DE102013110667A1 - Verfahren zum bildgebenden zerstörungsfreien Prüfen von dreidimensionalen Werkstücken und Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum bildgebenden zerstörungsfreien Prüfen von dreidimensionalen Werkstücken und Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens Download PDF

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Abstract

Verfahren zum bildgebenden zerstörungsfreien Prüfen von dreidimensionalen Werkstücken (102), insbesondere Faserverbundwerkstücken, mithilfe einer an einem Industrieroboter (104) angeordneten Kamera (110), wobei zunächst eine Position des Werkstücks (102) bezüglich wenigstens einer Strahlungsquelle (112, 114) bestimmt wird, nachfolgend mithilfe der wenigstens einen Strahlungsquelle (112, 114) wenigstens eine Referenzmarke (122, 124) auf das Werkstück (102) projiziert wird, nachfolgend die Kamera (110) zu der wenigstens einen Referenzmarke (122, 124) ausgerichtet wird und nachfolgend mithilfe der Kamera (110) ein Prüfbild aufgenommen wird, sowie Vorrichtung (100) zur Durchführung eines derartigen Verfahrens aufweisend einen Industrieroboter (104), eine an dem Industrieroboter (104) angeordnete Kamera (110) zum Aufnehmen von Prüfbildern, wenigstens eine Strahlungsquelle (112, 114) zum Projizieren von Referenzmarken (122, 124) und eine Steuereinrichtung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum bildgebenden zerstörungsfreien Prüfen von dreidimensionalen Werkstücken, insbesondere Faserverbundwerkstücken, mithilfe einer an einem Industrieroboter angeordneten Kamera. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
  • Aus der DE 10 2010 014 931 A1 ist ein Verfahren bekannt zum Herstellen eines Verbundbauteils bei welchem eine Verstärkungsstruktur aus Fasern in eine Kunststoffmatrix eingebettet wird, wobei die Fasern und/oder Fasergruppen in einer geordneten Lagebeziehung zueinander angeordnet werden, und wobei zu wenigstens einem Zeitpunkt während der Verfahrensdurchführung eine Lageorientierung wenigstens einer Faser der Verstärkungsstruktur mittels eines bildgebenden Verfahrens bestimmt wird, wobei die wenigstens eine Faser der Verstärkungsstruktur bei der Bestimmung der Lageorientierung anhand einer mittels des bildgebenden Verfahrens erkennbaren Eigenschaft von den übrigen Fasern der Verstärkungsstruktur unterschieden wird, um eine einfache Kontrolle der Faseranordnung in einem Verbundbauteil zu ermöglichen.
  • Aus der DE 10 2010 020 874 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Messzeitreduktion der thermografischen Prüfung eines Bauteiles, in dem die zu detektierenden Objekte innerhalb mindestens eines zu prüfenden Bereiches ermittelt werden, wobei die thermografische Prüfung als Untersuchung von Infrarotbildern ausgebildet ist, sodass das Bauteil mittels mindestens einer Anregungsquelle angeregt wird, und der dadurch entstehende Wärmefluss von mindestens einem Infrarotsensor in einer Serie von Thermobildern erfasst wird, wobei die Thermobilder sowie aus der Bildserie mittels unterschiedlichen Methoden der Signal- und Bildverarbeitung gewonnene Ergebnisbilder verschiedener Typen, die einen Wärmefluss in Transmission und/oder in Reflektion mit zeitlicher und räumlicher Auflösung darstellen, untersucht werden, wobei, falls das zu prüfende Bauteil in mindestens einer Dimension größer als das erfasste Bildfeld ist, das Bauteil von mindestens einer Anregungsquelle mindestens einmal angeregt wird, wobei das Bildfeld mehrmals über mehrere Aufnahmepositionen des Bauteils bewegt wird, und somit alle zu prüfenden Bereiche auf dem Bauteil mehrmals abgetastet werden, sodass die Bewegungsgeschwindigkeit des Bildfeldes höchstens so groß ist, dass pro Abtastzyklus mindestens zwei Infrarotbilder aufgenommen werden, und mindestens so groß ist, dass in der erwarteten Reaktionszeit der zu detektierenden Objekte mindestens zwei Abtastzyklen erfolgen, wobei die Infrarotbilder in der Anzahl und in der Abfolge so aufgenommen werden, dass jedes Infrarotbild einer Serie zugeordnet wird, welche an einer bestimmten Aufnahmeposition aufgenommen wird, wobei alle zu prüfenden Bereiche von den Bildfeldern an den sämtlichen Aufnahmepositionen abgedeckt werden.
  • Aus der DE 20 2012 103 130 U1 ist ein Industrie-Kamerasystem bekannt mit eigenen CNC-Positionierantrieben für einen integrierten Schwenkspiegel oder -sockel, das mit einem Industrieroboter oder einem CNC-gesteuerten Linear- oder Rotationsvorschub gekoppelt ist, um mit dessen externen maschinellen Bewegungen das Kamerasichtfeld innerhalb, außerhalb oder zwischen komplizierten Raumstrukturen, z. B. Autokarosserien, zu erweitern und/oder um hochauflösende, schnelle Einzelbild-Aufnahmesequenzen technischer Elemente, wie Fügestellen und kleine Kanten, wesentlich zu verkürzen bzw. überhaupt zu ermöglichen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern. Insbesondere soll eine Genauigkeit einer Werkstückprüfung erhöht werden. Insbesondere sollen Defektpositionen mit einer erhöhten Genauigkeit bestimmt werden. Insbesondere soll ein störender Einfluss dynamischer Prozesse bei einer Werkstückprüfung reduziert oder vermieden werden. Insbesondere soll eine externe Führung des Industrieroboters vermieden werden. Insbesondere soll das Erfordernis berührende Referenzmarken anzubringen entfallen. Insbesondere soll ein Zeitaufwand bei einer Werkstückprüfung reduziert werden. Insbesondere soll eine Flexibilität einer Werkstückprüfung erhöht werden. Insbesondere soll eine Automatisierbarkeit einer Werkstückprüfung verbessert werden. Insbesondere soll eine Komplexität einer Werkstückprüfung reduziert werden. Insbesondere soll eine aufwändige Synchronisation vermieden werden. Insbesondere soll das Erfordernis mehrere Lasertracker einzusetzen entfallen. Insbesondere soll eine Online-Bahnkorrektur des Industrieroboters nicht erforderlich sein. Außerdem soll eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereitgestellt werden.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren zum bildgebenden zerstörungsfreien Prüfen von dreidimensionalen Werkstücken, insbesondere Faserverbundwerkstücken, mithilfe einer an einem Industrieroboter angeordneten Kamera, wobei zunächst eine Position des Werkstücks bezüglich wenigstens einer Strahlungsquelle bestimmt wird, nachfolgend mithilfe der wenigstens einen Strahlungsquelle wenigstens eine Referenzmarke auf das Werkstück projiziert wird, nachfolgend die Kamera zu der wenigstens einen Referenzmarke ausgerichtet wird und nachfolgend mithilfe der Kamera ein Prüfbild aufgenommen wird.
  • Das Verfahren kann automatisiert durchgeführt werden. Das Verfahren kann im Rahmen einer Serienfertigung durchgeführt werden. Das Prüfen kann ein Erkennen und Lokalisieren von Defekten umfassen. Interaktionsraum für das Prüfen kann eine Oberfläche und/oder ein Volumen eines Werkstücks sein.
  • Das Werkstück kann in einem fertigen, teilfertigen oder unfertigen Herstellungszustand vorliegen. Das Werkstück kann ein Flugzeugteil sein. Das Werkstück kann beispielsweise ein Rumpfteil oder ein Seitenleitwerkteil sein. Das Werkstück kann ein Fahrzeugteil sein. Das Werkstück kann beispielsweise ein Karosserieteil sein. Das Werkstück kann gekrümmt sein. Das Werkstück kann einfach oder mehrfach gekrümmt sein.
  • Das Faserverbundwerkstück kann Fasern aufweisen. Das Faserverbundwerkstück kann Glasfaser, Kohlenstofffasern, Keramikfasern, Aramidfasern, Naturfasern und/oder Kunststofffasern aufweisen. Die Fasern können gerichtet sein. Das Faserverbundwerkstück kann ein Laminat-Werkstück sein. Die Fasern können als Gewebe, Gelege oder Matte vorliegen. Das Faserverbundwerkstück kann in einem Legeverfahren, Pressverfahren, Prepreg-Verfahren, Vakuum-Infusionsverfahren, Wickelverfahren oder Spritzverfahren hergestellt werden. Das Faserverbundwerkstück kann ein Spritzguss-Werkstück, Spritzpress-Werkstück, Strangzieh-Werkstück oder Sheet-Molding-Compound-Werkstück sein. Die Fasern können in einen Matrixwerkstoff eingebettet sein.
  • Zum Bestimmen der Position des Werkstücks bezüglich der wenigstens einen Strahlungsquelle kann zunächst unter Berücksichtigung von CAD-Daten des Werkstücks an dem Werkstück wenigstens ein Reflektor angeordnet werden und nachfolgend kann eine Position des wenigstens einen an dem Werkstück angeordneten Reflektors bestimmt werden. An dem Werkstück können beispielsweise zwei bis sechs Reflektoren, insbesondere drei bis fünf Reflektoren, insbesondere vier Reflektoren, angeordnet werden. Eine Anordnung der Reflektoren an dem Werkstück kann mithilfe von CAD-Daten des Werkstücks bestimmt werden. Zum Bestimmen der Position des wenigstens einen an dem Werkstück angeordneten Reflektors kann der wenigstens eine Reflektor mithilfe der wenigstens einen Strahlungsquelle angestrahlt werden und ein von dem wenigstens einen Reflektor reflektierter Strahl kann erfasst und ausgewertet werden. Ein reflektierter Strahl kann mithilfe einer Sensoreinrichtung erfasst werden. Ein reflektierter Strahl kann mithilfe einer Recheneinrichtung ausgewertet werden.
  • Die wenigstens eine Referenzmarke kann unter Berücksichtigung von CAD-Daten des Werkstücks auf das Werkstück projiziert werden. Die wenigstens eine Referenzmarke kann rechteckig, kreuzförmig, kreisförmig oder ringförmig sein. Auf das Werkstück können beispielsweise wenigstens drei Referenzmarken projiziert werden. Eine Anordnung der wenigstens einen Referenzmarke auf dem Werkstück kann mithilfe von CAD-Daten des Werkstücks bestimmt werden. Zur Projektion kann das Werkstück mithilfe der wenigstens einen Strahlungsquelle angestrahlt werden.
  • Zum Ausrichten der Kamera zu der wenigstens einen Referenzmarke kann wenigstens eine vorgegebene Position eines Bildsensors der Kamera mit der wenigstens einen Referenzmarke in Übereinstimmung gebracht werden. Zum Ausrichten der Kamera zu der wenigstens einen Referenzmarke kann die Kamera mit der wenigstens einen Referenzmarke pixelgenau in Übereinstimmung gebracht werden.
  • Außerdem erfolgt eine Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens aufweisend einen Industrieroboter, eine an dem Industrieroboter angeordnete Kamera zum Aufnehmen von Prüfbildern, wenigstens eine Strahlungsquelle zum Projizieren von Referenzmarken und eine Steuereinrichtung.
  • Der Industrieroboter kann eine Basis, einen Manipulator und einen Effektor aufweisen. Der Effektor kann die Kamera aufweisen. Die Kamera kann mithilfe des Industrieroboters relativ zu einem Werkstück bewegbar sein.
  • Die Kamera kann einen elektronischen Bildsensor aufweisen. Die Kamera kann einen Siliziumsensor, beispielsweise einen CCD-Bildsensor, aufweisen. Der Bildsensor kann Pixel aufweisen. Die Kamera kann zum Aufnehmen von Bildern im Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen ca. 1 mm und ca. 780 nm dienen. Die Kamera kann eine thermische Kamera sein. Die Kamera kann zum Aufnehmen von Bildern im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen ca. 380 nm und ca. 780 nm dienen. Die Kamera kann eine optische Kamera sein. Die Kamera kann ein Objektiv aufweisen. Das Objektiv kann mithilfe eines Autofokus scharfstellbar sein.
  • Die wenigstens eine Strahlungsquelle kann ortsfest angeordnet sein. Die wenigstens eine Strahlungsquelle kann ein Laser sein. Die wenigstens eine Strahlungsquelle kann ein Laserpointer sein. Die wenigstens eine Strahlungsquelle kann im Infrarotspektrum stahlen. Die wenigstens eine Strahlungsquelle kann im sichtbaren Spektrum stahlen. Die Vorrichtung kann zwei Strahlungsquellen aufweisen. Die wenigstens eine Strahlungsquelle kann Teil eines Scanners sein. Der Scanner kann eine Sensoreinrichtung zum Erfassen von reflektierter Strahlung aufweisen. In dem Scanner können die wenigstens eine Strahlungsquelle und die Sensoreinrichtung baulich zusammengefasst sein.
  • Die Vorrichtung kann eine Steuereinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann zum Steuern des Industrieroboters, der Kamera und/oder der Strahlungsquelle dienen. Die Steuereinrichtung kann eine Recheneinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann eine Speichereinrichtung aufweisen.
  • Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine positionsgenaue automatisierte Thermographie-Messung durch eine verbesserte Roboterpositionsgenauigkeit mittels optischer Laser- oder IR-Laser-Pointer und Thermographie Kamera, eine Verbesserung einer Gesamtsystemgenauigkeit einer Thermographie-Messung durch Verbesserung einer Roboterpositionsgenauigkeit mittels optische Laser- oder IR-Laser-Pointer und Thermographie Kamera, eine Genauigkeitssteigerung bei einer Thermographie-Messung mit Industrierobotern durch Fehlerkompensation mittels optische Laser- oder IR-Laser-Pointer und Thermographie Kamera und/oder ein Verfahren zur Projizierung bzw. Bestimmung eines Messfeldes, insbesondere zur Orientierung einer Messposition bei einem größeren Bauteil.
  • Das kann mithilfe eines sichtbaren oder IR-Lasers und Thermographie-Kamera erfolgen. Der Laser kann mit einem kompakten Thermographie-Endeffektor nach Bedarf gekoppelt oder nicht gekoppelt sein. Wenn der Laser auf ein Bauteil das Messungsfeld projiziert, kann er Wärme erzeugen, die mit der Thermographie-Kamera als Temperaturbild aufgenommen werden kann. Somit kann das Messungsfeld sichtbar werden und Aufkleber als Marken werden nicht benötigt.
  • Zuerst kann eine Bauteilposition im Raum zur Laserquelle ermittelt werden. Dazu können nach CAD-Modell vier Reflektoren an entsprechende Stelle am Bauteil angebracht und mit dem Laser die Positionen der angebrachten Reflektoren gemessen werden. Danach können mit Laser mindestens drei oder mehrere deutlich unterschiedliche Laserpunkte als Marker Arten (z. B.: Rechteck, Kreuz, Kreis, Kreisring) auf dem Bauteil projiziert werden. Diese Punkte können das Messungsfeld auf dem Bauteil darstellen. Messungsfeldgröße und Anzahl der Messungsfeldposition auf dem Bauteil können im CAD je nach Bauteilgeometrie und Bauteilgröße berechnet und definiert werden. Diese Informationen können zur Lasereinrichtung weitergegeben werden. Somit kann mit den Laserpunkten das Messungsfeld auf dem Bauteil sehr genau projiziert werden. Im idealen Fall sollte der Roboter zu dem Messungsfeld fahren, wobei ein Roboterprogramm offline erstellt worden sein kann. Da der Laser auf dem Bauteil das Messungsfeld genau projizieren kann und die Thermographie-Kamera die Laserpunkte erkennen kann, kann über Iterationsalgorithmen die Roboterposition zu dem Messungsfeld verbessert werden. Dabei kann der Roboter mit der Thermographie-Kamera solange umorientiert werden, bis die Kamera die Punkte des Messungsfeldes zu vorgegebenen Pixelposition an einem CCD-Chip bringt. Somit kann die Roboterposition zu der Messungsfeldgröße und der Messpositionen korrigiert werden. Somit kann dieses Verfahren eine berührungslose messungsfeldorientierte Verbesserung der Robotergenauigkeit bzw. positionsgenaue Thermographie Messung ermöglichen.
  • Mit „kann” sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
  • Mit der Erfindung wird eine Genauigkeit einer Werkstückprüfung erhöht. Defektpositionen werden mit einer erhöhten Genauigkeit bestimmt. Ein störender Einfluss dynamischer Prozesse bei einer Werkstückprüfung wird reduziert oder vermieden. Eine externe Führung des Industrieroboters ist nicht erforderlich. Berührende Referenzmarken müssen nicht angebracht werden. Ein Zeitaufwand bei einer Werkstückprüfung wird reduziert. Eine Flexibilität einer Werkstückprüfung wird erhöht. Eine Automatisierbarkeit einer Werkstückprüfung wird verbessert. Eine Komplexität einer Werkstückprüfung wird reduziert. Eine aufwändige Synchronisation wird vermieden. Ein Einsatz mehrerer Lasertracker ist nicht erforderlich. Eine Online-Bahnkorrektur des Industrieroboters ist nicht erforderlich. Außerdem wird eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereitgestellt.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
  • Es zeigen schematisch und beispielhaft:
  • 1 eine Vorrichtung zum bildgebenden zerstörungsfreien Prüfen von dreidimensionalen Faserverbundwerkstücken,
  • 2 eine von einer Soll-Kameraposition abweichende Ist-Kameraposition,
  • 3 eine Verbesserung einer Kameraposition,
  • 4 eine Verbesserung einer Kameraposition und
  • 5 eine korrigierte Kameraposition.
  • 1 zeigt eine Vorrichtung 100 zum bildgebenden zerstörungsfreien Prüfen eines dreidimensionalen Faserverbundwerkstücks 102. Die Prüfung erfolgt inline in einem Fertigungsprozess des Faserverbundwerkstücks 102. Die Vorrichtung 100 weist einen Industrieroboter 104 auf. Der Industrieroboter 104 weist eine Basis 106, einen Manipulator 108 und eine an dem Manipulator 108 angeordnete Kamera 110 auf. Die Kamera 110 ist vorliegend eine Infrarot-Kamera. Mithilfe des Industrieroboters 104 ist die Kamera 110 bewegbar. Die Vorrichtung 100 weist zwei Laserprojektoren 112, 114 auf. Die Laserprojektoren 112, 114 strahlen jeweils im Infrarotbereich. Die Laserprojektoren 112, 114 weisen jeweils Sensoren zum Erfassen einer reflektierten Laserstrahlung auf. Die Laserprojektoren 112, 114 sind jeweils ortsfest, vorliegend an einer Raumdecke 116, angeordnet. Die Laserprojektoren 112, 114 sind jeweils einstellbar angeordnet. Damit ist eine Anpassung an unterschiedliche Werkstücke ermöglicht. An dem Faserverbundwerkstück 102 sind Reflektoren, wie 118, 120, angeordnet. Vorliegend sind an dem Faserverbundwerkstück 102 vier Reflektoren, wie 118, 120, angeordnet. Die eine Positionierung der Reflektoren, wie 118, 120, an dem Faserverbundwerkstück 102 wurde auf Basis von CAD-Daten des Faserverbundwerkstücks 102 festgelegt. Die Vorrichtung 100 weist eine hier nicht gezeigte Steuereinrichtung auf. Die Steuereinrichtung weist eine Recheneinrichtung und eine Speichereinrichtung auf. Mithilfe der Steuereinrichtung sind der Industrieroboter 104, die Kamera 110 und die Laserprojektoren 112, 114 mit ihren Sensoren steuerbar.
  • Zum Prüfen des Faserverbundwerkstücks 102 wird zunächst eine Position des Faserverbundwerkstücks 102 bezüglich der Laserprojektoren 112, 114 bestimmt, indem die Reflektoren, wie 118, 120, mithilfe der Laserprojektoren 112, 114 angestrahlt und ein reflektierter Strahl mithilfe der Sensoren empfangen und dann ausgewertet wird. Nachfolgend werden mithilfe der Laserprojektoren 112, 114 Referenzmarken, wie 122, 124, auf das Faserverbundwerkstück 102 projiziert. Die Referenzmarken, wie 122, 124, sind jeweils voneinander unterscheidbar. Vorliegend werden vier Referenzmarken, wie 122, 124, auf das Faserverbundwerkstück 102 projiziert. Die Referenzmarken, wie 122, 124, definieren ein Messfeld. Nachfolgend wird die Kamera 110 zu den Referenzmarken, wie 122, 124, ausgerichtet. Nachfolgend erfolgt mithilfe der Kamera 110 eine Prüfung des Faserverbundwerkstücks 102. Die Ausrichtung der Kamera 110 zu den Referenzmarken, wie 122, 124, wird im Folgenden näher beschrieben.
  • 2 zeigt eine von einer Soll-Kameraposition 200 abweichende Ist-Kameraposition 202. Zum Prüfen eines Werkstücks, wie Faserverbundwerkstück 102 gemäß 1, wird eine Kamera, wie Kamera 110 gemäß 1, mithilfe eines Industrieroboters, wie Industrieroboter 104 gemäß 1, zu einer Prüfposition bewegt. Die Prüfposition wird zunächst offline programmiert. Eine Abweichung zwischen Soll-Kameraposition 200 und Ist-Kameraposition 202 ergibt sich insbesondere aufgrund von Einflüssen aus dynamischen Prozessen am Industrieroboter 104.
  • Mithilfe von Laserprojektoren, wie Laserprojektoren 112, 114 gemäß 1, werden vorliegend vier Referenzmarken 204, 206, 208, 210 auf das Werkstück projiziert. Die Referenzmarken 204, 206, 208, 210 definieren ein Messfeld. Die Referenzmarken 204, 206, 208, 210 sind jeweils voneinander unterscheidbar. Beispielsweise ist die Referenzmarke 204 ein gefülltes Viereck, die Referenzmarke 206 ein gefüllter Kreis, die Referenzmarke 208 ein Kreuz und die Referenzmarke 210 ein ungefülltes Viereck. Durch eine vorangegangenen Messung mithilfe von Reflektoren, wie Reflektoren 122, 124 gemäß 1, ist eine Position des Werkstücks zu den Laserprojektoren exakt bekannt.
  • Aufgrund der von der Soll-Kameraposition 200 abweichenden Ist-Kameraposition 202 liegen vorliegend nur zwei Referenzmarken 204, 210 der vier Referenzmarken 204, 206, 208, 210 im Sichtfeld der Kamera. Folgende Informationen sind bekannt: die Referenzmarken 204, 206 liegen horizontal nebeneinander, die Referenzmarken 208, 210 liegen horizontal nebeneinander, die Referenzmarken 204, 210 liegen vertikal übereinander, die Referenzmarken 206, 208 liegen vertikal übereinander. Außerdem ist die Reihenfolge der Referenzmarken 204, 206, 208, 210 bekannt. Ferner sind Koordinaten 212 des Messfelds sowie ein Tool Center Point (TCP) 214 des Industrieroboters bekannt.
  • 3 zeigt eine Verbesserung der Kameraposition. Zunächst wird die Kamera von dem Werkstück so weit weg bewegt, bis alle vier Referenzmarken 204, 206, 208, 210 im Sichtfeld der Kamera liegen. Nachfolgend wird ein virtuelles Gitternetz 216, 218, 220, 222 erstellt, das zu dem Sichtfeld der Kamera parallel ausgerichtet ist und durch die Referenzmarken 204, 206, 208, 210 geht. Nachfolgend werden virtuelle Linien 224, 226, 228, 230 durch die Referenzmarken 204, 206, 208, 210 erzeugt. Nachfolgend erfolgt ein Vergleich der horizontalen Linie 224 mit der horizontalen Gitterlinie 232 und es wird ein Winkelfehler α ermittelt. Dies wird auch für weitere Linien 226, 228, 230 durchgeführt. Nachfolgend wird die Kamera mithilfe des Industrieroboters iterativ ausgerichtet, bis die horizontalen Gitterlinien, wie 232, parallel zum Sichtfeld der Kamera bzw. zu den horizontalen Linien 224, 228 gerichtet sind.
  • 4 zeigt eine Verbesserung der Kameraposition. Zunächst wird die Kamera parallel zu dem Messfeld iterativ so weit bewegt, bis das Sichtfeld der Kamera mittig zu dem Messfeld ausgerichtet ist. Nachfolgend wird die Kamera iterativ soweit zu dem Werkstück hin bewegt, bis die Referenzmarken 204, 206, 208, 210 mit vorbestimmten Pixelpositionen eines Bildsensors der Kamera in Übereinstimmung gebracht sind.
  • 5 zeigt eine korrigierte Kameraposition, an der eine Werkstückprüfung durchgeführt wird. Zur Werkstückprüfung wird mithilfe der Kamera ein Prüfbild aufgenommen und dann ausgewertet. Zur Werkstückprüfung an weiteren Positionen wird der beschriebene Ablauf jeweils wiederholt.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Vorrichtung
    102
    Faserverbundwerkstück
    104
    Industrieroboter
    106
    Basis
    108
    Manipulator
    110
    Kamera
    112
    Laserprojektor
    114
    Laserprojektor
    116
    Raumdecke
    118
    Reflektor
    120
    Reflektor
    122
    Referenzmarke
    124
    Referenzmarke
    200
    Soll-Kameraposition
    202
    Ist-Kameraposition
    204
    Referenzmarke
    206
    Referenzmarke
    208
    Referenzmarke
    210
    Referenzmarke
    212
    Koordinaten
    214
    Tool Center Point
    216
    Gitternetz
    218
    Gitternetz
    220
    Gitternetz
    222
    Gitternetz
    224
    Linie
    226
    Linie
    228
    Linie
    230
    Linie
    232
    horizontale Gitterlinie
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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    • DE 102010014931 A1 [0002]
    • DE 102010020874 A1 [0003]
    • DE 202012103130 U1 [0004]

Claims (5)

  1. Verfahren zum bildgebenden zerstörungsfreien Prüfen von dreidimensionalen Werkstücken (102), insbesondere Faserverbundwerkstücken, mithilfe einer an einem Industrieroboter (104) angeordneten Kamera (110), dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Position des Werkstücks (102) bezüglich wenigstens einer Strahlungsquelle (112, 114) bestimmt wird, nachfolgend mithilfe der wenigstens einen Strahlungsquelle (112, 114) wenigstens eine Referenzmarke (122, 124, 204, 206, 208, 210) auf das Werkstück (102) projiziert wird, nachfolgend die Kamera (110) zu der wenigstens einen Referenzmarke (122, 124, 204, 206, 208, 210) ausgerichtet wird und nachfolgend mithilfe der Kamera (110) ein Prüfbild aufgenommen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Position des Werkstücks (102) bezüglich der wenigstens einen Strahlungsquelle (112, 114) zunächst unter Berücksichtigung von CAD-Daten des Werkstücks (102) an dem Werkstück (102) wenigstens ein Reflektor (118, 120) angeordnet wird und nachfolgend eine Position des wenigstens einen an dem Werkstück (102) angeordneten Reflektors (118, 120) bestimmt wird.
  3. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Referenzmarke (122, 124, 204, 206, 208, 210) unter Berücksichtigung von CAD-Daten des Werkstücks (102) auf das Werkstück (102) projiziert wird.
  4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausrichten der Kamera (110) zu der wenigstens einen Referenzmarke (122, 124, 204, 206, 208, 210) wenigstens eine vorgegebene Position eines Bildsensors der Kamera (110) mit der wenigstens einen Referenzmarke (122, 124, 204, 206, 208, 210) in Übereinstimmung gebracht wird.
  5. Vorrichtung (100) zur Durchführung eines Verfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche aufweisend einen Industrieroboter (104), eine an dem Industrieroboter (104) angeordnete Kamera (110) zum Aufnehmen von Prüfbildern wenigstens eine Strahlungsquelle (112, 114) zum Projizieren von Referenzmarken (122, 124, 204, 206, 208, 210) und eine Steuereinrichtung.
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