DE102007021154A1

DE102007021154A1 - Prüfeinrichtung

Info

Publication number: DE102007021154A1
Application number: DE200710021154
Authority: DE
Inventors: Bernd Rosskopf
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2007-05-05
Filing date: 2007-05-05
Publication date: 2008-11-13

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung (1) zur Erfassung von Oberflächenfehlern, insbesondere von Lunkern, auf relativ zur Prüfeinrichtung (1) bewegten Prüfobjekten (2). Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Prüfeinrichtung (1) eine zumindest zwei Sensoren (3, 3') umfassende Sens') so angeordnet und ausgerichtet sind, dass sie die gesamte zu prüfende Oberfläche (5) des Prüfobjektes (2) sowie einen zumindest geringfügig darüber hinausgehenden Randbereich erfassen. Weiter sind die Sensoren (3, 3') so ausgebildet, dass sie einen Rand des Prüfobjektes (2) erkennen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung zur Erfassung von Oberflächenfehlern, insbesondere von Lunkern, auf relativ zur Prüfeinrichtung bewegten Prüfobjekten, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2004 061 338 A1 ist eine Vorrichtung zur automatischen Bauteilprüfung bekannt, welche die Position eines auf einem zu prüfenden Objekt angeordneten Prüfsensors erfasst.
Aus der DE 102 51 295 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung der Oberflächenbeschaffenheit von Objekten bekannt, bei dem das Objekt bestrahlt wird, die Strahlung vom Objekt reflektiert wird und ein Sensor entweder die diffus zurück gestreute oder die spiegelreflektierte Strahlung erfasst, so dass über das Reflexionsverhalten auf die Oberflächenbeschaffenheit geschlossen werden kann.
Aus der DE 690 05 612 T2 sind ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Qualitätskontrolle von Gegenständen bekannt. Bei dem Verfahren wird entweder die Vorrichtung oder das zu prüfende Objekt während des Prüfvorganges um eine zur Prüfoberfläche senkrecht stehende Achse verdreht.
Schließlich ist aus der DE 295 21 937 U1 eine Prüfeinrichtung zur Erfassung von Oberflächenfehlern auf relativ zur Prüfeinrichtung bewegten Prüfobjekten, beispielsweise Stoffbahnen bekannt. Hierbei wird die Oberfläche des zu prüfenden Objektes bildlich aufgezeichnet und ausgewertet.
Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine gattungsgemäße Prüfeinrichtung funktionell zu verbessern, so dass sie insbesondere in der Lage ist, voneinander getrennt zu prüfende Objekte einzeln zu erfassen und deren Oberfläche komplett, das heißt insbesondere in einem einzigen Prüfschritt, zu prüfen.
Gelöst wird dieses Problem durch eine gattungsgemäße Prüfeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen dieser erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, dass die Prüfeinrichtung mehrere, zumindest jedoch zwei Sensoren zur Erfassung von Oberflächenfehlern aufweist, welche Bestand teil wenigstens einer Sensoranordnung sind und wobei die Sensoren der Sensoranordnung nicht nur die gesamte zu prüfende Oberfläche des Prüfobjektes, sondern auch einen zumindest geringfügig darüber hinausgehenden Randbereich erfassen, wobei die Sensoren zusätzlich so ausgebildet sind, dass sie einerseits Oberflächenfehler und andererseits einen Rand des Prüfobjektes erkennen. Hierdurch bietet die Prüfeinrichtung die Möglichkeit, eine kontinuierliche Prüfung von Prüfobjekten durchzuführen, welche beispielsweise auf einem Art Förderband an der Prüfeinrichtung vorbeibewegt werden, wobei die erfindungsgemäß angeordneten und ausgerichteten Sensoren einerseits Oberflächenfehler der Prüfobjekte erkennen und andererseits eine genaue Unterscheidung zwischen den einzelnen Prüfobjekten zulassen, da sie gleichzeitig die Grenzen der einzelnen zu prüfenden Objekte detektieren.
Zweckmäßig kann sich ein Erfassungsbereich eines Sensors zumindest in einem Erfassungsrandbereich mit einem Erfassungsrandbereich eines benachbarten Sensors überlagen. Dies gewährleistet, dass die gesamte zu prüfende Oberfläche des Prüfobjektes während des Prüfvorganges aufgenommen und geprüft wird. Dabei sind die einzelnen Sensoren selbstverständlich so angeordnet, dass eine gegenseitige Beeinflussung, insbesondere eine negative Beeinflussung, ausgeschlossen werden kann. Durch die überlappende Anordnung der einzelnen Sensoren ist zudem ein „Durchschlupfen" von Fehlstellen zwischen einzelnen Erfassungsbereichen benachbarter Sensoren ausgeschlossen, wodurch die Prüfqualität deutlich verbessert werden kann. Eine derartige Überlappung kann aber auch lediglich die Relativbewegung von Prüfkörper und Sensoranordnung gegeben sein, wobei eine entsprechend ausgebildete Rechnereinrichtung dies ausgleichen kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung umfasst die Prüfeinrichtung zumindest zwei Sensoranordnungen, welche in Bewegungsrichtung des Prüfobjektes nacheinander angeordnet sind. Eine derartige Anordnung der einzelnen Sensoranordnungen erhöht ebenfalls die Qualität der Prüfung, wobei denkbar ist, dass die einzelnen nacheinander angeordneten Sensoranordnungen unterschiedliche Empfindlichkeiten aufweisen, so dass beispielsweise unterschiedlich feine Oberflächenfehler mit den jeweiligen Sensoranordnungen detektierbar sind.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt eine erfindungsgemäße Prüfeinrichtung zur Erfassung von Oberflächenfehlern.
Entsprechend 1 weist eine erfindungsgemäße Prüfeinrichtung 1 zur Erfassung von Oberflächenfehlern, insbesondere von Lunkern, auf relativ zur Prüfeinrichtung 1 bewegten Prüfobjekten 2 eine zumindest zwei Sensoren 3, 3' umfassende Sensoranordnung 4 auf. Die gemäß 1 dargestellten Prüfobjekte 2 sind dabei hinsichtlich ihrer Form und Größe rein exemplarisch zu verstehen, so dass auch andere geometrische Formen von Prüfobjekten 2, beispielsweise runde Formen, geprüft werden können.
Wie der 1 zu entnehmen ist, sind die exemplarisch auf der Sensoranordnung 4 angeordneten Sensoren 3, 3' so ausgerichtet, dass sie die gesamte zu prüfende Oberfläche 5 des Prüfobjektes 2 sowie einen zumindest geringfügig darüber hinausgehenden Randbereich erfassen können. Die geometrischen Abmessungen der Prüfobjekte 2 sind somit zumindest geringfügig kleiner als ein durch die Sensoren 3, 3' beziehungsweise die Sensoranordnung 4 erfasster Prüfbereich. Anders ist dies insbesondere bei kreisförmigen Prüfobjekten und kreisförmig angeordneten Sensoren.
Selbstverständlich sind die einzelnen Sensoren 3 innerhalb der Sensoranordnung 4 so zueinander angeordnet, dass sich die einzelnen Sensoren 3 nicht gegenseitig beeinflussen.
Die Sensoren 3 sind gemäß der Darstellung in 1 in eine im wesentlichen horizontale Fläche 6 integriert, über welche die zu prüfenden Objekte 2 bewegt werden. Denkbar ist hierbei, dass die Fläche 6 nicht gezeigte Gleitelemente, wie beispielsweise Kugeln, aufweist, die eine zumindest reibungsreduzierte Bewegung der zu prüfenden Objekte 2 über die Fläche 6 ermöglichen. Zusätzlich oder alternativ ist vorstellbar, dass in die Fläche 6 Gasauslassöffnungen 7 integriert sind, welche ein Gas-, insbesondere ein Luftpolster erzeugen, von welchem die Prüfobjekte 2 während des Prüfvorganges getragen werden. Die Gasauslassöffnungen 7 sind dabei vorzugsweise als Luftdüsen ausgebildet und werden mit Pressluft betrieben.
Selbstverständlich ist auch die Anordnung der Fläche 6 gemäß der 1 rein exemplarisch zu verstehen, so dass beispielsweise eine weitere, nicht gezeigte, im wesentlichen horizontale Fläche oberhalb und beabstandet zur Fläche 6 angeordnet sein kann, so dass die zu prüfenden Objekte 2 beidseitig geprüft werden können. Denkbar ist auch, dass die Sensoren 3 in zumindest eine im wesentlichen vertikale Fläche integriert sind, an welcher die zu prüfenden Objekte 2 vorbeibewegt werden oder vorbeifallen. Um die Qualität der Prüfung verbessern zu können, ist auch denkbar, dass mehrere Sensoranordnungen 4 in Bewegungsrichtung 8 des Prüfobjektes 2 nacheinander angeordnet sind, wobei die nacheinander angeordneten Sensoranordnungen 4 beispielsweise abwechselnd horizontal beziehungsweise vertikal ausgerichtet sind, so dass eine vorzugsweise allseitige Prüfung der Prüfobjekte 2 ermöglicht wird.
Zur Auswertung der von den Sensoren 3, 3' erfassten Signale sind diese über entsprechende Verbindungsleitungen 9 mit einer Auswerteeinrichtung 10 verbunden.
Wie eingangs erwähnt, sind die Sensoren 3, 3' der Sensoranordnung 4 so angeordnet und ausgerichtet, dass die gesamte zu prüfende Oberfläche 5 des Prüfobjektes 2 sowie einen zumindest geringfügig darüber hinausgehenden Randbereich erfassen, wobei die Sensoren 3, 3' zusätzlich so ausgebildet sind, dass sie einen Rand des Prüfobjektes 2 erkennen. Somit ist mit der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung 1 nicht nur die Detektion von Oberflächenfehlern, sondern auch eine Detektion der geometrischen Abmessung der Prüfobjekte 2 möglich, so dass die Prüfeinrichtung 1 zusätzlich beispielsweise zur Überprüfung der Maßgenauigkeit der Prüfobjekte 2 einsetzbar ist. Auf jeden Fall können durch die so ausgebildeten und angeordneten Sensoren 3, 3' aber einzelne Oberflächendaten einzelnen Prüfobjekten 2 eindeutig zugeordnet werden, wobei dies auch bei einer hohen Prüfgeschwindigkeit der einzelnen Prüfobjekte 2 gewährleistet bleibt. Die Anordnung der einzelnen Sensoren 3, welche vorzugsweise als Gleichteile ausgebildet sind, um Herstellungskosten der Prüfeinrichtung 1 zu senken, ist dabei gemäß der 1 rein exemplarisch zu verstehen, so dass insbesondere eine rasterartige oder eine kreisförmige Anordnung der einzelnen Sensoren 3, 3' auf der Fläche 6 beziehungsweise sternförmig angeordnete Sensoren 3 bei zylindrischen Prüfkörpern denkbar sind.
Um darüber hinaus die Prüfqualität der Prüfeinrichtung 1 weiter steigern zu können, überlappt sich ein Erfassungsbereich eines Sensors 3 zumindest in einem Erfassungsrandbereich mit einem Erfassungsrandbereich eines benachbarten Sensors 3', so dass keine Oberflächenstelle auf der zu prüfenden Oberfläche 5 unerfasst bleibt.
Die Auswerteeinrichtung 10 verarbeitet die eingehenden Signale der einzelnen Sensoren 3, wobei bestimmte Algorithmen verwendet werden können, um beispielsweise Kanten der einzelnen Prüfobjekte 2 sowie zu detektierende Fehler zu unterscheiden. Ebenso können die einzelnen Sensoren 3 so angeordnet sein, dass eine Detektionsgrenze (Schaltschwelle) aufgrund einer Empfindlichkeitskurve der einzelnen Sensoren 3 der minimalen Größe der zu detektierenden Fehlstellen entspricht. Dies ist insbesondere bei Näherungsschaltern der fall, bei welchen der Abstand zum Prüfobjekt entscheidend ist für die Detektion einer Fehlstelle mit einer bestimmten Größe.
Ebenfalls ist denkbar, dass eine Auswertefrequenz so gewählt ist, dass sie höher ist als die Prüffrequenz der Prüfobjekte 2. Ebenso kann die Auswerteeinrichtung 10, insbesondere bei in Bewegungsrichtung 8 mehrfach nacheinander angeordneten Sensoranordnungen 4 eine Plausibilität der von den Sensoren 3 erfassten und übermittelten Daten überprüfen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004061338 A1 [0002]
- DE 10251295 A1 [0003]
- DE 69005612 T2 [0004]
- DE 29521937 U1 [0005]

Claims

Prüfeinrichtung (1) zur Erfassung von Oberflächenfehlern, insbesondere von Lunkern, auf relativ zur Prüfeinrichtung (1) bewegten Prüfobjekten (2), dadurch gekennzeichnet, – dass die Prüfeinrichtung (1) eine zumindest zwei Sensoren (3, 3') umfassende Sensoranordnung (4) zur Erfassung der Oberflächenfehler aufweist, – dass die Sensoren (3, 3') der Sensoranordnung (4) so angeordnet und ausgerichtet sind, dass sie die gesamte zu prüfende Oberfläche (5) des Prüfobjektes (2) sowie einen zumindest geringfügig darüber hinausgehenden Randbereich erfassen, – dass die Sensoren (3, 3') so ausgebildet sind, dass sie einen Rand des Prüfobjektes (2) erkennen.
Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Erfassungsbereich eines Sensors (3) zumindest in einem Erfassungsrandbereich mit einem Erfassungsrandbereich eines benachbarten Sensors (3') überlappt.
Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinrichtung (1) zumindest zwei Sensoranordnungen (4) umfasst, welche in Bewegungsrichtung (8) des Prüfobjektes (2) nacheinander angeordnet sind.
Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinrichtung (10) zur Auswertung der von den Sensoren (3, 3') erfassten und übermittelten Daten vorgesehen ist.
Prüfeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Sensoren (3, 3') als Gleichteile ausgebildet sind.
Prüfeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (3, 3') in zumindest eine im wesentlichen horizontale, ebene oder zylindrische Fläche (6) integriert sind, über welche die zu prüfenden Objekte (2) bewegt werden, wobei die Fläche (6) Gleitelemente und/oder Gasauslassöffnungen (7) aufweist, die eine zumindest reibungsreduzierte Bewegung der zu prüfenden Objekte (2) über die Fläche (6) ermöglichen.
Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (3, 3') in zumindest eine im wesentlichen vertikale Fläche integriert sind, an welcher die zu prüfenden Objekte (2) vorbei bewegt werden oder vorbei fallen.