanten des Bauteils ausgewertet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum berührungslosen Erfassen einer Einbaulage eines aus einem Gitternetz, einem Gewebe, einer etwa regelmäßigen Raum- oder Flächenstruktur oder ähnlichem ausgebildeten Bauteils sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Verkleidungen von Airbags sind üblicherweise mit Sollbruchstellen ausgeführt, entlang denen beim Expandieren des Airbags die Verkleidung gezielt gebrochen wird, um eine Verletzung der Fahrzeuginsassen zu vermeiden. Dabei werden die Verkleidungsteile üblicherweise auf einem Gewebematerial aufgebracht, das die Sollbruchstellen übergreift und somit ein unkontrolliertes Bewegen von Verkleidungsteilen verhindert.
Ein Problem bei der Montage des Airbags ist, die korrekte Positionierung dieser Gewebestruktur zu kontrollieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum berührungslosen Erfassen der Einbaulage derartiger Bauteile und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Einrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens des durch Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Einrichtung durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 8 gelöst.
Erfindungsgemäß wird die Einbaulage des Bauteils, d. h. beispielsweise eines Gitternetzes aus Kunstfaser, berührungslos erfaßt, wobei das Bauteil zunächst mittels eines gepulsten Messstrahls entlang einer vorbestimmten Messspur abgetastet wird. Das vom Bauteil reflektierte und aufgrund der Regelmäßigkeit der Gitterstruktur modulierte Signal wird erfaßt und im Hinblick auf die geometrischen Konstanten des Bauteils ausgewertet.
Das heißt, bei den erfindungsgemäßen Verfahren macht man sich die regelmäßige Raum- oder Flächenstruktur des Bauteils zunutze und erfaßt die Modulation eines Messstrahls aufgrund dieser regelmäßigen Strukturen.
Abweichungen beispielsweise in der Gitterstruktur oder in der Einbaulage lassen sich auf diese Weise äußerst einfach erfassen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Fast-Fourier-Transformation verwendet, um die reflektierten Signale in einen mathematischen Frequenzraum zu transformieren. Das erhaltene, transformierte Signal wird dann einer Spektralanalyse unterzogen, wobei die spektralen Bänder Gittereigenschaften des Bauteils wiedergeben.
Die Messqualität lässt sich weiter verbessern, wenn der vorbeschriebenen aktiven Messung eine passiven Messung zugeordnet ist, bei der die reflektierten Signale aufgrund des Umgebungslichtpegels erfasst werden – das heißt, bei dieser passiven Messung ist die Lichtquelle für die aktive Messung abgeschaltet. Durch die zweistufige Messung mit einem aktiven und einem passiven Messvorgang kann das Messsystem unabhänig von eventuell auftretenden Beleuchtungsbedingungen eingesetzt werden.
Die Messspuren lassen sich entlang unterschiedlicher Messrichtungen, beispielsweise in entgegengesetzten Richtungen abfahren, so dass aus den Signalen Hinweise auf die Asymmetrie des Bauteils oder dessen Einbaulage gewonnen werden können.
Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn die Positions- und Geschwindigkeitsdaten der Messspur erfasst werden, wobei ein Geräteträger beispielsweise über eine CNC-Einheit verfahren wird. Diese Positions- und Geschwindigkeitsdaten werden dann mit den erhaltenen Signalen korreliert.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Im Bereich von Sollbruchstellen, insbesondere im System des Beifahrerairbag stellt ein in die Trägerstruktur eingearbeitetes oder aufgeklebtes mehr oder weniger grobes Gitternetz aus Kunstfaser sicher, das im Falle eines Auslösens der Pyrotechnischen Mittel und damit des Aufbrechens der Trägerstruktur, die abgerissenen Teile/Komponenten fest mit dem Träger verbunden bleiben (Scharnierwirkung).
Die Qualität dieses Integrationsvorgang soll überwacht werden nach folgenden Kriterien:

1. Einbau des Gitternetz erfolgt/nicht erfolgt.
2. Die Einbaurichtung ist korrekt/nicht korrekt (z. B. schräger Einbau)
3. Die Einbauqualität ist korrekt/nicht korrekt (z. B. Auffaltungen, Fehlstellen etc.)

Realisierung
Ein aktives optisches gepulstes Messsystem tastet entlang einer definierten Messspur die Aufbringung des Gitternetz ab, wobei sich jede Einzelmessung aus einer Sequenz von zwei Teilmessungen zusammensetzt (einer passiven Messung bei welcher die Lichtquelle abgeschaltet ist und somit der Umgebungslichtpegel gemessen wird und einer aktiven Messung bei welcher das individuelle "aktive" Reflexionsverhalten an jeder Messposition erfasst wird.). Das abfahren der Messspur geschieht mit durch einen CNC gesteuerten Geräteträger welcher die Spur abfährt. Die Positions- oder Geschwindigkeitswerte des CNC Geräteträger werden mit den Messwerten des Messsystem gemäß diesem Vorschlag "fusioniert", so das sich ein zeitlich bzw. räumlich korrelierter Datensatz bzgl. des Reflexionsverhalten entlang der Messspur ergibt.
Da die Gitterstruktur "regelmäßig" auf dem Geräteträger aufgebracht sein soll ergibt sich eine periodische Modulation des gewonnenen Signals welches abhängig ist von der Gitterkonstante des Gewebe (Netzweite), der Orientierung des Gitter und der Qualität (Regelmäßigkeit) des Netz.
Zur Bewertung wird der Datensatz einer sog. "Fast-Fourier-Transformation" (FFT) unterzogen und damit das zeit-raum-korrelierte Signal in einen mathematischen Frequenzraum transformiert und dort einer Spektralanalyse unterzogen.
Die Gitternetzeigenschaften werden durch charakteristische spektrale Bänder in diesem Frequenzraum bestimmt.

1. Die Lage der Bänder definiert die Gitterkonstante
2. bei Vermessung zweier Messspuren unter apriori gleichen Gitterverhältnissen (Gitterkonstanten) aber unterschiedlicher Spurrichtungen (z. B. diagonal von "Unten- Links" nach "Oben-Rechts" bzw. "Unten-Rechts" nach "Oben-Links" bei vorausgesetzter symmetrischer Aufbringung des Gitternetz) führt zu deckungsgleichen spektralen Verteilungen. Jede Verschiebung gegeneinander ist ein Maß für die Asymmetrie des Einbau (Einbauqualität).
3. Die Bandbreite der Einzelnen Spektrallinien definiert die "Periodizität" des Gitternetz (Fehlstellen, Verwerfungen, etc. führen zu einer spektralen Verbreiterung der einzelnen Bänder).

Die anzuwendenden Qualitätskriterien (Ausschlusskriterien) werden durch eine entsprechende Referenzmessung bestimmt.
Durch die zweistufige Messung (passiv/aktiv) wird das Messsystem unabhängig von evtl. auftretenden Beleuchtungsbedingungen einsetzbar.
Weitere Vorteile des Systems sind

– praktisch keine Kontrastanfälligkeit
– geringe Instandhaltungskosten
– geringe Verschmutzungsanfälligkeit
– abtasten von Netzteilen innerhalb des Verstärkungsrahmen möglich
– flexibler Einsatz, auch für andere Modellreihen.

Arbeitsablauf
Die gespritzte I-Tafel wird mit einem Roboter aus der Spritzgussmaschine entnommen und dem Messsystem zugeführt. Um mögliche Toleranzen des Multigreifers auszugleichen wird die I-Tafel gegen spezielle Anschläge gefahren und somit positioniert. Dadurch wird verhindert, dass das Objekt verdreht oder in unterschiedlichen Abständen (X, Y, Z) zum Messsystem bewegt wird. Anschließend werden die 4 Messköpfe mittels Linearschlitten mit konstanter Geschwindigkeit vorbeigefahren. Die Start- und Stoppinformationen erhält das Messsystem von der Spritzgussmaschine. Der Ausgabewerte i. O. bzw. n. i. O. werden von dem Messgerät an die Steuerung der Anlage weitergegeben. Zusätzlich werden die Daten im Messsystem abgespeichert. Eine Digitalkamera macht als Nachweis von jedem Messobjekt ein Foto, dass ebenfalls abgespeichert wird. Bei i. O. wird die I-Tafel dem nächsten Produktionsschritt zugeführt, bei n. i. O. wird das Objekt automatisch zerstört. In regelmäßigen Abständen wird eine Prüfmittelüberwachung durchgeführt (mit Ausdruck). Bei Nichtbestehen wird die Anlage automatisch ausgeschaltet.

Claims

Verfahren zum berührungslosen Erfassen einer Einbaulage eines aus einem Gitternetz oder einer etwa regelmäßigen Raum- oder Flächenstruktur oder ähnlich ausgebildeten Bauteils mit den Schritten: – Abtasten des eingebauten Bauteils mittels eines ersten gepulsten Messtrahls entlang einer Messspur, – Erfassen des vom Bauteil reflektierten, modulierten Signals und – Auswerten des Signals im Hinblick auf geometrische Konstanten des Bauteils, wie Gitterkonstante des Bauteils, Orientierung des Bauteilgitters und Regelmäßigkeit des Bauteilgitters
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die Signale mittels Fast-Fourier-Transformation in einen mathematischen Frequenzraum transformiert und einer Spektralanalyse unterzogen werden, wobei spektrale Bänder in diesem Frequenzraum die Gittereigenschaften des Bauteils wiedergeben.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei der Messung mit einem gepulsten Messstrahl eine passive Messung zugeordnet ist, bei der Signale aufgrund des Umgebungslichtpegels erfaßt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei Messpuren entlang unterschiedlicher Richtungen vermessen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei Positions- und Geschwindigkeitsdaten der Messspur erfaßt und mit den Signalen korreliert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüchen, wobei ein Ausschußsignal abgegeben wird, wenn die Messsignale ausserhalb bauteilspezifischer Toleranzen liegen.
Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Bauteil ein Scharniergewebe eines Airbags ist.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Geräteträger, auf dem ein Sender zur Abgabe von Messstrahlen und ein Empfänger für vom Bauteil reflektierte Signale angeordnet ist.
Einrichtung nach Patentanspruch 8, mit einer Auswerteeinheit zum Transformieren der empfangenen Signale in einen mathematischen Frequenzraum und zur Durchführung einer Spektralanalyse mit diesen transformierten Daten.
Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Geräteträger numerisch gesteuert entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn bewegbar ist.