DE102012008586A1

DE102012008586A1 - Method for detecting fault on surface of workpiece i.e. separator membrane electrode assembly of lithium ion cell, involves overlying area portion images to overlay image, and transferring overlay image to sensor device

Info

Publication number: DE102012008586A1
Application number: DE201210008586
Authority: DE
Inventors: Christian Thiemann; Christoph Tammer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Technische Universitaet Muenchen
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Technische Universitaet Muenchen
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-10-31
Anticipated expiration: 2032-04-28
Also published as: DE102012008586B4

Abstract

The method involves providing/supplying a workpiece (20), so that a detected surface of the workpiece is to be checked, and partially splitting a surface of the workpiece into multiple surface portions (S). The surface portions and area portion images (12) are parallely detected. The area portion images are overlaid to an overlay image that is transmitted to a sensor device (7), where irradiation of an electromagnetic wave is performed at a predetermined period. A transfer image is scanned by the sensor device. An independent claim is also included for a device for detecting a fault on a surface of the workpiece.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion eines Fehlers auf einer Fläche eines Werkstücks und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion eines Fehlers auf der Oberfläche eines Separators einer Elektrodenvorrichtung.The invention relates to a method and a device for detecting an error on a surface of a workpiece and in particular to a method and a device for detecting an error on the surface of a separator of an electrode device.

Bei der Fertigung von Batteriezellen, wie beispielsweise Lithiumionenzelle, kann es bei der Herstellung der Bauteile zu Kontamination der Oberfläche derselben durch Partikel kommen. Bei der Herstellung von Batteriezellen, wie Lithiumionenzellen, sind hohe Ansprüche an die Reinheit der Ausgangsmaterialien zu stellen.In the manufacture of battery cells, such as lithium ion cell, it may come to the manufacture of the components to contamination of the surface thereof by particles. In the production of battery cells, such as lithium-ion cells, high demands are placed on the purity of the starting materials.

Eine Lithiumionenzelle besteht aus einen Anodenbereich und einen Katodenbereich sowie einem dazwischen angeordneten Separator, der einerseits für die elektrische Isolation der Elektroden erforderlich ist und gleichzeitig einen Ionenaustausch mittels eines Elektrolyts ermöglichen soll. Zum Erzielen einer hohen Leistungsdichte der Lithiumionenzelle sollte dieser Separator möglichst dünn ausgebildet sein. Üblicherweise weisen die Separatoren eine Dicke von etwa 20 μm auf. Durch vorgelagerte Herstellungsprozesse der Lithiumionenzelle, insbesondere beim Laserzuschnitt der Elektroden, können Metall- und Beschichtungspartikel in ähnlichen Größenverhältnissen entstehen, die den empfindlichen Separator durchstoßen können, und zu einem Kurzschluss der Lithiumionenzelle führen können. Im Extremfall kann eine derartige Beschädigung des Separator sogar zu einer Explosion der Lithiumionenzelle führen.A lithium-ion cell consists of an anode region and a cathode region and a separator arranged therebetween, which on the one hand is required for the electrical insulation of the electrodes and at the same time is intended to permit ion exchange by means of an electrolyte. To achieve a high power density of the lithium-ion cell, this separator should be made as thin as possible. Usually, the separators have a thickness of about 20 microns. By upstream production processes of the lithium-ion cell, in particular during the laser cutting of the electrodes, metal and coating particles in similar proportions can arise, which can pierce the sensitive separator, and can lead to a short circuit of the lithium-ion cell. In extreme cases, such damage to the separator may even lead to an explosion of the lithium-ion cell.

Gerade bei Lithiumionenzellen und deren Verwendung, beispielsweise im Transportsektor, können bedingt durch Vibrationen, Temperaturschwankungen und eine Vielzahl von Ladezyklen versteckte Defekte auch erst im Betrieb auftreten. Eine hundertprozentige Prüfung der Oberflächenqualität im automatisierten Produktionsumfeld ist daher unumgänglich und wesentlich für eine dauerhafte Lebensdauer und einen sicheren Betrieb der Lithiumionenzellen.Especially in the case of lithium-ion cells and their use, for example in the transport sector, due to vibrations, temperature fluctuations and a large number of charging cycles, hidden defects can only occur during operation. A 100% inspection of the surface quality in the automated production environment is therefore essential and essential for a long service life and safe operation of the lithium-ion cells.

Bisher wurden zur Prüfung der Oberflächenqualität insbesondere optische Detektionsvorrichtungen zur Partikeldetektion vorgeschlagen. Ein gängiger Ansatz zur Detektion von Partikeln auf Bauteiloberflächen ist der Einsatz optischer Kameravorrichtungen, die insbesondere zum Empfang von elektromagnetischen Wellen im sichtbaren Lichtbereich ausgelegt sind. Als problematisch hat sich hierbei erwiesen, dass in vielen Fällen der geringe Kontrast, mit dem Partikel gegenüber dem Hintergrund abgebildet werden, keine hundertprozentig sichere Inspektion ermöglicht. Bei der Produktion von Lithiumionenzellen besteht hierbei die Herausforderung, dass die einzelnen, abgelösten Partikel auf ihrem eigenen Elektrodenbeschichtungshintergrund sicher zu detektieren sind. Im Extremfall ist die Erkennung eines schwarzen Partikels auf einer schwarzen Oberfläche zu gewährleisten. Dies kann, wenn überhaupt, nur mittels aufwändiger und extrem lichtstarker Beleuchtungsvorrichtungen erfolgen.So far, optical detection devices for particle detection have been proposed for testing the surface quality. A common approach for the detection of particles on component surfaces is the use of optical camera devices, which are designed in particular for the reception of electromagnetic waves in the visible light range. It has proved to be problematic in this case that in many cases the low contrast with which particles are imaged in relation to the background does not enable a hundred percent safe inspection. In the production of lithium-ion cells, the challenge here is that the individual, detached particles can be reliably detected on their own electrode coating background. In extreme cases, the detection of a black particle on a black surface is to ensure. This can be done, if at all, only by means of complex and extremely high-intensity lighting devices.

Eine weitere Problematik der lichtoptischen Kameravorrichtungen bei der Detektion von Partikeln auf Bauteiloberflächen von Elektroden stellt die Mikrostruktur der Elektrodenbeschichtung dar, die in einem optisch erfassten Bild zu einem Hintergrundrauschen führen kann, das ähnliche Signale wie möglicherweise vorhandene Partikel erzeugt. Konventionellen visuell-optischen Kameravorrichtungen sind daher für die Detektion sehr kleiner Partikel auf gleichfarbigem Materialuntergrund physikalisch-technische Grenzen gesetzt.A further problem of the light-optical camera devices in the detection of particles on component surfaces of electrodes is the microstructure of the electrode coating, which can lead to background noise in an optically acquired image, which generates similar signals as possibly existing particles. Conventional visual-optical camera devices are therefore set for the detection of very small particles on the same color material background physical-technical limits.

Um die schlechte Kontrastdarstellung von visuell-optischen Kameravorrichtungen zu umgehen, ist aus dem Stand der Technik bekannt, die aktive Wärmeflussthermographie zu verwenden. Diese bietet eine sichere Partikeldetektion, da im infraroten Wellenlängenbereich ein höherer Kontrast zwischen möglichen Fehlpartikeln und der Elektrodenoberfläche erzielt werden kann. Hierbei wird bevorzugt ein Lichtblitz eingesetzt, der die Elektrodenfläche zunächst auf wenige Grad erwärmt. Dies kann beispielsweise über einen Blitzgenerator erfolgen. Vorhandene Partikel erwärmen sich dabei deutlich stärker als die intakte, homogene Oberfläche der Elektrode oder des Separators, da die Wärme in die sie umgebenen Materialbereiche schnell abfließen kann. Die Beobachtung dieses Vorgangs mit einer Infrarotkamera kann zur Fehlerdetektion verwendet werden.To circumvent the poor contrast representation of visual-optical camera devices, it is known in the art to use active heat flow thermography. This provides reliable particle detection, since in the infrared wavelength range, a higher contrast between possible defective particles and the electrode surface can be achieved. In this case, a light flash is preferably used, which initially heats the electrode surface to a few degrees. This can be done for example via a flash generator. Existing particles heat up significantly more than the intact, homogeneous surface of the electrode or the separator, since the heat can flow quickly into the surrounding material areas. The observation of this process with an infrared camera can be used for error detection.

Der jetzige Stand der Technik der Infrarotkameras weist technische Grenzen auf.The current state of the art of infrared cameras has technical limitations.

Die zur Zeit verfügbare Auflösung von Infrarotkameras limitiert den zu detektierenden Bereich, wobei Flächen von maximal 40 × 40 mm in ausreichender Auflösung zur Partikeldetektion mittels Infrarotkameras detektiert werden können.The currently available resolution of infrared cameras limits the area to be detected, with areas of a maximum of 40 × 40 mm can be detected in sufficient resolution for particle detection by means of infrared cameras.

Für die Massenproduktion von Lithiumionenzellen sind Taktzeiten von wenigen Sekunden geplant.Cycle times of a few seconds are planned for the mass production of lithium-ion cells.

Die erforderliche Messzeit bei einer Elektodenoberfläche von 200 × 280 mm beträgt jedoch 700 Millisekunden. Zum Prüfen der gesamten Oberfläche ist ein genaues Positionieren und Bewegung des Bildfeldes der Infrarotkamera erforderlich, was die Messzeit des zu prüfenden Prüflings um mindestens 10 Sekunden erhöht. Ein Einsatz derartiger Messverfahren bei der Herstellung von Lithiumionenzellen scheint nicht sinnvoll.However, the required measuring time for a surface area of 200 × 280 mm is 700 milliseconds. Exact positioning and movement of the infrared camera's field of view is required to inspect the entire surface, increasing the measurement time of the device under test by at least 10 seconds. A use of such measuring methods in the production of lithium-ion cells does not seem to make sense.

Die DE 10 2004 037 575 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur fertigungsintegrierbaren, zerstörungsfreien Prüfung von Membranelektrodenanordnungen zur Verwendung in Brennstoffzellen. Hierbei werden das Werkstück und eine Sensorvorrichtung relativ zueinander bewegt. The DE 10 2004 037 575 A1 describes an apparatus and method for fabrication-integrated, nondestructive testing of membrane electrode assemblies for use in fuel cells. Here, the workpiece and a sensor device are moved relative to each other.

Dieses Verfahren bedingt eine sehr genaue und konstante Bewegung der Sensorvorrichtung gegenüber dem Werksstück. Außerdem benötigt ein Positionieren und Bewegen der Sensorvorrichtung gegenüber dem zu prüfenden Werkstück eine vorbestimmte Zeit. Bei Werkstücken mit einer großen Oberfläche muss die Wegstrecke des Werkstückes erfasst werden, wobei hierfür eine gewisse Zeitdauer eingeplant werden muss.This method requires a very accurate and constant movement of the sensor device relative to the workpiece. In addition, positioning and moving the sensor device relative to the workpiece to be tested requires a predetermined time. For workpieces with a large surface, the distance traveled by the workpiece must be recorded, whereby a certain period of time must be planned for this purpose.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die die oben genannten Mängel beseitigen oder wenigstens abmindern kann.The object of the invention is therefore to provide a method and a device which can eliminate or at least mitigate the above-mentioned deficiencies.

Die Aufgabe wird von einem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by a method according to the invention according to claim 1 and a device according to the invention according to claim 9. Advantageous embodiments of the method and the device according to the invention will become apparent from the dependent claims.

Eine Grundidee des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, das/die ein thermografisches und/oder optischen Prüfen eines Werkstückes mit einer besonders hohen Erfassungsauflösung innerhalb einer Herstellungs-Taktzeit des Werkstückes erlaubt. Hiermit können größere, gleichförmige und plane Oberflächen geprüft und inspiziert werden, wobei sich eine Prüfzeitreduktion ergibt, indem auf ein abschnittsweises Positionieren der Sensorvorrichtung verzichtet werden kann. Nach der Erfindung werden eine Anzahl von Flächenabschnitten der Oberfläche des Werkstückes parallel bzw. zeitgleich erfasst und einer einzigen Sensorvorrichtung zugeführt, ohne dass ein Verstellen der Sensorvorrichtung erforderlich ist.A basic idea of the method according to the invention and the device according to the invention is to provide a method and a device which permits a thermographic and / or optical testing of a workpiece with a particularly high detection resolution within a production cycle time of the workpiece. Hereby larger, uniform and flat surfaces can be checked and inspected, resulting in a test time reduction, by eliminating the need for a sectional positioning of the sensor device. According to the invention, a number of surface portions of the surface of the workpiece are detected in parallel and at the same time fed to a single sensor device, without an adjustment of the sensor device is required.

Dabei ist eine exakte Lokalisierung eines Fehlers, wie ein auf der Oberfläche anhaftendes Kontaminationspartikel oder ein in der Oberfläche ausgebildeter Kratzer, nicht relevant. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Klassifizierung des zu prüfenden Werkstückes in ein Gutteil oder Schlechtteil auf unaufwendige Art und Weise möglich. Gegebenfalls können die von dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der mit dem erfindungsgemäßen Vorrichtung als Schlechtteil klassifizierten Werkstücke außerhalb einer Fließbandfertigungsstrecke genauer überprüft und gegebenenfalls gereinigt und in Stand gesetzt werden kann.In this case, an exact localization of a defect, such as a contamination particle adhering to the surface or a scratch formed in the surface, is not relevant. With the method according to the invention and with the device according to the invention, it is possible to classify the workpiece to be tested into a good part or bad part in an uncomplicated manner. Optionally, the workpieces classified by the method according to the invention or those classified as bad parts with the device according to the invention can be checked more accurately outside a production line and, if necessary, can be cleaned and repaired.

Nach einem Aspekt der Erfindung weist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Detektion eines Fehlers an einer Fläche eines Werkstückes, wie einer Separator-Membran-Elektroden-Anordnung, die Schritte auf:

– Bereitstellen/Zuführen des Werkstückes, so dass eine zu prüfenden Oberfläche des Werkstückes erfasst werden kann,
– abschnittsweise Aufteilen der Oberfläche des Werkstückes in eine Anzahl von Flächenabschnitte und paralleles Erfassen der Flächenabschnitte als eine Anzahl von Flächenabschnittsbildern,
– Überlagern der Anzahl von Flächenabschnittsbildern zu einem Überlagerungsbild, und Übertragen des Überlagerungsbildes zu einer Sensorvorrichtung.

According to one aspect of the invention, a method according to the invention for detecting a defect on a surface of a workpiece, such as a separator-membrane-electrode assembly, comprises the steps:

Providing / feeding the workpiece, so that a surface to be tested of the workpiece can be detected,
Sectioning the surface of the workpiece into a number of surface sections and detecting the surface sections in parallel as a number of surface section images,
Superimposing the number of area-section images on a sub-picture, and transferring the sub-picture to a sensor device.

Unter Flächenabschnittsbildern sind erfasste Oberflächenabschnitte eines zu prüfenden Werkstückes zu verstehen, die einem vorgegeben Abschnitt der Oberfläche mit einer derart hohen Auflösung wiedergeben, so dass eine Überprüfung der Oberfläche des Werkstückes auf Fehler in der Größe von etwa 20 μm möglich ist. Unter einem parallel Erfassen der Flächenabschnitte ist ein gleichzeitige bzw. synchrones Erfassen mehrer Flächenabschnittsbilder, optimalerweise von eine Anzahl von Flächenabschnittsbildern, zu verstehen, die bevorzugt den gesamten Bereich oder auch nur vorbestimmte Bereiche der zu prüfenden Oberfläche des Werkstückes abdecken.Area section images are understood to be detected surface sections of a workpiece to be tested, which reproduce a predetermined section of the surface with such a high resolution, that it is possible to check the surface of the workpiece for errors in the size of approximately 20 μm. A parallel detection of the surface sections is to be understood as the simultaneous or synchronous acquisition of a plurality of surface section images, optimally of a number of surface section images, which preferably cover the entire region or also only predetermined regions of the surface of the workpiece to be tested.

Durch das abschnittsweise Aufteilen und paralleles Erfassen von einer Anzahl von Flächabschnittsbildern ist trotz einer sehr hohen Auflösung des erfassten Flächenabschnittsbilds, eine Prüfung des Werkstückes innerhalb der Taktzeit zur Herstellung des zu prüfenden Werkstückes möglich. Bei Lithiumionenzellen kann die Herstellungstaktzeit eine Sekunde betragen. Um eine entsprechend kurze Überprüfung der einzelne Werkstücke zu gewährleisten wird erfindungsgemäß eine entsprechende Anzahl von Flächenabschnittsbildern zeitlich parallel erfasst wird, so dass innerhalb der Taktzeit, die gesamte Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes erfasst und auf entsprechende Fehler überprüft werden kann. Wesentlich ist hierbei, dass die Anzahl von Flächenabschnittsbildern derart überlagert wird, dass ein Überlagerungsbild erzeugt wird, das einer Sensorvorrichtung zugeführt werden kann. Die Bereitstellung eines Überlagerungsbildes hat den Vorteil, dass zur Abtastung des Werkstückes nicht mehrere Sensorvorrichtungen bereitgestellt werden müssen, sondern es ausreichend ist, eine Sensorvorrichtung bereitzustellen, die mit einer geeigneten Auflösung das Werkstück bzw. das Überlagerungsbild abtasten kann.Due to the segmental splitting and parallel detection of a number of surface area images despite a very high resolution of the detected area section image, a check of the workpiece within the cycle time for the preparation of the workpiece to be tested is possible. For lithium-ion cells, the manufacturing cycle time may be one second. In order to ensure a correspondingly short check of the individual workpieces, according to the invention, a corresponding number of area section images is recorded in parallel in time, so that within the cycle time, the entire surface of the workpiece to be tested can be detected and checked for corresponding errors. It is essential here that the number of area section images is superimposed in such a way that an overlay image is generated which can be supplied to a sensor device. The provision of an overlay image has the advantage that it is not necessary to provide a plurality of sensor devices for scanning the workpiece, but it is sufficient to provide a sensor device which can scan the workpiece or the overlay image with a suitable resolution.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Flächenabschnittsbilder jeweils zeilenweise, spaltenweise, flächenweise mit einer vorbestimmten Bildauflösung erfasst werden. Dies hat den Vorteil, dass der zeilenweise, spaltenweise, flächenweise erfasste Flächenabschnitt des Flächenabschnittsbildes mit einer besonders hohen Auflösung erfasst werden kann, so dass Fehler auf dem jeweiligen Flächenabschnittsbild besser dargestellt werden. Bevorzugt ist die Auflösung in der Größe drei Pixel.According to one embodiment of the method, it is provided that the area section images each line by line, in columns, by area a predetermined image resolution are detected. This has the advantage that the line-by-line, column-by-column, area-wise detected area section of the area section image can be detected with a particularly high resolution, so that errors on the respective area section image are better represented. Preferably, the resolution is three pixels in size.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die einzelnen Flächenabschnittsbildern, derart übereinander gelagert werden, dass deren optische Achsen übereinstimmen und ein Überlagerungsbild an der Sensorvorrichtung ausgebildet wird, wobei jedes Überlagerungsbild jeweils einem einzelnen Werkstück zugeordnet wird. Dies hat den Vorteil, dass eine einzige Sensorvorrichtung zum überprüfen der einzelnen Flächenabschnittsbilder ausreicht.According to one embodiment of the method, it is provided that the individual surface section images are superimposed in such a way that their optical axes coincide and an overlay image is formed on the sensor device, each overlapping image being assigned to a single workpiece. This has the advantage that a single sensor device is sufficient for checking the individual area section images.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Auswertvorrichtung übereinstimmende Abschnitte der Flächenabschnittsbilder aus dem Überlagerungsbild in dem jeweiligen Flächenabschnittsbild herausfiltert. Unter übereinstimmenden Abschnitten sind der Flächenabschnittbilder sind konstante oder übereinstimmende Oberflächenbeschaffenheiten zu verstehen, die mit Hilfe von Auswertungsroutinen erfasst werden können, so dass ein Erkennen eines Fehler, wie eines Partikels in einem der Anzahl von überlagerten Flächenabschnittsbildern möglich ist. Dies hat den Vorteil, dass zur Klassifizierung eines Werkstücks als Gutteil oder Schleichteil bereits die Lokalisierung eines Fehlers, wie einem Partikel oder Kratzer, in einem der Anzahl von Flächenabschnittsbildern ausreichend ist.According to one embodiment of the method, it is provided that an evaluation device filters out matching sections of the area section images from the overlay image in the respective area section image. By matching portions, the area-portion images are constants of constant or coincident surface qualities that can be detected by evaluation routines, so that it is possible to detect an error, such as a particle in one of the number of superimposed area-area images. This has the advantage that for the classification of a workpiece as a good part or bluff part, the localization of an error, such as a particle or scratch, in one of the number of area section images is already sufficient.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass beim Bereitstellen des Werkstückes ein Bestrahlen desselben mittels einer elektromagnetischen Welle im sichtbaren Bereich und/oder im Infrarot-Bereich durchgeführt wird. Dies hat den Vorteil, dass ein besseres Erfassen der Fehler auf der Oberfläche der Werkstücke möglich ist. Insbesondere die Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen im Infrarot-Bereich erlaubt eine besonders kontrastreiche Erfassung von Fehlstellen auf einer Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes mittels einer geeigneten Sensorvorrichtung, wie eine Infrarotkamera. Beispielsweise erwärmt sich ein mit Infrarot-Licht bestrahltes Partikel schneller als die drunter befindliche intakte Oberfläche, da eine intakte Oberfläche eine auf dieselbe aufgebrachte Wärmestrahlung besser ableitet als eine defekte. Dieser Wärmeableitungseffekt kann besonders gut mit geeigneten Wärmebildkameras erfasst werden.According to one embodiment of the method, it is provided that when the workpiece is provided, the same is irradiated by means of an electromagnetic wave in the visible range and / or in the infrared range. This has the advantage that a better detection of the errors on the surface of the workpieces is possible. In particular, the irradiation with electromagnetic waves in the infrared range allows a particularly high-contrast detection of defects on a surface of the workpiece to be tested by means of a suitable sensor device, such as an infrared camera. For example, a particle irradiated with infrared light heats up faster than the intact surface underneath, because an intact surface dissipates a heat radiation applied to it better than a defective one. This heat dissipation effect can be detected particularly well with suitable thermal imaging cameras.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Bestrahlung mit der elektromagnetischen Welle mit einer vorbestimmten Zeitdauer durchgeführt wird, so dass die Oberfläche eine Temperaturdifferenz zu einem nichtbestrahlten Bereich des Werkstückes aufweist. Eine Bestrahlung mit geeigneten elektromagnetischen Wellen hat den Vorteil, dass hierdurch eine bessere Erfassung von Fehlern möglich ist. Bei einer Bestrahlung mit Infrarot kann eine Bestrahlungszeit in Form eines Lichtblitzes im Bereich von 1/300 und 1/40.000 Sekunden ausreichend sein.According to one embodiment of the method, it is provided that the irradiation with the electromagnetic wave is carried out with a predetermined time duration, so that the surface has a temperature difference to a non-irradiated area of the workpiece. Irradiation with suitable electromagnetic waves has the advantage that a better detection of errors is possible as a result. When irradiated with infrared, an irradiation time in the form of a flash of light in the range of 1/300 and 1/40000 seconds may be sufficient.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Übertragungsbild von der Sensorvorrichtung abgetastet wird und die von der Sensorvorrichtung erzeugten Signale von einer Auswertvorrichtung ausgewertet werden, wobei eine Auswertung des Werkstückes als Gutteil erfolgt, wenn in dem Überlagerungsbild aus einer Anzahl von Flächenabschnittsbildern kein Fehler festgestellt wird, oder eine Auswertung des Werkstückes als Schlechtteil erfolgt, wenn in dem Überlagerungsbild ein Fehler detektiert wird. Dies hat den Vorteil, dass mittels der Überlagerung der Flächenabschnittsbilder nur ein einzelnes Überlagerungsbild auszuwerten ist und nicht jedes einzelne Flächenabschnittsbild.According to one embodiment of the method, it is provided that the transmission image is scanned by the sensor device and the signals generated by the sensor device are evaluated by an evaluation device, wherein an evaluation of the workpiece is performed as good part, if found in the overlay image from a number of area section images no error is, or an evaluation of the workpiece as a bad part occurs when an error is detected in the overlay image. This has the advantage that only a single overlay image is to be evaluated by means of the superposition of the area section images and not every single area section image.

Nach einem Aspekt der Erfindung weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Detektieren eines Fehlers in einem Werkstück, auf:

– eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Anzahl von Flächenabschnittsbildern von Flächenabschnitten einer Oberfläche des Werkstückes,
– eine Überlagerungsvorrichtung zum Überlagern der Anzahl von erfassten Flächenabschnittsbildern in ein Überlagerungsbild auf eine Sensorvorrichtung,
– eine Auswertvorrichtung zum Auswerten des von der Sensorvorrichtung erfassten Überlagerungsbildes.

According to one aspect of the invention, an apparatus according to the invention for detecting an error in a workpiece comprises:

A detection device for acquiring a number of surface area images of surface portions of a surface of the workpiece,
An overlay device for superimposing the number of acquired area section images in a sub-picture onto a sensor device,
- An evaluation device for evaluating the detected by the sensor device overlay image.

Das Vorsehen einer Erfassungs- und Überlagerungsvorrichtung zum Erfassen und Überlagern eine Anzahl von Flächenabschnittsbildern hat den Vorteil, dass mit diesen Vorrichtungen ein paralleles bzw. zeitgleiches Erfassen mehrere Flächenabschnitte einer zu prüfenden Oberfläche eines Werkstückes mit einer besonders hohen Auflösung erfolgen kann, ohne dass für jeden Flächenabschnitt eine eigene Sensorvorrichtung bereitgestellt werden muss. Mit Hilfe der Überlagerungsvorrichtung wird eine Anzahl von Flächenabschnittsbilder zu einem einzigen Überlagerungsbild überlagert bzw. zusammengefasst, das dann einer Sensorvorrichtung zuführbar ist. Ein anderen Vorteil, dass die einzelnen Flächenabschnittsbilder zu einem einzigen Überlagerungsbild zusammengefasst werden, ist darin zu sehen, dass auf ein Verstellen der Sensorvorrichtung verzichtet werden kann, da parallel bzw. zeitgleich die Anzahl von überlagerten Flächenabschnittsbilder als einzelnes Überlagerungsbild der Sensorvorrichtung zugeführt wird.The provision of a detection and overlay device for detecting and superimposing a number of surface section images has the advantage that with these devices, a parallel or simultaneous detection of a plurality of surface portions of a surface to be tested a workpiece with a particularly high resolution can be done without for each surface section a separate sensor device must be provided. With the aid of the overlay device, a number of area section images are superimposed or combined into a single overlay image, which can then be fed to a sensor device. Another advantage that the individual area section images are combined into a single overlay image is that it is possible to dispense with an adjustment of the sensor device since the number of superimposed area section images is fed as a single overlay image to the sensor device in parallel.

Nach einer Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Erfassungsvorrichtung und/oder die Überlagerungsvorrichtung hinsichtlich ihrer optischen Achsen in Reihe und/oder parallel hintereinander angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass eine passgenaue Überlagerung der einzelnen Flächenabschnittsbilder möglich ist. According to one embodiment of the device, it is provided that the detection device and / or the overlay device are arranged in series and / or parallel to one another with respect to their optical axes. This has the advantage that a precisely fitting superimposition of the individual area section images is possible.

Nach einer Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Erfassungsvorrichtung und/oder die Überlagerungsvorrichtung eine Anzahl von mindestens zwei Reflektoren zum jeweiligen Erfassen und/oder Umlenken eines Flächenabschnittsbildes der Oberfläche des Werkstückes aufweist, wobei die Reflektoren zwischen der Sensorvorrichtung und einem zu prüfenden Werkstück angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass eine Überlagerung der Flächenabschnittsbilder zu einem Überlagerungsbild möglich ist, das von einer einzigen Sensorvorrichtung abgelesen werden kann.According to one embodiment of the device it is provided that the detection device and / or the overlay device comprises a number of at least two reflectors for respectively detecting and / or deflecting a surface section image of the surface of the workpiece, wherein the reflectors between the sensor device and a workpiece to be tested are arranged , This has the advantage that it is possible to overlay the area section images into an overlay image that can be read by a single sensor device.

Nach einer Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass jeder Reflektor eine Reflektorfläche zum Umlenken des Flächenabschnittsbildes einer Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes von einer ersten optischen Achse auf eine optische Achse eines Bilderfassungs-Sensors der Sensorvorrichtung aufweist. Unter dem Begriff „optische Achse” ist hierbei eine gerade Linie zu verstehen, die mit der Symmetrieachse eines reflektierenden oder brechenden optischen Lichtstrahles übereinstimmt.According to one embodiment of the device, it is provided that each reflector has a reflector surface for deflecting the surface section image of a surface of the workpiece to be tested from a first optical axis to an optical axis of an image detection sensor of the sensor device. The term "optical axis" here is to be understood as a straight line which coincides with the axis of symmetry of a reflecting or refractive optical light beam.

Nach einer Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die optische Achse jedes Reflektor derart ausgerichtet ist, dass das von der Reflektorfläche umgelenkte Flächenabschnittsbild jeweils auf eine vorbestimmte Fokussier-Stelle des Bilderfassungs-Sensors der Sensorvorrichtung projiziert und/oder überlagert wird, so dass die einzelne Flächenabschnittsbilder auf der vorbestimmten Fokusier-Stelle zu einem Überlagerungsbild zusammenfassbar sind. Dies hat den Vorteil, dass eine parallele Erfassung mehrere Flächenabschnittsbilder möglich ist.According to one embodiment of the device, it is provided that the optical axis of each reflector is aligned in such a way that the area section image deflected by the reflector surface is projected and / or superimposed onto a predetermined focusing point of the image acquisition sensor of the sensor device, so that the individual area section images are summarized on the predetermined Fokusier point to a sub-picture. This has the advantage that a parallel detection of multiple area section images is possible.

Nach einer Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Sensorvorrichtung eine Infrarotkamera oder eine optische Kamera ist. Unter einer Infratokamera ist hierbei ein bildgebendes Gerät ähnlich einer herkömmlichen Kamera zu verstehen, das jedoch Infrarotstrahlung empfangen kann. Die verwendete Infrarotkamera kann sowohl gekühlte als auch ungekühlte Infrarotdetektoren aufweisen. Unter einer optischen Kamera ist eine fototechnische Vorrichtung zu verstehen, die statische oder bewegte Bilder auf einem fotografischen Film oder elektronisch auf ein magnetisches Videoband oder digitales Speichermedium aufzeichnen kann.According to one embodiment of the device, it is provided that the sensor device is an infrared camera or an optical camera. Under an infrared camera here is an imaging device similar to a conventional camera to understand, however, can receive infrared radiation. The infrared camera used can have both cooled and uncooled infrared detectors. An optical camera is understood to mean a photographic device which can record static or moving images on a photographic film or electronically on a magnetic video tape or digital storage medium.

Nach einer Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Elektromagnetwellen-Erzeugungsvorrichtung zum Bestrahlen der zu detektierenden Oberfläche des Werkstücks aufweist. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere bei der Detektion von Partikeln ein größere Bild-Kontrast erzeugt werden kann, womit ein Detektieren von Fehlern erleichtert wird, insbesondere dann, wenn der Fehler, wie beispielsweise das Fehler-Partikel, die gleiche Farbe wie die zu prüfende Oberfläche aufweist, auf der das Fehler-Partikel aufliegt. Unter einem Partikel ist hierbei ein kleiner Festkörper wie beispielsweise die festen Bestandteile von Aerosolen, Suspensionen oder Pulvern zu verstehen, wobei die Partikel bei der Herstellung des Werkstückes anfallen können oder auch aus der das Werkstück umgebende Luft stammen können.According to one embodiment of the device it is provided that the device comprises an electromagnetic wave generating device for irradiating the surface of the workpiece to be detected. This has the advantage that, especially in the detection of particles, a larger image contrast can be generated, thus facilitating the detection of errors, in particular when the defect, such as the defect particle, is the same color as the one to be tested Has surface on which the error particles rests. A particle here is to be understood as meaning a small solid such as, for example, the solid constituents of aerosols, suspensions or powders, it being possible for the particles to be produced during the production of the workpiece or for the air surrounding the workpiece to originate.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Detektieren eines Fehlers in einem Werkstück sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.Further preferred embodiments of the method according to the invention and of the device according to the invention for detecting an error in a workpiece are specified in the remaining subclaims.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:The present invention will be explained in more detail by means of embodiments in conjunction with the accompanying drawings. In these show:

1 eine schematische Ansicht der Funktionsweise einer aktiven Thermographievorrichtung, 1 a schematic view of the operation of an active thermography device,

2 ein mit der Sensorvorrichtung der aktiven Thermographievorrichtung aufgenommenes Flächenabschnittbild eines Werkstücks ohne Fehler, 2 a surface section image of a workpiece taken without errors with the sensor device of the active thermography device,

3a ein Flächenabschnittsbild, aufgenommen mit der Infrarotkamera der Thermographievorrichtung aus 1 mit Fehlern in Gestalt von Partikeln, 3a a surface section image taken with the infrared camera of the thermography device 1 with errors in the form of particles,

3b ein Flächenabschnittsbild des Flächenabschnittbildes aus 3a in einer Abkühlphase, 3b a surface section image of the surface section image 3a in a cooling phase,

4a ein Flächenabschnittsbild, aufgenommen mit der Infrarotkamera der Thermographievorrichtung aus 1 mit einem Fehler in Gestalt eines Kratzers, 4a a surface section image taken with the infrared camera of the thermography device 1 with a bug in the shape of a scratch,

4b ein Flächenabschnittsbild des Flächenabschnittbildes von 4a in einer Abkühlphase, 4b a surface section image of the surface section image of 4a in a cooling phase,

5a eine schematische Ansicht eines Separators, unterteilt in mehrere Flächenabschnitte, 5a a schematic view of a separator, divided into several surface sections,

5b eine schematische Ansicht des Vorgangs der Überlagerung der Flächenabschnittsbilder des in 5a gezeigten Separators vor und nach der Ausbildung eines Überlagerungsbildes, 5b a schematic view of the process of superimposing the area section images of in 5a shown separator before and after the formation of a sub-picture,

6 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Detektion eines Fehlers auf einer Oberfläche eines Prüflings, 6 a first embodiment of a device according to the invention for detecting an error on a surface of a test object,

7 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Detektion eines Fehlers auf einer Oberfläche eines Prüflings, 7 a second embodiment of the device according to the invention for detecting an error on a surface of a test object,

8 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Detektion eines Fehlers auf einer Oberfläche eines Prüflings, 8th a third embodiment of the device according to the invention for detecting an error on a surface of a test object,

9 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Detektion eines Fehlers auf einer Oberfläche eines Prüflings, und 9 a fourth embodiment of the device according to the invention for detecting an error on a surface of a specimen, and

10 einen erfindungsgemäßen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 10 a process sequence according to the invention of a method according to the invention.

In den nachfolgend beschriebenen 1 bis 9 ist zur besseren Orientierung ein Bezugsystem mit x-y-z-Achsen dargestellt, wobei dieses Bezugsystem gemäß der jeweilig gezeigten Ansicht ausgerichtet ist.In the following 1 to 9 For the sake of better orientation, a reference system with xyz axes is shown, this reference system being aligned according to the respective view shown.

Es wird nun Bezug genommen auf 1, 2 und 3a bis 4b.It will now be referred to 1 . 2 and 3a to 4b ,

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Thermographievorrichtung 9, wie sie bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Verwendung finden kann. 1 shows a schematic representation of a thermography device 9 as can be used in the device according to the invention and in the method according to the invention.

Die in 1 dargestellte Thermographievorrichtung 9 weist eine Sensorvorrichtung 7, hier eine Infrarotkamera, eine Bestrahlungsvorrichtung 70 zur Erzeugung elektromagnetischer Wellen im Infrarotbereich 71, einen zur Steuerung der Dauer und Intensität der Bestrahlung an derselben angekoppelten Blitzgenerator 80 und eine Steuerungs- und Auswerteinheit 60 auf, die die Sensorvorrichtung 7 und den Blitzgenerator 80 steuert. Die Funktionsweise der in 1 gezeigten Thermographievorrichtung 9 ist wie folgt:
Ein Flächenabschnitt S einer Oberfläche 21 eines zu prüfenden Werkstücks oder Prüflings 20 wird mittels der Bestrahlungsvorrichtung 70, bevorzugt eine Infrarotlampe, mittels elektromagnetischer Wellen 71, bestrahlt, so dass die Oberfläche 21 des Prüflings ausreichend erwärmt wird. Bevorzugt findet eine Erwärmung der Oberfläche 21 mittels eines kurzen Lichtblitzes 71 statt, so dass die Werkstückoberfläche 21 um wenige Grad Kelvin erwärmt wird. Vorhandene Fehlstellen, wie Partikel 11 und Kratzer 10, wie in 3a und 4a gezeigt, erwärmen sich dabei deutlich stärker als eine intakte, homogene Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes 70. Diese unterschiedlichen Erwärmungsgrade können mit einer geeigneten Sensorvorrichtung 7, wie einer Infrarotkamera, sichtbar gemacht werden. Unter einem Partikel ist hierbei ein kleiner Festkörper wie beispielsweise die festen Bestandteile von Aerosolen, Suspensionen oder Pulvern zu verstehen, wobei das Partikel auch bei der Herstellung des Prüflings/Werkstückes 20 anfallen oder auch aus der das Werkstück umgebende Luft stammen kann.In the 1 illustrated thermography device 9 has a sensor device 7 , here an infrared camera, an irradiation device 70 for generating electromagnetic waves in the infrared range 71 , a flash generator coupled to it to control the duration and intensity of the irradiation 80 and a control and evaluation unit 60 on which the sensor device 7 and the flash generator 80 controls. The functioning of in 1 shown thermography device 9 is as follows:
A surface portion S of a surface 21 a workpiece or specimen to be tested 20 is by means of the irradiation device 70 , preferably an infrared lamp, by means of electromagnetic waves 71 , irradiated, leaving the surface 21 the specimen is heated sufficiently. Preference is given to heating the surface 21 by means of a short flash of light 71 instead, leaving the workpiece surface 21 is heated by a few degrees Kelvin. Existing defects, such as particles 11 and scratches 10 , as in 3a and 4a shown, heat much stronger than an intact, homogeneous surface of the workpiece to be tested 70 , These different degrees of heating can be achieved with a suitable sensor device 7 , such as an infrared camera, made visible. A particle here is to be understood as a small solid such as, for example, the solid constituents of aerosols, suspensions or powders, the particle also being used in the production of the test object / workpiece 20 incurred or may come from the surrounding air the workpiece.

2 zeigt ein Referenz-Flächenabschnittsbild 12.n eines Flächenabschnittes S einer partikel- bzw. fehlerfreien Oberfläche 21, die zuvor mittels der Wärmeerzeugungsvorrichtung 70 erwärmt und von der Sensorvorrichtung 7 erfasst worden ist. Das Flächenabschnittsbild erstreckt sich hierbei in einer x-y-Ebene. Der Platzhalter „n” steht hierbei für eine natürliche Zahl von 1 bis unendlich, wobei die Anzahl der Flächenabschnittsbilder 12.1 bis 12.n sich aus der Anzahl von Erfassungs- und Überlagerungsvorrichtungen 4,5 ergibt. 2 shows a reference area section image 12.n a surface portion S of a particle- or defect-free surface 21 previously by means of the heat generating device 70 heated and from the sensor device 7 has been recorded. The area section image extends in an xy plane. The placeholder "n" stands for a natural number from 1 to infinity, the number of area section images 12.1 to 12.n from the number of acquisition and overlay devices 4 . 5 results.

3a und 3b zeigen jeweils ein Flächenabschnittsbild 12.n, aufgenommen nach einer elektromagnetischen Wellenbestrahlung mittels der Wärmeerzeugungsvorrichtung 70 (3a) und in einer Abkühlphase (3b), das Wärmebild der 3a bzw. das Kontrastabkühlbild der 3b zeigt deutlich die Partikelfehler 11 auf der Oberfläche des Prüflings 20. Bei dem Prüfling 20 kann es sich beispielsweise um Oberflächen von Anoden, Kathoden oder Separatoren einer Lithiumionenzelle handeln. 3a and 3b each show a surface section image 12.n recorded after electromagnetic wave irradiation by means of the heat generating device 70 ( 3a ) and in a cooling phase ( 3b ), the thermal image of the 3a or the contrast cooling image of 3b clearly shows the particle errors 11 on the surface of the specimen 20 , For the examinee 20 they may be, for example, surfaces of anodes, cathodes or separators of a lithium-ion cell.

4a zeigt ein Wärmebild, das mit der Infrarotkamera 7 kurz nach der elektromagnetischen Wellenbestrahlung mittels der Bestrahlungsvorrichtung 70 aufgenommen worden ist. Das Wärmebild von 4a zeigt ein Flächenabschnittsbild 12.n eines Flächenabschnittes S der Oberfläche 21 des Prüflings 20, wobei als Fehler ein Kratzer 10 zu erkennen ist. 4b zeigt das Flächenabschnittsbild 12 der 4a in einer Abkühlphase. 4a shows a thermal image taken with the infrared camera 7 shortly after the electromagnetic wave irradiation by means of the irradiation device 70 has been recorded. The thermal image of 4a shows a surface section image 12.n a surface portion S of the surface 21 of the test piece 20 , where as a scratch a scratch 10 can be seen. 4b shows the area section image 12 of the 4a in a cooling phase.

Die Thermographievorrichtung 9 aus 1 weist ferner einen Blitzgenerator 80 auf, der die Dauer und Intensität eines Bestrahlungsblitzs 71 der Bestrahlungsvorrichtung 70 steuert. Der Blitzgenerator 80 wird über eine PC-Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung 60 gesteuert, die auch mit der Infrarotkamera 7 verbunden ist. Die von der Infrarotkamera 7 aufgenommenen Infrarotbilder bzw. Flächenabschnittsbilder 12.n der Oberfläche 21 des Prüflings 20 werden von der Sensorvorrichtung 7 über die Verbindung 100 an die PC-Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung 60 übertragen. Die Bestrahlungsvorrichtung 70 und der Blitzgenerator 80 sind über die Verbindungen 101, 102 verbunden.The thermography device 9 out 1 also has a flash generator 80 on, the duration and intensity of an irradiation flash 71 the irradiation device 70 controls. The flash generator 80 is via a PC control and evaluation device 60 controlled, which also with the infrared camera 7 connected is. The from the infrared camera 7 recorded infrared images or area section images 12.n the surface 21 of the test piece 20 be from the sensor device 7 about the connection 100 to the PC control and evaluation device 60 transfer. The irradiation device 70 and the flash generator 80 are about the connections 101 . 102 connected.

Bei den Verbindungen 100, 101, 102 kann es sich um elektrischen Leitungen und/oder Funkverbindungen handeln, die eine Kommunikation zwischen der Sensorvorrichtung 7, der PC-Steuerung 60, dem Blitzgenerator 80 und der Bestrahlungsvorrichtung 70 erlauben.At the connections 100 . 101 . 102 may be electrical wiring and / or Radio links that act to communicate between the sensor device 7 , the PC control 60 , the flash generator 80 and the irradiation device 70 allow.

Die PC-Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung 60 kann dann durch einen Auswertalgorithmus feststellen, ob der von der Infrarotkamera 7 aufgenommene Flächenbereich S.n fehlerfrei ist, indem beispielsweise die Infrarotbilder der Flächenabschnittsbilder 12.n auf Fehler durch Vergleich eines Referenzbildes, wie in 2 gezeigt, in der PC-Steuerungs- und Auswertungsvorrichtung 60 miteinander verglichen werden und bei Feststellung eines Fehlers als Schlechtteil bewertet werden.The PC control and evaluation device 60 can then use an evaluation algorithm to determine if the infrared camera 7 recorded surface area Sn is error-free, for example, by the infrared images of the area section images 12.n to error by comparing a reference image, as in 2 shown in the PC control and evaluation device 60 be compared with each other and evaluated as a bad part when a fault is detected.

Es wird nun Bezug genommen auf 5a und 5b.It will now be referred to 5a and 5b ,

Die 5a zeigt schematisch eine Draufsicht in der x-y-Ebene auf eine Oberfläche 21 eines Prüflings 20, hier insbesondere eine Elektrodenoberfläche eines Separators, die in zeilenförmigen Flächenabschnitte S1–S.n unterteilt ist, die von der Sensorvorrichtung 7 zeilenweise in x-Richtung mit einer ausreichenden Auflösung parallel erfasst werden können. Es ist jedoch auch möglich, die Flächenabschnitte S1–S.n spaltenweise zu erfassen, wobei dann die Unterteilung der einzelnen Flächenabschnitte in y-Richtung erfolgt. Mit dem Platzhalter „n” soll eine vorbestimmte Anzahl von Flächenabschnitten S1 bis S.n angezeigt werden, deren Anzahl sich aus der Anzahl von Erfassungs- und Überlagerungsvorrichtungen 4, 5 ergibt. Die in den nachfolgenden Figuren gezeigte Anzahl von Erfassungs- und Überlagerungsvorrichtungen 4, 5 ist rein exemplarisch. Es können auch mehr oder weniger als drei Erfassungs- und Überlagerungsvorrichtungen 4, 5 in der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 1 vorgesehen sein.The 5a schematically shows a plan view in the xy plane on a surface 21 of a test object 20 , here in particular an electrode surface of a separator, which is subdivided into line-shaped surface sections S1-Sn, that of the sensor device 7 line by line in the x-direction with a sufficient resolution can be detected in parallel. However, it is also possible to detect the surface sections S1-Sn in columns, in which case the subdivision of the individual surface sections takes place in the y-direction. With the placeholder "n", a predetermined number of area sections S1 to Sn are to be displayed, the number of which is the number of detection and superimposing devices 4 . 5 results. The number of detection and overlay devices shown in the following figures 4 . 5 is purely exemplary. There may also be more or fewer than three acquisition and overlay devices 4 . 5 in the test device according to the invention 1 be provided.

Eine Voraussetzung für eine zuverlässige Feststellung der Detektion ist eine hohe Kameraauflösung, die jedoch auf physikalisch-technische Grenzen stößt. Bei der Partikeldetektion von Elektrodenoberflächen und bei gängigen Infrarotkameras sind Flächen von maximal 40 × 40 mm in einer ausreichenden Auflösung detektierbar. Die in 5a schematisch dargestellte Elektrodenoberfläche weist in der x-y Ebene üblicherweise ein Format von 200 × 280 mm auf. Daher ist es erforderlich, dass die Elektrodenoberfläche bei größeren Formaten und Flächen, die 40 × 40 mm überschreiten, die Oberfläche flächenabschnittsweise zu erfassen. Dies kann beispielsweise zeilen- oder spaltenweise erfolgen, wie in 5a dargestellt. Um jedoch nicht für jedes einzelne Segment eine einzelne Kamera bereitstellen zu müssen und/oder die Kamera jeweils segmentweise zu verfahren, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschlagen, die einzelnen von der Sensorvorrichtung aufgenommenen Flächenabschnittsbilder 12.1 bis 12.n, wie in 5b dargestellt, zu einem Überlagerungsbild 90 zu überlagern, das dann von einer Auswertvorrichtung 60 beurteilt wird, ob Fehler wie Partikel oder Kratzer auf der Oberfläche der Flächenabschnittsbilder 12.1 bis 12.n vorhanden sind.A prerequisite for a reliable detection of the detection is a high camera resolution, but which encounters physical-technical limits. In the particle detection of electrode surfaces and in common infrared cameras areas of a maximum of 40 × 40 mm are detectable in a sufficient resolution. In the 5a schematically illustrated electrode surface has in the xy plane usually a format of 200 × 280 mm. Therefore, for larger formats and areas exceeding 40x40 mm, it is necessary for the electrode surface to detect the surface area by area. This can be done, for example, in rows or columns, as in 5a shown. However, in order not to have to provide a single camera for each individual segment and / or to move the camera segment by segment, it is proposed by the method according to the invention that the individual area section images recorded by the sensor device are proposed 12.1 to 12.n , as in 5b shown to a sub-picture 90 to superimpose, then from an evaluation device 60 it is judged whether defects such as particles or scratches on the surface of the area section images 12.1 to 12.n available.

Die zeilenweise Erfassung und Überlagerung der Bilder findet mit einer in 6–9 dargestellten erfindungsgemäßen Überlagerungsvorrichtung 4 statt. Die in 6–9 dargestellte Überlagerungsvorrichtung weist beispielsweise eine optische Spiegel- und Linsenvorrichtung auf, mit denen die Flächenabschnitte S1–S.n als Flächenabschnittsbilder 12.1–12.n parallel erfasst und einer einzigen Sensorvorrichtung 7, beispielsweise einer Infrarotkamera, zugeführt werden können.The line by line capture and overlay of the images takes place with a 6 - 9 illustrated overlay device according to the invention 4 instead of. In the 6 - 9 The overlay device shown has, for example, an optical mirror and lens device with which the surface sections S1-Sn as surface section images 12.1 - 12.n detected in parallel and a single sensor device 7 , For example, an infrared camera, can be supplied.

Es wird nun Bezug genommen auf 6.It will now be referred to 6 ,

In 6 ist in einer schematischen Seitenansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gezeigt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Detektieren eines Fehlers auf einer Oberfläche 21 eines Prüflings 20 weist in den in 6 dargestellten Ausführungsform eine Erfassungsvorrichtung 5, eine Überlagerungsvorrichtung 4, eine Sensorvorrichtung 7 und optional eine Bestrahlungsvorrichtung 70 auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist für eine kontinuierliche Prüfung mehrerer Prüflinge oder Werkstücke 20 in einem Massenherstellungsverfahren vorgesehen, bei, der der Fertigungstakt eines Werkstückes im Bereich von etwa eine Sekunde liegen kann. Somit kann zur Überprüfung des Werkstückes ebenfalls nur eine Sekunde bereitgestellt werden.In 6 is a schematic side view of a first embodiment of a device according to the invention 1 shown. The device according to the invention 1 for detecting an error on a surface 21 of a test object 20 points to in 6 illustrated embodiment, a detection device 5 , an overlay device 4 , a sensor device 7 and optionally an irradiation device 70 on. The device according to the invention 1 is for continuous testing of multiple samples or workpieces 20 in a mass production process, at which the manufacturing cycle of a workpiece can be in the range of about one second. Thus, to check the workpiece also only one second can be provided.

Dieser Fertigungstakt ist in 1 mit den hintereinander dargestellten Prüflingen 20.1, 20.2 und 20.3 angedeutet, die in einem kontinuierlichen Zuführprozess der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zugeführt werden.This production cycle is in 1 with the test specimens shown one after the other 20.1 . 20.2 and 20.3 indicated in a continuous feeding process of the device according to the invention 1 be supplied.

In 6 wird die Oberfläche 21 des Prüflings 20.2 flächenabschnittsweise, wie beispielsweise in 5b angezeigt, mittels der Erfassungsvorrichtung 5 erfasst. Die in 6 dargestellte Erfassungsvorrichtung 5 weist mehrere optische Linsen 50, 50.1–51.2 auf, die die Oberfläche 21 flächenabschnittsweise, unterteilt in Flächenabschnittsbilder 12.1 bis 12.3 der Oberflächenabschnitte S1, S2, S3 erfassen, und zu einer Überlagerungsvorrichtung 4 weiterleiten. Bei der in 6 gezeigten Überlagerungsvorrichtung 4 handelt es sich um Reflektor- oder Schwingspiegel 40, 41.1, 41.2, die den optischen Strahlengang 15.1–15.3 der jeweiligen optischen Linse 50, 51.1 und 51.2 hin zu der Sensorvorrichtung 7 umlenken, so dass die einzelnen Flächenabschnittsbilder 12.1 bis 12.3 der Flächenabschnitte S1 bis S3 zu einem Überlagerungsbild 90 überlagert werden, wie in 5b angezeigt.In 6 becomes the surface 21 of the test piece 20.2 area by area, such as in 5b displayed, by means of the detection device 5 detected. In the 6 illustrated detection device 5 has several optical lenses 50 . 50.1 - 51.2 on that the surface 21 area by area, divided into area section images 12.1 to 12.3 of the surface sections S1, S2, S3, and to an overlay device 4 hand off. At the in 6 shown overlay device 4 are reflector or oscillating mirrors 40 . 41.1 . 41.2 that the optical beam path 15.1 - 15.3 the respective optical lens 50 . 51.1 and 51.2 towards the sensor device 7 redirect so that the individual area section images 12.1 to 12.3 the surface sections S1 to S3 to a sub-picture 90 be superimposed, as in 5b displayed.

Wie aus 6 ersichtlich, weist jeder Strahlengang 15.1, 15.2 und 15.3 eine optische Achse 14.1, 14.2 und 14.3 auf, die mit Hilfe der Überlagerungsvorrichtung 4 bzw. der Reflektoren 40 um einen vorbestimmten Winkel α1, α2 und α3 auf die optische Achse 16 der Sensorvorrichtung 7 umgelenkt wird.How out 6 can be seen, each beam path 15.1 . 15.2 and 15.3 an optical axis 14.1 . 14.2 and 14.3 on, with the help of the overlay device 4 or the reflectors 40 by a predetermined angle α1, α2 and α3 on the optical axis 16 the sensor device 7 is diverted.

Der Strahlengang 13.1, 13.2 und 13.3 der Überlagerungsvorrichtung 4 ist hierbei an die Sensorvorrichtung 7 angepasst, beispielsweise mittels einer geeigneten optischen Linsenvorrichtung (nicht dargestellt), die an einer geeigneten Position auf die optische Achse 16 der Sensorvorrichtung 7 angeordnet ist, um Verzerrungen der Flächenabschnittsbilder 12.1 bis 12.n auszugleichen.The beam path 13.1 . 13.2 and 13.3 the overlay device 4 is here to the sensor device 7 adapted, for example by means of a suitable optical lens device (not shown), at an appropriate position on the optical axis 16 the sensor device 7 is arranged to distort the area section images 12.1 to 12.n compensate.

Die Reflektoren 41.1 und 41.2 sind für die elektromagnetischen Wellen des jeweiligen Reflektors 40, 41.1, wenigstens auf ihrer Rückseite 43 teildurchlässig, so dass die von den Reflektoren 40, 41.1 abgelenkten Flächenabschnittsbilder 12.1, 12.2 ohne Verlust hin zu der Sensorvorrichtung 7 zum Ausbilden des Überlagerungsbildes 90, wie in 5b dargestellt, zugeführt werden können. Jedoch sind die Reflektoren 40, 41.1 und 41.2 auf ihrer Reflektorseite 42 derart reflektierend ausgebildet, dass die Flächenabschnittsbilder 12.1 bis 12.3 hin zu der Sensorvorrichtung reflektiert werden.The reflectors 41.1 and 41.2 are for the electromagnetic waves of the respective reflector 40 . 41.1 at least on the back 43 semi-permeable, so that of the reflectors 40 . 41.1 deflected area section images 12.1 . 12.2 without loss to the sensor device 7 for forming the overlay image 90 , as in 5b shown, can be supplied. However, the reflectors are 40 . 41.1 and 41.2 on their reflector side 42 formed so reflective that the area section images 12.1 to 12.3 reflected to the sensor device.

Ferner ist aus 6 ersichtlich, dass mittels der Erfassungsvorrichtung 5, hier ein Satz optischer Linsen 50, 50.1, 50.2, jeweils abschnittsweise ein Flächenabschnittsbild 12.1, 12.2, 12.3 erfasst wird, wobei das jeweils den Strahlengang 15.1, 15.2 und 15.3 aufweist, der jeweils von den optischen Linsen 50, 50.1, 50.2 hin zu der Überlagerungsvorrichtung 4 geleitet wird. An den Reflektor- oder Spiegelflächen 42 der Überlagerungsvorrichtung 4, hier in Form von Reflektoren, werden die Strahlengänge 15.1 bis 15.3 und die dazugehörigen optischen Achsen 14.1, 14.2 und 14.3 um einen vorbestimmten Winkel α1, α2 und α3 gebeugt und hin zu der Sensorvorrichtung 7, hier in der Form einer Infrarotkamera, abgelenkt.Furthermore, it is off 6 it can be seen that by means of the detection device 5 , here a set of optical lenses 50 . 50.1 . 50.2 , each section a surface section image 12.1 . 12.2 . 12.3 is detected, each of which the beam path 15.1 . 15.2 and 15.3 each one of the optical lenses 50 . 50.1 . 50.2 towards the overlay device 4 is directed. At the reflector or mirror surfaces 42 the overlay device 4 , here in the form of reflectors, the beam paths 15.1 to 15.3 and the associated optical axes 14.1 . 14.2 and 14.3 diffracted by a predetermined angle α1, α2 and α3 and toward the sensor device 7 , here in the form of an infrared camera, distracted.

Die Reflektoren 41.1 und 41.2 sind sowohl auf ihrer Reflektorseite oder Vorderseite 42 als auch auf ihrer Rückseite 43 durchlässig für den Strahlengang 13.1 und 13.2 der Reflektoren 42, 40, 41.1.The reflectors 41.1 and 41.2 are both on their reflector side or front side 42 as well as on their back 43 permeable to the beam path 13.1 and 13.2 the reflectors 42 . 40 . 41.1 ,

Zur besseren Erfassung der Oberfläche der zu prüfenden Werkstücke 20.1 bis 20.3 wird das unter der Erfassungsvorrichtung 5 angeordnete Werkstück 20.2 mittels einer Bestrahlungsvorrichtung 70 mit elektromagnetischen Wellen 71 bestrahlt. Die elektromagnetischen Wellen 71 können von einer Wärmeerzeugungsvorrichtung 70 erzeugt werden, die elektromagnetische Wellen 71 im Infrarotbereich aussenden kann.For better detection of the surface of the workpieces to be tested 20.1 to 20.3 that will be under the detection device 5 arranged workpiece 20.2 by means of an irradiation device 70 with electromagnetic waves 71 irradiated. The electromagnetic waves 71 can be from a heat generating device 70 are generated, the electromagnetic waves 71 can emit in the infrared range.

Es ist jedoch auch möglich, dass die Bestrahlungsvorrichtung 70 elektromagnetische Wellen 71 im Bereich des sichtbaren Lichtes erzeugt. Hierbei ist darauf zu achten, dass eine ausreichende Lichtstärke erzeugt wird, um einen ausreichenden Kontrast zu erzeugen, so dass die zu detektierenden Fehler wie Partikel, Kratzer auf der Oberfläche 21 des jeweiligen Werkstücks 20.1, 20.2, 20.3 und 20.n detektierbar sind.However, it is also possible that the irradiation device 70 electromagnetic waves 71 generated in the range of visible light. It is important to ensure that a sufficient light intensity is generated in order to create a sufficient contrast, so that the detected defects such as particles, scratches on the surface 21 of the respective workpiece 20.1 . 20.2 . 20.3 and 20.n are detectable.

Wie ferner aus 6 ersichtlich, weist die Sensorvorrichtung 7 eine Sensorfläche 71 auf, die mit einer Auswertvorrichtung 60 verbunden ist, die das von der Sensorfläche 71 erfasste Überlagerungsbild aus den Flächenabschnittsbildern 12.1, 12.2, 12.3 bis 12.n auf Fehler untersucht.As further out 6 can be seen, the sensor device 7 a sensor surface 71 on that with an evaluation device 60 connected to that of the sensor surface 71 captured overlay image from the area section images 12.1 . 12.2 . 12.3 to 12.n examined for errors.

Das Überlagerungsbild 90 wird, wie in 5b schematisch dargestellt, durch Überlagern der einzelnen Flächenbildausschnitte S1–S.n erzeugt, wobei das erste Flächenabschnittsbild 12.1 über das zweite Flächenabschnittsbild 12.2 und das dritte Flächenabschnittsbild 12.3 usw. übereinander angeordnet werden, so dass das Überlagerungsbild 90 erzeugt wird, wobei darauf zu achten ist, dass die Randabschnitte und Eckpunkte der jeweiligen Flächenabschnittsbilder passgenau übereinander angeordnet sind.The overlay image 90 will, as in 5b schematically shown, produced by superimposing the individual area image sections S1-Sn, wherein the first area section image 12.1 over the second area section image 12.2 and the third area section image 12.3 etc. are superimposed so that the overlay image 90 It should be noted that it is important to ensure that the edge sections and corner points of the respective surface section images are precisely arranged one above the other.

Diese Überlagerung der einzelnen Flächenabschnittsbilder erfolgt in dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe der Überlagerungsvorrichtung 4, die hier aus Reflektor- bzw. Schwingspiegel 40, 41.1, 41.2 ausgebildet ist, wobei die Schwingspiegel 40, 41.1, 41.2 auf ihrer Rückseite 43 für den Strahlengang 13.1 bzw. 13.2 durchgängig ausgebildet sind.This superposition of the individual area section images takes place in the in 6 illustrated embodiment with the help of the overlay device 4 , here from reflector or oscillating mirror 40 . 41.1 . 41.2 is formed, wherein the oscillating mirror 40 . 41.1 . 41.2 on her back 43 for the beam path 13.1 respectively. 13.2 are consistently formed.

Ferner ist aus 6 ersichtlich, dass die Reflektoren 40 der Überlagerungsvorrichtung 4 im Wesentlichen hintereinander und parallel zueinander angeordnet sind.Furthermore, it is off 6 you can see that the reflectors 40 the overlay device 4 are arranged substantially one behind the other and parallel to each other.

Es wird nun Bezug genommen auf 7, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Detektion von Fehlern auf einer Fläche eines Prüflings oder Werkstücks 20 darstellt. Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Reflektoren 41.1 und 41.2 der Überlagerungsvorrichtung nicht auf der optischen Achse 16 des Sensorfeldes 71 der Sensorvorrichtung 7 hintereinander angeordnet, sondern um einen Versetzwinkel β1 bzw. β2 versetzt zueinander angeordnet Anders als bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung sind die Reflektoren hinsichtlich des Bezugsystems in Z-Richtung versetzt zueinander angeordnet, so dass deren optische Achsen 14.1 und 14.2 und 14.3 auf der Seite, die dem zu prüfenden Werkstück zugewandt ist, im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, während die optischen Achsen, die der Sensorvorrichtung 7 zugewandt sind (16, 16.1 und 16.2), strahlenförmig hin zu der Sensorvorrichtung 7 geführt werden und jeweils um einen Winkel β1, β2 zueinander versetzt sind. Ferner ist die optischen Erfassungsvorrichtung 5 nicht auf der Seite 21 der Oberfläche des Werkstücks 20 angeordnet, sondern auf der Seite der. Strahlengänge 13.1–13.3, die der Sensorvorrichtung 7 zugewandt ist. Die optischen Linsen 51.1, 51.2, 51.3 der Erfassungsvorrichtung 5 haben hier die Aufgabe, die durch die unterschiedliche Lage der Reflektoren ausgebildete Verzerrung auszugleichen, so dass jeweils Flächenabschnittsbilder 12.1, 12.2, 12.3 gleicher Größe, wie in 5b dargestellt, erzeugt werden und ein Überlagern der einzelnen Flächenabschnittsbilder 12.1, 12.2, 12.3 zu einem Überlagerungsbild 90 möglich ist, das von der Sensorvorrichtung 7 erfasst und mittels einer Auswertvorrichtung 60 ausgewertet werden kann, die in der Sensorvorrichtung 7 angeordnet oder separat dazu angeordnet sein kann.It will now be referred to 7 , which is another embodiment of the device according to the invention for detecting defects on a surface of a test piece or workpiece 20 represents. At the in 7 shown embodiment of the device according to the invention are the reflectors 41.1 and 41.2 the overlay device not on the optical axis 16 of the sensor field 71 the sensor device 7 arranged one behind the other, but offset by an offset angle β1 or β2 arranged differently from each other in the 6 shown embodiment of the device, the reflectors are offset with respect to the reference system in the Z direction to each other, so that their optical axes 14.1 and 14.2 and 14.3 on the side facing the workpiece to be tested, are arranged substantially parallel to each other, while the optical axes of the sensor device 7 are facing ( 16 . 16.1 and 16.2 ), radiating toward the sensor device 7 are guided and each offset by an angle β1, β2 to each other. Further, the optical detection device 5 not on the page 21 the surface of the workpiece 20 arranged but on the side of the. beam paths 13.1 - 13.3 that of the sensor device 7 is facing. The optical lenses 51.1 . 51.2 . 51.3 the detection device 5 have here the task to compensate for the distortion formed by the different position of the reflectors, so that each area section images 12.1 . 12.2 . 12.3 same size as in 5b represented, and a superposition of the individual area section images 12.1 . 12.2 . 12.3 to a sub-picture 90 is possible, that of the sensor device 7 recorded and by means of an evaluation device 60 can be evaluated in the sensor device 7 arranged or arranged separately thereto.

Es wird nun Bezug genommen auf 8, die ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.It will now be referred to 8th showing a third embodiment of the device according to the invention.

Eine Besonderheit der in 8 gezeigten erfinderischen Vorrichtung 1 ist, dass die Überlagerungs- und Erfassungsvorrichtung 4, 5 in einer einzigen optischen Prismavorrichtung 6 ausgebildet ist, die sowohl die Erfassung der einzelnen Flächenabschnittsbilder 12.1–12.3 der Flächenabschnitte S1–S3 als auch die Übertragung und Überlagerung derselben hin zu der Sensorvorrichtung 7 ermöglicht. Wie ferner aus 8 ersichtlich, sind optische Linsen 63.1, 63.2, 63.3 der Prismavorrichtung 6 derart angeordnet, dass die optischen Achsen 14.1–14.3 im Wesentlichen senkrecht zu der Sichtoberfläche 21 des Werkstücks 20 angeordnet sind und um einen vorbestimmten Winkel α1 an einer Prismaablenkfläche 63 hin zu der Sensorfläche 71 der Sensorvorrichtung 7 abgelenkt werden, wobei die einzelnen optischen Achsen im Wesentlichen auf der optischen Achse 16 der Sensorvorrichtung 7 liegen. Bei den Prismavorrichtungen 6.1 und 6.2 muss die Prismaablenkfläche 63 auch durchgängig für den abgelenkten Strahlengang 13.1 und 13.2 sein, so dass eine Überlagerung der Flächenabschnittsbilder 12.1, 12.2 und 12.3 der Flächenabschnitte S1–S3 stattfinden kann, wie in 5b dargestellt. Ferner sind die optischen Linsen 63.1, 63.2, 63.3 derart ausgelegt, dass die von ihnen erfassten und übertragenen Flächenabschnittsbilder 12.1 bis 12.3 zum Ausbilden eines Überlagerungsbildes 90 geeignet sind.A peculiarity of in 8th shown inventive device 1 is that the overlay and detection device 4 . 5 in a single optical prism device 6 is formed, both the detection of the individual area section images 12.1 - 12.3 the area sections S1-S3 as well as the transmission and superposition of the same towards the sensor device 7 allows. As further out 8th can be seen, are optical lenses 63.1 . 63.2 . 63.3 the prism device 6 arranged such that the optical axes 14.1 - 14.3 substantially perpendicular to the viewing surface 21 of the workpiece 20 are arranged and at a predetermined angle α1 at a Prismaablenkfläche 63 towards the sensor surface 71 the sensor device 7 be deflected, with the individual optical axes substantially on the optical axis 16 the sensor device 7 lie. At the prism devices 6.1 and 6.2 must have the prism deflection area 63 also throughout the deflected beam path 13.1 and 13.2 so that overlay the area section images 12.1 . 12.2 and 12.3 the area sections S1-S3 can take place, as in 5b shown. Further, the optical lenses 63.1 . 63.2 . 63.3 designed so that the area section images captured and transmitted by them 12.1 to 12.3 for forming an overlay image 90 are suitable.

Es wird nun Bezug genommen auf 9, die ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zeigt, wobei hier die Überlagerungs- und Erfassungsvorrichtung 4,5 aus einer zweiten Optikvorrichtung 8 ausgebildet ist, wobei hierbei die Sensorvorrichtung 7 mit ihrer optischen Achse 16 in Z-Richtung im Wesentlichen parallel zu den optischen Achsen 14.1 bis 14.3 angeordnet ist.It will now be referred to 9 , Which is a fourth embodiment of the device according to the invention 1 shows, here the overlay and detection device 4 . 5 from a second optical device 8th is formed, in which case the sensor device 7 with its optical axis 16 in the Z direction substantially parallel to the optical axes 14.1 to 14.3 is arranged.

Bei der Optikvorrichtung 8 aus 9 kommen unterschiedliche optische Linsen 52, 53, 54 zum Einsatz, die die im Wesentlichen parallelen optischen Achsen 14.1–14.3 auf der Sichtseite 21 des Werkstücks hin zu der Sensorvorrichtung 7 ablenken und die jeweiligen Flächenabschnittsbilder 12.1 bis 12.3 auf der der Sichtseite 21 abgewandten Seite der optischen Achsen zu einem Überlagerungsbild 90 zusammenfassen und überlagern, so dass dieses verzerrungsfrei der Sensorvorrichtung 7, insbesondere dem Sensorfeld 71, zugeordnet ist. Falls erforderlich, kann auf der optischen Achsenseite 16, die der Sensorvorrichtung 7 zugewandt ist, ein entsprechendes Linsenobjektiv 18 vorgesehen sein, das eine Entzerrung des jeweiligen Flächenabschnittsbilds 12.1 bis 12.3 erzeugt, um verzerrungsfreie Flächenabschnittsbilder 12.1 bis 12.3 der Flächenabschnitte S1 bis S3 bereitzustellen, die dann dem Sensorfeld 71 der Sensorvorrichtung 7 zugeführt werden.In the optical device 8th out 9 come different optical lenses 52 . 53 . 54 used, which are the essentially parallel optical axes 14.1 - 14.3 on the visible side 21 of the workpiece towards the sensor device 7 distract and the respective area section pictures 12.1 to 12.3 on the visible side 21 opposite side of the optical axes to a sub-picture 90 summarize and overlay, so that this distortion-free of the sensor device 7 , in particular the sensor field 71 , assigned. If necessary, can be on the optical axis side 16 that of the sensor device 7 facing, a corresponding lens objective 18 be provided, which is an equalization of the respective area section image 12.1 to 12.3 generated to distortion-free area section images 12.1 to 12.3 provide the surface portions S1 to S3, which then the sensor field 71 the sensor device 7 be supplied.

Es wird nun Bezug genommen auf 10, die einen schematischen Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Detektion eines Fehlers auf einer Oberfläche 21 eines Werkstücks oder Prüflings 20 zeigt.It will now be referred to 10 showing a schematic flowchart of a method according to the invention for detecting an error on a surface 21 a workpiece or specimen 20 shows.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren 200 wird in Schritt 201 ein zu detektierender oder zu prüfender Prüfling bzw. Werkstück 20 zugeführt oder bereitgestellt. Falls erforderlich, wird, wenn es sich um eine Thermographieerfassung handelt, in Schritt 202a mittels einer elektromagnetischen Bestrahlungsvorrichtung 70, insbesondere einer Infrarotlampe, unter Steuerung eines Blitzgenerators 80 eine Infrarotbestrahlung des Prüflings derart durchgeführt, dass eine ausreichende Erwärmung der Oberfläche 21 der Prüflings 20 stattfindet, so dass Fehler auf der Oberfläche mittels einer Infrarotkamera 7 aufgenommen werden können.According to the inventive method 200 will be in step 201 a test object or workpiece to be detected or tested 20 supplied or provided. If necessary, if it is a thermographic detection, in step 202a by means of an electromagnetic irradiation device 70 , in particular an infrared lamp, under the control of a flash generator 80 an infrared irradiation of the specimen carried out such that a sufficient heating of the surface 21 the examinees 20 takes place, making mistakes on the surface by means of an infrared camera 7 can be included.

Falls keine thermographische Erfassung stattfindet, sondern eine rein optische Erfassung, wird eine elektromagnetische Bestrahlung der Oberfläche im sichtbaren Lichtbereich durchgeführt, wie in Schritt 202b dargestellt.If no thermographic detection takes place, but a purely optical detection, an electromagnetic irradiation of the surface in the visible light range is performed, as in step 202b shown.

Falls die verwendete Sensorvorrichtung 7 keine derartigen elektromagnetischen Bestrahlung bedarf, kann direkt mittels einer geeigneten Überlagerungsvorrichtung und Erfassungsvorrichtung 4, 5 ein Erfassen einer Anzahl von Flächenabschnittsbildern 12.1 bis 12.n der Oberfläche des zu detektierenden und prüfenden Werkstücks 20 durchgeführt werden, wie in Verfahrensschritt 203 angezeigt.If the sensor device used 7 no such electromagnetic radiation needs, can directly by means of a suitable overlay device and detection device 4 . 5 acquiring a number of area section images 12.1 to 12.n the surface of the detecting and testing workpiece 20 be carried out as in process step 203 displayed.

In einem weiteren Verfahrensschritt 204 wird in einer geeigneten Überlagerungsvorrichtung 4 ein Überlagern der zuvor erfassten Flächenabschnittsbilder durchgeführt.In a further process step 204 is in a suitable overlay device 4 superposing the previously acquired area section images.

In einem nachfolgenden Verfahrensschritt 205 erfolgt mit einer geeigneten Auswert- und Sensorvorrichtung 60,7 ein Abtasten und Bewerten des aus überlagerten Flächenabschnittsbildern erzeugten Überlagerungsbildes 90, wobei beurteilt wird, ob in dem Überlagerungsbild 90 ein Fehler vorhanden ist oder nicht.In a subsequent process step 205 done with a suitable evaluation and sensor device 60 . 7 scanning and evaluating the overlay image generated from overlaid area section images 90 in which it is judged whether in the overlay image 90 there is an error or not.

Falls in dem Überlagerungsbild 90 kein Fehler zu finden ist, wird das zuvor geprüfte Werkstück als Gutteil eingeteilt, wie im Verfahrensschritt 206 angedeutet. Falls jedoch ein Fehler auf der Oberfläche des zuvor detektierten Werkstücks oder Prüflings 20 festgestellt worden ist, wird das Werkstück 20, wie in Verfahrensschritt 207 angedeutet, als Schlechtteil eingeordnet. Nach dem Verfahrensschritt 206 wird gemäß Verfahrensschritt 208 ein neues zu prüfendes Werkstück zugeführt.If in the overlay image 90 no error is found, the previously tested workpiece is classified as a good part, as in the process step 206 indicated. However, if there is an error on the surface of the previously detected workpiece or specimen 20 has been found, the workpiece 20 as in process step 207 indicated, classified as bad part. After the process step 206 is according to process step 208 supplied a new workpiece to be tested.

Nach dem Verfahrensschritt 207 kann das als Schlechtteil beurteilte Werkstück 20 noch einer genaueren Prüfung unterzogen werden, wie in Verfahrensschritt 209 angedeutet. Hierbei kann eine genaue Lokalisierung des Fehlers stattfinden und gegebenenfalls der festgestellte Fehler beseitigt werden, so dass das Werkstück 20 für eine weitere Verwendung geeignet ist.After the process step 207 can the workpiece judged as a bad part 20 be subjected to a more detailed examination, as in process step 209 indicated. In this case, a precise localization of the error take place and, where appropriate, the detected error can be eliminated, so that the workpiece 20 suitable for further use.

Das oben erläuterte Verfahren und die oben beschriebene Vorrichtung können bei einer sichtoptischen und/oder einer thermografischen Prüfung einer Oberfläche, insbesondere einer homogenen Oberfläche eines Werkstückes verwendet werden, bei der keine genaue Kenntnis der Lage des Fehler erforderlich ist. Mögliche Anwendungsfälle des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Detektion von Partikeln bei der Fertigung von wiederaufladbarer Speicher für elektrische Energie (Akkumulatoren), insbesondere Lithiumionnezellen, von Solarzellen oder Anzeigevorrichtung (Displays) sowie in Lackier- und Beschichtungsverfahren mit hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität.The above-explained method and the device described above can be used in a visual optical and / or a thermographic examination of a surface, in particular a homogeneous surface of a workpiece, in which no exact knowledge of the location of the error is required. Possible applications of the method according to the invention and of the device according to the invention are the detection of particles in the production of rechargeable storage for electrical energy (accumulators), in particular lithium ion cells, of solar cells or display devices (displays) as well as in coating and coating processes with high surface quality requirements.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004037575 A1 [0012]

Claims

Method for detecting an error ( 10 . 11 ) on a surface ( 21 ) of a workpiece ( 20 ), such as a separator-membrane-electrode assembly, comprising the steps: - providing / feeding the workpiece ( 20 ), so that a surface to be tested of the workpiece ( 20 ) can be detected, - sections of the surface of the workpiece ( 20 ) into a number of surface sections (S1, S2, S3, Sn) and detecting in parallel the surface sections (S1, S2, S3, Sn) as a number of surface section images ( 12 . 12.1 . 12.2 . 12.n ), - overlay the number of area section images ( 12 . 12.1 . 12.2 . 12.n ) to a sub-picture ( 90 ), and transferring the overlay image ( 90 ) to a sensor device ( 7 ).

Method according to claim 1, wherein the area section images ( 12 . 12.1 . 12.2 . 12.n ) are detected line by line, column by column, area by area with a predetermined image resolution.

Method according to claim 1 or 2, wherein the individual area section images ( 12 . 12.1 . 12.2 . 12.n ) are superimposed in such a way that their optical axes coincide and an overlay image ( 90 ) on the sensor device ( 7 ), each overlay image ( 90 ) each a single workpiece ( 20 . 20.1 . 20.2 . 20.n ).

Method according to one of the preceding claims 1 to 3, wherein an evaluation device ( 60 ) Matching portions of the area section images (S1, S2, ..., Sn) from the overlay image ( 90 ) in the respective area section image (S1, S2, ..., Sn).

Method according to one of the preceding claims 1 to 4, wherein when providing the workpiece irradiating the same by means of an electromagnetic wave ( 71 ) is carried out in the visible range and / or in the infrared range.

Method according to one of the preceding claims 1 to 5, wherein the irradiation with the electromagnetic wave is carried out with a predetermined period of time, so that the surface ( 21 ) a temperature difference to a non-irradiated area of the workpiece ( 20 ) having.

Method according to one of the preceding claims 1 to 6, wherein the transmission image from the sensor device ( 20 ) is scanned and by the sensor device ( 20 ) generated signals ( 100 ) from the evaluation device ( 60 ), whereby an evaluation of the workpiece ( 90 ) is performed as a good part if in the overlay image ( 90 ) from a number of area section images (S1, S2, ..., Sn) no error is detected, or an evaluation of the workpiece as a bad part occurs when an error is detected in the sub-picture

Contraption ( 1 ) for detecting a fault in a workpiece, the device comprising: - a detection device ( 5 ) for acquiring a number of area section images ( 12.1 . 12.2 , .. 12.n ) of surface sections (S1, S2, Sn) of a surface ( 21 ) of the workpiece ( 20 ), - an overlay device ( 4 ) for superimposing the number of acquired area area images ( 12.1 . 12.2 , .. 12.n ) into a sub-picture ( 90 ) to a sensor device ( 7 ), - an evaluation device ( 60 ) for evaluating the of the sensor device ( 7 ) recorded overlay image ( 90 ).

Apparatus according to claim 8, wherein the detection device ( 5 ) and / or the overlay device ( 4 ) are arranged with respect to their optical axes in series and / or in parallel one behind the other.

Contraption ( 1 ) according to claim 8 or 9, wherein the detection device ( 5 ) and / or the overlay device ( 4 ) a number of at least two optical lenses ( 50 . 51 . 52 . 53 . 54 . 63 ) and / or reflectors ( 40 . 40.1 . 40.2 . 40.n ) for respectively detecting and / or redirecting a surface patch image ( 12.1 . 12.2 to 12.n ) of the surface ( 21 ) of the workpiece ( 20 ), wherein the optical lenses ( 50 . 51 . 52 . 53 . 54 . 63 ) and / or reflectors ( 40 . 41.1 . 41.2 . 41.n ) between the sensor device ( 7 ) and a workpiece to be tested ( 20 ) are arranged.

Apparatus according to claim 10, wherein each reflector has a reflector surface ( 42 ) for redirecting the surface section image of a surface ( 21 ) of the workpiece to be tested ( 20 ) from a first optical axis ( 14.1 . 14.2 . 14.2 . 14.n ) on an optical axis ( 16 ) of an image acquisition sensor ( 21 ) of the sensor device ( 7 ) having.

Apparatus according to claim 10 or 11, wherein the optical axis ( 14.1 . 14.2 . 14.2 . 14.n ) each reflector ( 40 . 40.1 . 40.2 . 40.n ) is aligned such that the of the reflector surface ( 42 ) deflected area section image ( 12.1 . 12.2 to 12.n ) each to a predetermined focusing point of the image sensing sensor ( 71 ) of the sensor device ( 7 ) is projected and / or superimposed, so that the individual area section images on the predetermined location can be combined to form an overlay image.

Device according to one of claims 8 to 12, wherein the sensor device is an infrared camera ( 7 ) or a light-optical camera.

Apparatus according to any one of claims 8 to 13, wherein the apparatus comprises an electromagnetic wave generating device (10). 70 . 80 ) for irradiating the surface to be detected ( 21 ) of the workpiece ( 20 ) having.