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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung
der Beschaffenheit von übereinstimmenden
Produkten aus einem Herstellungsprozess, wobei jedes Produkt mindestens
ein eindeutig identifizierbares Merkmal aufweist, das eine Feststellung
der Orientierung des Produktes im Verhältnis zur Umgebung des Produktes
erlaubt.
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Derartige
Verfahren kommen in der Qualitätssicherung
von massenhaft hergestellten, übereinstimmenden
Produkten zum Einsatz. Ein typischer Herstellungsprozess von übereinstimmenden
Produkten, insbesondere von Formteilen, stellt das Kunststoff-Spritzgießen dar.
Im Wege des Spritzgießens
lassen sich wirtschaftlich Formteile in großer Stückzahl herstellen. Um Fehler
in der Herstellung dieser massenhaft hergestellten Formteile feststellen
zu können,
ist es erforderlich, die Beschaffenheit der Produkte, wie beispielsweise
die Farbe des Spritzgießteils,
Flecken auf der Oberfläche,
die Einhaltung der erforderlichen Wandstärke, das Vorliegen von Einschlüssen in
dem Kunststoffmaterial zu untersuchen.
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Ein
Problem bei der Untersuchung der Beschaffenheit besteht darin, dass
die Produkte nicht in allen Bereichen eine gleiche Beschaffenheit
aufweisen. So kann etwa die Farbe oder Wandstärke des Produktes in unterschiedlichen
Bereichen variieren. Ferner kann die Oberfläche des Produktes durch Formtrennnähte des Spritzgießwerkzeuges,
Einfallstellen oder sonstige, in der Oberfläche des Produktes vorhandene
Strukturen variieren.
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Werden
die Untersuchungen der Beschaffenheit des Produktes im Rahmen der
Qualitätssicherung
in unterschiedlichen Bereichen der Oberfläche des Produktes durchgeführt, können die Untersuchungsergebnisse
unterschiedlich ausfallen, obwohl zwischen den Produkten tatsächlich keine
Unterschiede vorliegen. Hierdurch wird die Trennschärfe der
Qualitätskontrolle
erheblich beeinträchtigt.
Insbesondere kann ein vermeintlich außerhalb der Toleranzbereiche
für das
Untersuchungsergebnis liegendes Produkt ausgesondert werden, obwohl
dessen Qualität
hinreichend ist.
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Ausgehend
von diesem Problem bei der Untersuchung der Beschaffenheit von übereinstimmenden Produkten,
die insbesondere im Wege des Spritzgießens hergestellt werden, soll
ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen werden, die die
Trennschärfe
der Qualitätskontrolle
und damit die Gefahr einer Aussonderung von unzutreffend als fehlerhaft
erkannten Produkten vermindert.
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Die
Lösung
der Aufgabe macht sich die Tatsache zu Nutze, dass nahezu sämtliche
Produkte, insbesondere jedoch Spritzgießteile, mindestens ein eindeutig,
insbesondere automatisch mit Hilfe einer digitalen Kamera, identifizierbares
Merkmal aufweisen. Bei Spritzgießteilen in der Kunststoffverarbeitung
befinden sich in dem Werkzeug üblicherweise
mehrere Kavitäten,
denen jeweils eine individuelle Kavitätenkennung zugeordnet ist,
die beim Gießen
jedes Spritzgussproduktes auf dessen Oberfläche übertragen wird. Diese Kavitätenkennung
stellt ein eindeutig identifizierbares Merkmal jedes Produktes dar,
dass auch stets an gleicher Stelle angeordnet ist. In Folge dessen
erlaubt dieses Merkmal eine Feststellung der Orientierung des Produktes im
Verhältnis
zu seiner Umgebung.
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Ausgehend
hiervon wird die Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art
dadurch gelöst,
- a) dass im Verhältnis zu dem eindeutig identifizierbaren
Merkmal für
sämtliche
Produkte mindestens ein übereinstimmender
Bereich auf der Oberfläche
jedes Produktes festgelegt wird, der für die Untersuchung der Beschaffenheit
geeignet sind und/oder die für
die Untersuchung der äußeren Beschaffenheit
ungeeignet ist. Ungeeignet sind beispielsweise Bereiche, in denen
Formtrennnähte,
Vertiefungen oder stark strukturierte Oberflächen liegen.
- b) Mit Hilfe einer auf das Produkt gerichteten Kamera wird vor
der Untersuchung jedes Produktes das eindeutig identifizierbare
Merkmal erfasst und von einer Datenverarbeitungseinheit die Orientierung
des Produktes im Verhältnis
zur Umgebung ermittelt.
- c) Mit Hilfe einer Handhabungseinheit wird jedes Produkt vor
seiner Untersuchung stets übereinstimmend im
Verhältnis
zur Umgebung ausgerichtet.
- d) Mit Hilfe einer Messvorrichtung, beispielsweise einem Spektrometer,
einem Sensor zur Dickenmessung oder auch einer digitalen Kamera,
wird die Untersuchung der Beschaffenheit in mindestens einem festgelegten
Bereich durchgeführt,
der für
die Untersuchung geeignet ist und/oder
- e) die Untersuchung der Beschaffenheit wird in mindestens einem
festgelegten Bereich, der für
die Untersuchung ungeeignet sind, unterbunden.
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Einmalig
für eine
Produktionsserie übereinstimmender
Produkte werden im Verhältnis
zu dem eindeutig identifizierbaren Merkmal, beispielsweise der Kavitätenkennung,
für sämtliche
Produkte Bereiche festgelegt, die für die Untersuchung geeignet
und/oder ungeeignet sind. Ungeeignete Bereiche sind insbesondere Bereiche,
in denen Formtrennnähte
verlaufen, Einfallstellen vorhanden sind oder solche Bereiche, die
stark strukturierte Oberflächen
aufweisen.
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Insbesondere
werden abhängig
von der durchzuführenden
Untersuchung besonders geeignete Bereiche im Verhältnis zu
dem eindeutig identifizierbaren Merkmal festgelegt.
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Die
in Bezug auf das eindeutig identifizierbare Merkmal, insbesondere
eine Öberflächenkennung,
festgelegten Bereiche werden in einem Speicher einer Datenverarbeitungseinheit
abgelegt.
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Vorzugsweise
werden geeignete Bereiche für
die Untersuchung abgelegt. Das Verfahren lässt sich jedoch auch dann durchführen, wenn
lediglich ungeeignete Bereiche festgelegt werden.
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Aufgrund
des eindeutig identifizierbaren Merkmals können sämtliche Produkte, die üblicherweise
in einem kontinuierlichen Förderstrom
von der Produktionsmaschine kommen, erfasst und deren Orientierung
im Verhältnis
zur Umgebung ermittelt werden. Die Ermittlung der Orientierung erlaubt
es, mit Hilfe einer Handhabungseinheit, beispielsweise einen Drehteller,
die Produkte stets übereinstimmend
im Verhältnis
zur Umgebung auszurichten. Handelt es sich bei dem Produkt beispielsweise
um eine Getränkeflasche,
wird der Drehteller, auf dem die Flasche steht, mit Hilfe eines
Antriebs solange gedreht, bis die Kavitätenkennung in Bezug auf die üblicherweise
ortsfest angeordnete Kamera eine für sämtliche Produkte übereinstimmende
Position einnimmt.
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Die
für die
nachfolgende Untersuchung geeigneten bzw. ungeeigneten Bereiche
befinden sich nach der Ausrichtung stets an exakt gleicher Stelle,
so dass mit Hilfe der Messvorrichtung die Untersuchung der Beschaffenheit
in stets übereinstimmenden
Bereichen durchgeführt
wird bzw. unter Ausschluss der unterbundenen Bereiche, wodurch die
Trennschärfe
der Qualitätskontrolle
deutlich verbessert wird.
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Die
Messvorrichtung kann entweder unmittelbar im Bereich der Handhabungseinheit
oder auch im Förderstrom
der Produkte der Handhabungseinheit nachgeordnet sein. Sofern zwischen
der Handhabungseinheit und der Messvorrichtung ein weiterer Transport
der Produkte stattfindet, besteht ein gewisses Restrisiko, dass
die mit der Handhabungseinheit hergestellte Ausrichtung sich während des
Weitertransports geringfügig ändert. Um
zu verhindern, dass hierdurch der Sensoren der Messvorrichtung aus
einem für
die Untersuchung geeigneten Bereich in einen ungeeigneten Bereich
gelangt, sollte der Sensor der Messvorrichtung vorzugsweise auf
das Zentrum des geeigneten Bereichs ausgerichtet werden. Alternativ
besteht die Möglichkeit, den
Sensor so auszurichten, dass er möglichst weit von den Grenzen
der ungeeigneten Bereiche entfernt ist.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mit Hilfe der
Messvorrichtung die Transmission und/oder Remission der Wandung
eines als Hohlkörper
ausgestalteten Produkts untersucht, um die Gleichmäßigkeit
der Einfärbung
des Produktes zu prüfen.
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Die
Untersuchung der Beschaffenheit in den festgelegten geeigneten Bereichen
kann insbesondere auch mit einer weiteren Kamera durchgeführt werden,
die die Oberfläche
des Produktes aufnimmt. Die aufgenommenen Bilder werden sodann mit
Referenzbildern verglichen.
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Eine
vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergibt
sich aus den Merkmalen des Anspruchs 3.
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Sofern
die Messvorrichtung zur Untersuchung der Beschaffenheit an das Produkt
herangeführt
werden muss, beispielsweise weil sie taktile Sensoren aufweist,
ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen dass die Messvorrichtung
an einer Positioniereinheit angeordnet ist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der 1 näher erläutert:
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1 zeigt
eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens zur Untersuchung der Beschaffenheit von übereinstimmenden
Produkten (1), insbesondere Hohlkörpern, die beispielsweise im
Kunststoff-Spritzgießverfahren
hergestellt werden. Die Produkte (1) werden in einem durch
die Pfeile angedeuteten Förderstrom
(2) von einer Produktionsmaschine, insbesondere einer Spritzgießmaschine
der Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens zugeführt,
die eine Handhabungseinheit (3), insbesondere in Form eines
Drehtellers aufweist.
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Oberhalb
des horizontal ausgerichteten Drehtellers ist eine Lichtquelle (5)
angeordnet, die die Handhabungseinheit (3) einschließlich des
darauf befindlichen Produktes (1) beleuchtet. Des Weiteren
ist auf die Handhabungseinheit (3) eine digitale Kamera
(6) mit ihrem Objektiv (7) ausgerichtet. Zur Verarbeitung
der elektronischen Bildsignale ist die digitale Kamera (6)
mit einer Datenverarbeitungseinheit (8) verbunden. Die Datenverarbeitungseinheit
(8) weist eine Schnittstelle auf, über die sie mit der Schnittstelle
einer Steuerung (9) verbunden ist, wobei die Steuerung
(9) zumindest den Antrieb (4) der Handhabungseinheit
(3) und die Auslösung
der digitalen Kamera (6) steuert.
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Im
Förderstrom
(2) ist der Handhabungseinheit (3) eine Messvorrichtung
(10) zur Durchführung
der Untersuchung der Beschaffenheit des Produktes (1) nachgeordnet.
Die Messvorrichtung (10) umfasst einen Sensor (11),
der mit einer Verarbeitungseinheit (12) verbunden ist.
Der Sensor (11) ist beispielsweise zur Spektralanalyse
einer wellenlängenabhängigen Transmission
und/oder Remission geeignet. Die Verarbeitungseinheit (12)
kann auch als integraler Bestandteil der Datenverarbeitungseinheit
(8) ausgeführt
sein.
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Jedes
Produkt (1) weist ein eindeutig identifizierbares Merkmal
(13), insbesondere eine Kavitätenkennung auf, beispielsweise
Buchstaben A, B, C die stets an gleicher Stelle des Produktes angebracht
sind. Sämtliche
als Hohlkörper
ausgestaltete Produkte (1) werden in senkrechter Ausrichtung,
das heißt
mit nach unten weisender Bodenfläche
im Förderstrom
(2) zu der Vorrichtung und von der Vorrichtung weg gefördert. Bei
der Förderung,
beispielsweise auf einem Förderband
oder in einem Taschenförderer,
ist eine Verdrehung der Hohlkörper
um ihre Längsachse
nicht ausgeschlossen, so dass die Kavitätenkennungen A, B, C eine unterschiedliche
Orientierung im Verhältnis
zur Umgebung aufweisen können,
wie dies in der 1 veranschaulicht ist.
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Mit
Hilfe der auf das Produkt (1) gerichteten Kamera (6)
wird das eindeutig identifizierbare Merkmal (13) in Form
der Kavitätenkennung
erfasst und von der Datenverarbeitungseinheit (8) die zufällige Orientierung im
Verhältnis
zur Umgebung ermittelt. Mit Hilfe der als Drehteller ausgestalteten
Handhabungseinheit (3) wird jedes Produkt (1)
soweit gedreht, dass die Kavitätenkennung
sämtlicher
Produkte im Verhältnis
zur Umgebung gleich ausgerichtet ist. In Folge dessen sind auch
sämtliche
Produkte (1) übereinstimmend
im Verhältnis
zur Umgebung ausgerichtet.
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Im
Bezug auf das eindeutig identifizierbare Merkmal (13),
die Kavitätenkennung,
werden einmalig vor Produktionsanlauf für das Produkt (1) übereinstimmende
Bereiche (14) festgelegt, die für die Untersuchung der Beschaffenheit
geeignet oder definitiv ungeeignet sind. Sowohl die Lage des eindeutig
identifizierbaren Merkmals (13) als auch die der Bereiche
(14) werden in einem Speicher der Datenverarbeitungseinheit
(8) abgelegt.
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Die
Festlegung der geeigneten Bereiche (
14) im Verhältnis zu
dem eindeutig identifizierbaren Merkmal (
13) gewährleistet,
dass die Beschaffenheit nach der zuvor erfolgten Ausrichtung stets
in dem festgelegten Bereich durchgeführt wird. Bezugszeichenliste
| Nr. | Bezeichnung |
| 1 | Produkte |
| 2 | Förderstrom |
| 3 | Handhabungseinheit |
| 4 | Antrieb |
| 5 | Lichtquelle |
| 6 | Kamera |
| 7 | Objektiv |
| 8 | Datenverarbeitungseinheit |
| 9 | Steuerung |
| 10 | Messvorrichtung |
| 11 | Sensor |
| 12 | Verarbeitungseinheit |
| 13 | identifizierbares
Merkmal |
| 14 | geeignete/ungeeignete
Bereiche |