DE102016007586A1 - Novel device / s for automatically applying or generating and monitoring a structure applied to a substrate with determination of geometric dimensions and a corresponding method - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum automatischen Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur, vorzugsweise einer Kleberraupe, Kleberspur, Klebenaht, Dichtnaht, eines Schaumprofils, Endlosprofils, geometrischen Profils, insbesondere eines zylinderartigen Profils oder eines Dreiecksprofils, oder einer Schweißnaht, welche eine Auftragseinrichtung (10), eine Beleuchtungseinrichtung (20), zumindest zwei Kameras (31 bis 36) und eine Bildauswerteeinheit aufweist, wobei die Beleuchtungseinrichtung (20) eine oder mehrere Lichtbahnen aussendet, welche jeweils auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur (6) unmittelbar nach dem Auftragen projiziert wird oder werden und wobei die auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projizierten eine oder mehreren, Lichtbahnen (21) unmittelbar nach dem Aufbringen der aufgebrachten Struktur (6) im online-Betrieb von den Kameras (31 bis 36) und der Bildauswerteeinheit derart erfasst wird oder werden, dass die Bildauswerteeinheit die Veränderung der aufprojizierten Lichtbahn (21) oder Lichtbahnen mittels Berechnungsverfahren verwendet, um zumindest ein Merkmal der aufgebrachten Struktur (6) zu ermitteln. Erfindungsgemäß weist die Beleuchtungseinrichtung mindestens ein und bevorzugt mindesten zwei Leuchtmittelpaare auf, wobei die Leuchtmittel des Leuchtmittelpaars, insbesondere des jeweiligen Leuchtmittels, Licht in derselben Ebene auf das Substrat projizieren.The present invention relates to devices for automatically applying or generating and monitoring a structure to be applied to a substrate, preferably an adhesive bead, adhesive track, adhesive seam, sealing seam, a foam profile, continuous profile, geometric profile, in particular a cylinder-like profile or a triangular profile, or a weld which has an application device (10), an illumination device (20), at least two cameras (31 to 36) and an image evaluation unit, wherein the illumination device (20) emits one or more light paths, which are respectively applied to the substrate and the applied structure (6 ) are projected immediately after application, and wherein the one or more light paths (21) projected onto the substrate and the applied structure are processed by the cameras (31 to 36) in the online mode immediately after application of the applied structure (6). and the image evaluation unit detects such st is or will, that the image evaluation unit uses the change of the projected light path (21) or light paths by means of calculation methods to determine at least one feature of the applied structure (6). According to the invention, the illumination device has at least one and preferably at least two pairs of light sources, wherein the light sources of the light source pair, in particular of the respective light source, project light in the same plane onto the substrate.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer auf einem Substrat aufgebrachten Struktur mit Ermittlung von geometrischen Abmessungen der aufgebrachten Struktur nach den Gegenständen der Oberbegriffe der Ansprüche 1, 4, 7, 15 sowie ein entsprechendes Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 16 hierfür.The present invention relates to a device for automatically applying or generating and monitoring a structure applied to a substrate with determination of geometric dimensions of the applied structure according to the subjects of the preambles of
Für die geometrische Bestimmung einer aufgebrachten Struktur bzw. Klebstoffspur ist bislang eine projizierte gerade Laserlinie verwendet worden, welche von einer Kamera aufgenommen und überprüft wird. Dabei verläuft die Laserlinie im Wesentlichen senkrecht zum Verlauf der aufgebrachten Klebstoffspur und dabei wird die Laserlinie durch das Profil des aufgebrachten Klebstoffs geometrisch entsprechend verändert. Diese geometrische Veränderung der projizierten Laserlinie ist jedoch einerseits aufgrund der geringen Streuung nur teilweise bzw. qualitativ schlecht erfassbar.For the geometric determination of an applied structure or adhesive trace, a projected straight laser line has been used so far, which is recorded and checked by a camera. In this case, the laser line is substantially perpendicular to the course of the applied adhesive trace and thereby the laser line is changed geometrically by the profile of the applied adhesive. However, this geometric change of the projected laser line is on the one hand due to the low scattering only partially or qualitatively difficult to detect.
Darüber hinaus ist die Laserlinie nur einige Zehntel Millimeter breit, so dass auch bei hoher Taktung der Aufnahmefrequenz der Kamera jeweils gemäß der Taktzeit ein bestimmter Querschnitt der aufgebrachten Klebstoffspur inspiziert wird und bis zur nächsten Überprüfung der aufgebrachten Klebstoffspur gemäß der projizierten Laserlinie ein entsprechender Versatz entsteht.In addition, the laser line is only a few tenths of a millimeter wide, so that even with high timing of the recording frequency of the camera according to the cycle time a certain cross section of the applied adhesive trace is inspected and until the next review of the applied adhesive trace according to the projected laser line a corresponding offset arises.
Des Weiteren muss der Sensor bzw. die Kamera, welche in Verlaufrichtung hinter der Linienoptik für die Laserlinie angeordnet ist, bei der bekannten geraden Laserlinienprojektion entsprechend mitbewegt werden, um stets die Überwachung der Laserlinie vornehmen zu können. Aufgrund des Nachführens des Sensors kommt es bei den bekannten Systemen zu einem Kabelsalat, wenn die Linienoptik für die Laserlinie und der dahinter angebrachte Sensor bei entsprechend kurvigem Verlauf der Klebstoffspur gegenüber dem Roboterarm bewegt bzw. verdreht werden müssen.Furthermore, the sensor or the camera, which is arranged in the direction behind the line optics for the laser line, must be moved accordingly in the known straight laser line projection to always make the monitoring of the laser line can. Due to the tracking of the sensor, a cable clutter occurs in the known systems when the line optics for the laser line and the sensor mounted behind it have to be moved or rotated relative to the robot arm with a correspondingly curved course of the adhesive track.
Ferner wurde erkannt, dass gegenseitige Störungen der verschiedenen Kameras bei der Erfassung der Bilddaten auftreten. Weiterhin kann eine geringe Streuung der Klebespur als Nachteil angeführt werden, daher erfolgt bei klassischen Triangulationswinkeln und klassischen Laserwellenlängen eine Reflexion mit zu geringer Lichtintensität in Richtung der Kamera sowie eine Abschattung von Teilen der Klebespur. Daraus wiederum resultieren schlecht auszuwertende Bilder. Ferner bedingt die aus dem Stand der Technik bekannte Bilderfassung einen hohen Rechenaufwand der Bildauswerteeinheit und daraus resultierende langsame Aufnahmegeschwindigkeiten oder hohe Hardwarekosten, da eine Vielzahl von Kamerabildern parallel verarbeitet werden müssen, obwohl meist nur in einem Kamerabild die Klebstoffspur zu sehen ist und damit nur in diesem Bild relevante Daten gewonnen werden können. Zudem stoßen die Bandbreiten gängiger Schnittstellen an Ihre Grenzen. Weiterhin gestaltet sich das Auffinden der Klebespur im Kamerabild zum Teil schwierig. Oftmals sind aufwendige Einlernvorgänge bzgl. eines Musterteils notwendig.Furthermore, it was recognized that mutual interference of the different cameras occur in the acquisition of the image data. Furthermore, a slight scattering of the adhesive trace can be cited as a disadvantage, therefore, with classical triangulation angles and classical laser wavelengths, reflection with too low a light intensity in the direction of the camera and shading of parts of the adhesive trace occur. This in turn results in poorly evaluated images. Furthermore, the image acquisition known from the prior art requires a high computation outlay of the image evaluation unit and resulting slow acquisition speeds or high hardware costs, since a large number of camera images must be processed in parallel, although usually only in one camera image the adhesive trace can be seen and thus only in this case Image relevant data can be obtained. In addition, the bandwidths of common interfaces reach their limits. Furthermore, the finding of the adhesive trace in the camera image is sometimes difficult. Often, complicated learning operations with respect to a sample part are necessary.
Folglich ist eine kontinuierliche Überwachung der Klebstoffspur mit hoher Qualität mittels einer geraden Laserlinie insbesondere bei einem kurvigen Verlauf der Klebstoffspur nur bedingt möglich.Consequently, a continuous monitoring of the adhesive track with high quality by means of a straight laser line, in particular in a curvy course of the adhesive trace only partially possible.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum automatischen Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer auf einem Substrat aufgebrachten Struktur, vorzugsweise einer/eines Kleberraupe, Kleberspur, Klebenaht, Dichtnaht, Schaumprofils, Endlosprofils, geometrischen Profils, insbesondere eines zylinderartigen Profils oder einesDreiecksprofils, oder Schweißnaht, mit einer verbesserten Erfassung der Geometrie und/oder des Verlaufs der aufgebrachten Struktur und/oder eine Vereinfachung oder Beschleunigung der Erzeugung und Überwachung sowie ein entsprechendes Verfahren hierzu zu schaffen.It is therefore an object of the present invention to provide a device for automatically applying or generating and monitoring a structure applied to a substrate, preferably an adhesive bead, adhesive trace, adhesive seam, sealing seam, foam profile, continuous profile, geometric profile, in particular a cylinder-like profile or a triangular profile. or weld, with an improved detection of the geometry and / or the course of the applied structure and / or a simplification or acceleration of the production and monitoring and to provide a corresponding method for this purpose.
Diese Aufgabe wird vorrichtungstechnisch gemäß dem Gegenstand von Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by device technology according to the subject matter of
Die erfindungsgemäße Lösung bezieht sich dabei auf eine Vorrichtung zum automatischen Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur, vorzugsweise einer Kleberraupe, Kleberspur, Klebenaht, Dichtnaht, eines Schaumprofils, Endlosprofils, geometrischen Profils, insbesondere eines zylinderartigen Profils oder eines Dreiecksprofils, oder einer Schweißnaht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst dabei bevorzugt mindestens eine Auftragseinrichtung zum Aufbringen oder Erzeugen der aufgebrachten Struktur, eine Beleuchtungseinrichtung, welche an der Auftragseinrichtung oder einer Stützstruktur der Auftragseinrichtung angebracht ist, zumindest zwei Kameras zur optischen Erfassung der aufgebrachten Struktur, welche gegenüber der Beleuchtungseinrichtung versetzt an der Auftragseinrichtung oder der Stützstruktur der Auftragseinrichtung einander gegenüberliegend angebracht sind, und eine Bildauswerteeinheit zum Erkennen der aufgebrachten Struktur aufweist, welche mit den Kameras gekoppelt ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine oder mehrere Lichtbahnen aussendet, welche jeweils auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur unmittelbar nach dem Auftragen projiziert wird oder werden, und wobei die auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projizierten eine oder mehreren, Lichtbahnen unmittelbar nach dem Aufbringen der aufgebrachten Struktur im online-Betrieb von den Kameras und der Bildauswerteeinheit derart erfasst wird oder werden, dass die Bildauswerteeinheit die Veränderung der aufprojizierten Lichtbahn oder Lichtbahnen mittels Berechnungsverfahren verwendet, um zumindest eines der folgenden Merkmale der aufgebrachten Struktur zu ermitteln: die Breite der aufgebrachten Struktur und/oder die Höhe der aufgebrachten Struktur und/oder das Volumen der aufgebrachten Struktur, insbesondere jeweils bezüglich der aufgebrachten Länge der Auftragsstruktur unter Einbeziehung der Höhe, der Breite und des Profils oder der Form der aufgebrachten Struktur und/oder die Position der aufgebrachten Struktur auf dem Substrat. Erfindungsgemäß weist die Beleuchtungseinrichtung mindestens ein und bevorzugt mindesten zwei Leuchtmittelpaare auf, wobei die Leuchtmittel des Leuchtmittelpaars, insbesondere des jeweiligen Leuchtmittels, Licht in derselben Ebene auf das Substrat projizieren. Diese Lösung ist vorteilhaft, da die Leuchtmitteleinheiten der Beleuchtungseinrichtung, vorzugsweise Laser, bevorzugt so ausgerichtet sind, dass das Licht mindestens senkrecht auf das Substrat, besser schräg auf die Seiten der Klebespur trifft. Dies kann vorzugsweise als LED-Reihe oder Laserpaar ausgeführt sein. Die LED-Reihe oder das Laserpaar bildet auf dem Messobjekt eine gemeinsame Linie. Durch die senkrechte, besser schräge Einstrahlung des Lichts auf die Seiten der aufgebrachten Struktur, insbesondere Klebespur, kommt von dieser entlang der ganzen Geometrie des Querschnitts der aufgebrachten Struktur, insbesondere Klebespur, Licht zurück und es kommt zu keiner Abschattung. Daraus resultiert ein gutes, kontrastreiches Bild der Kamera, welches von der Bildauswerteeinheit gut verarbeitet werden kann.The solution according to the invention relates to a device for automatically applying or generating and monitoring a structure to be applied to a substrate, preferably a bead of adhesive, glue trace, glued seam, sealing seam, foam profile, continuous profile, geometric profile, in particular a cylinder-like profile or a triangular profile, or a weld. The device according to the invention preferably comprises at least one application device for applying or producing the applied structure, an illumination device which is attached to the application device or a support structure of the application device, at least two cameras for optically detecting the applied structure which is offset from the illumination device at the application device or the support structure of the applicator are mounted opposite each other, and having an image evaluation unit for detecting the applied structure, which is coupled to the cameras, wherein the illumination device emits one or more light paths, each projecting onto the substrate and the applied structure immediately after application is or will, and wherein the one or more light paths projected onto the substrate and the deposited structure immediately after Applying the applied structure in on-line operation by the cameras and the image evaluation unit is detected such that the image evaluation unit uses the change of the projected light path or light paths by means of calculation methods to determine at least one of the following features of the applied structure: the width of the applied Structure and / or the height of the applied structure and / or the volume of the applied structure, in particular with respect to the applied length of the job structure including the height, the width and the profile or the shape of the applied structure and / or the position of the applied structure on the substrate. According to the invention, the illumination device has at least one and preferably at least two pairs of light sources, wherein the light sources of the light source pair, in particular of the respective light source, project light in the same plane onto the substrate. This solution is advantageous since the illuminant units of the illumination device, preferably lasers, are preferably aligned such that the light strikes the sides of the adhesive track at least perpendicular to the substrate, better obliquely. This can preferably be designed as an LED row or laser pair. The LED row or the laser pair forms a common line on the test object. Due to the vertical, better oblique irradiation of the light on the sides of the applied structure, in particular adhesive trace comes from this along the entire geometry of the cross section of the applied structure, in particular adhesive trace, light back and there is no shading. This results in a good, high-contrast image of the camera, which can be processed well by the image evaluation unit.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und/oder der nachfolgenden Beschreibungsteile.Further preferred embodiments are the subject matter of the subclaims and / or the following description parts.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schneiden sich Ebenenanteile, in den sich das Licht jeweils benachbarter Leuchtmittelpaare erstreckt, wobei eine Ansteuerungseinrichtung zum zeitversetzten Ansteuern der benachbarten Leuchtmittelpaare vorgesehen ist, um eine zeitversetzte Beleuchtung des Substrats und/oder der aufzubringenden Struktur mittels der Leuchtmittelpaare zu bewirken. Zusätzlich oder alternativ ist jeder Leuchtmitteleinheit mindestens eine Kamera zugeordnet, wobei die Kamera in einem Triangulationswinkel von weniger als 30°, insbesondere von weniger als 25°, ausgerichtet ist, wobei sich der Triangulationswinkel in Abhängigkeit von einer Reflektionscharakteristik der aufzubringenden Struktur eingestellt ist.In accordance with a preferred embodiment of the present invention, plane portions in which the light of respectively adjacent pairs of lamps intersect, wherein a control device is provided for the time-delayed driving of the adjacent pairs of lamps in order to effect a time-offset illumination of the substrate and / or the structure to be applied by means of the pairs of lamps , Additionally or alternatively, each illuminant unit is assigned at least one camera, the camera being oriented at a triangulation angle of less than 30 °, in particular less than 25 °, the triangulation angle being set as a function of a reflection characteristic of the structure to be applied.
Weiterhin wird die zuvor genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zum automatischen Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur, vorzugsweise einer Kleberraupe, Kleberspur, Klebenaht, Dichtnaht, eines Schaumprofils, Endlosprofils, geometrischen Profils, insbesondere eines zylinderartigen Profils oder eines Dreiecksprofils, oder einer Schweißnaht gelöst. Erfindungsgemäß weist diese Vorrichtung bevorzugt mindestens auf: Eine Auftragseinrichtung zum Aufbringen oder Erzeugen der aufgebrachten Struktur, eine Beleuchtungseinrichtung, welche an der Auftragseinrichtung oder einer Stützstruktur der Auftragseinrichtung angebracht ist, zumindest zwei Kameras zur optischen Erfassung der aufgebrachten Struktur, welche gegenüber der Beleuchtungseinrichtung versetzt an der Auftragseinrichtung oder der Stützstruktur der Auftragseinrichtung einander gegenüberliegend angebracht sind und eine Bildauswerteeinheit zum Erkennen der aufgebrachten Struktur aufweist, welche mit den Kameras gekoppelt ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine oder mehrere Lichtbahnen aussendet, welche jeweils auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur unmittelbar nach dem Auftragen projiziert wird oder werden, und wobei die auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projizierten eine oder mehreren, Lichtbahnen unmittelbar nach dem Aufbringen der aufgebrachten Struktur im online-Betrieb von den Kameras und der Bildauswerteeinheit derart erfasst wird oder werden, dass die Bildauswerteeinheit die Veränderung der aufprojizierten Lichtbahn oder Lichtbahnen mittels Berechnungsverfahren verwendet, um zumindest eines der folgenden Merkmale der aufgebrachten Struktur zu ermitteln: die Breite der aufgebrachten Struktur und/oder die Höhe der aufgebrachten Struktur und/oder das Volumen der aufgebrachten Struktur, insbesondere jeweils bezüglich der aufgebrachten Länge der Auftragsstruktur unter Einbeziehung der Höhe, der Breite und des Profils oder der Form der aufgebrachten Struktur und/oder die Position der aufgebrachten Struktur auf dem Substrat. Erfindungsgemäß umfasst die Beleuchtungseinrichtung mindestens zwei Leuchtmitteleinheiten, wobei jede Leuchtmitteleinheit Licht in einer Ebene auf das Substrat projiziert, wobei jeder Leuchtmitteleinheit mindestens eine Kamera zugeordnet ist, wobei die Kamera in einem Triangulationswinkel von weniger als 30° ausgerichtet ist, wobei sich der Triangulationswinkel in Abhängigkeit von einer Reflektionscharakteristik der aufzubringenden Struktur eingestellt ist.Furthermore, the above-mentioned object is achieved by a device for automatically applying or generating and monitoring a structure to be applied to a substrate, preferably a bead of adhesive, glue trace, adhesive seam, sealing seam, a foam profile, continuous profile, geometric profile, in particular a cylinder-like profile or a triangular profile, or a weld solved. According to the invention, this device preferably has at least: an application device for applying or producing the applied structure, an illumination device which is attached to the application device or a support structure of the application device, at least two cameras for optically detecting the applied structure, which offset from the illumination device at the Applicator or the support structure of the applicator are mounted opposite each other and having an image evaluation unit for detecting the applied structure, which is coupled to the cameras, the illumination device emits one or more light paths, each projecting onto the substrate and the applied structure immediately after application or, and wherein the one or more light paths projected onto the substrate and the deposited structure immediately after the application of the applied St the image evaluation unit uses the change in the projected light path or light paths by means of calculation methods in order to determine at least one of the following features of the applied structure: the width of the applied structure and / or or the height of the applied structure and / or the volume of the applied structure, in particular with respect to the applied length of the application structure including the height, the width and the profile or the shape of the applied structure and / or the position of the applied structure on the substrate , According to the invention, the illumination device comprises at least two illuminant units, each illuminant unit projecting light in a plane onto the substrate, wherein each illuminant unit is assigned at least one camera, the camera being oriented at a triangulation angle of less than 30 °, the triangulation angle being dependent on a reflection characteristic of the structure to be applied is set.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit ein auf die Reflektionscharakteristik der Klebespur ausgelegter Triangulationswinkel, der kleiner ist als der übliche Triangulationswinkel von 30°, bevorzugt kleiner als 28°, bevorzugt kleiner als 25° eingestellt. Dies ist vorteilhaft, da gegenüber einem größeren Triangulationswinkel mehr Licht von der Klebstoffspur Richtung Kamera reflektiert wird. Bevorzugt ist der Triangulationswinkel größer als 8°, bevorzugt größer als 10° und besonders bevorzugt größer als 15°, da ansonsten die Messgenauigkeit zu gering wird. Die Anpassung an die Reflektionscharakteristik definiert eine Anpassung an definierte Parameter der Klebespur, insbesondere den Grad der Spiegelung bzw. Reflexion von Licht. Der Grad der Spiegelung bzw. der Reflexion entspricht dabei dem einer frischen Klebespur, wobei frisch hierbei als weniger als 20 Sek, insbesondere weniger als 10 Sek oder weniger als 5 Sek oder weniger als 2 Sek oder weniger als 1 Sek, nach der Aufbringung der Klebespur auf eine Oberfläche definiert ist. Zusätzlich oder alternativ kann der Grad der Spiegelung bzw. der Reflexion einer feuchten Klebespur entsprechen, wobei die Klebespur gegenüber dem Moment der Aufbringung auf eine Oberfläche noch mindestens 50% und bevorzugt noch mindestens 70% oder noch mindestens 80% oder noch mindestens 90% oder noch mindestens 95% an Feuchtigkeit aufweist. Die Anpassung an die Reflektionscharakteristik kann zusätzlich oder alternativ eine Anpassung der Beleuchtungswellenlänge darstellen. Bevorzugt ist die Beleuchtungswellenlänge derart gewählt, dass für alle üblichen Klebstofffarben hohe Reflektionskoeffizienten vorliegen, insbesondere ein Reflektionskoeffizient von mindestens 10%, und bevorzugt von mindestens 20% oder von mindestens 25%. Bevorzugt wird dabei Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 630 nm, insbesondere von weniger als 550 nm oder von weniger als 500 nm oder von weniger als 450 nm oder von weniger als 420 nm mittels der Lichtquelle ausgestrahlt. Dies ist höchst vorteilhaft, da es dazu führt, dass mehr Licht im Kamerabild vorhanden ist.Thus, according to the present invention, a triangulation angle, which is smaller than the usual triangulation angle of 30 °, preferably smaller than 28 °, preferably smaller than 25 °, is set based on the reflection characteristic of the adhesive trace. This is advantageous because more light is reflected from the adhesive trace towards the camera, as opposed to a larger triangulation angle. Preferably, the triangulation angle is greater than 8 °, preferably greater than 10 ° and more preferably greater than 15 °, since otherwise the measurement accuracy is too low. The adaptation to the reflection characteristic defines an adaptation to defined parameters of the glue trace, in particular the degree of reflection or reflection of light. The degree of reflection corresponds to that of a fresh glue trace, fresh here being less than 20 seconds, in particular less than 10 seconds or less than 5 seconds or less than 2 seconds or less than 1 second, after application of the glue trace is defined on a surface. Additionally or alternatively, the degree of reflection or reflection may correspond to a moist adhesive trace, wherein the adhesive trace is still at least 50% and preferably at least 70% or at least 80% or at least 90% or even more than the moment of application to a surface has at least 95% moisture. The adaptation to the reflection characteristic can additionally or alternatively represent an adaptation of the illumination wavelength. The illumination wavelength is preferably chosen such that high reflection coefficients exist for all customary adhesive colors, in particular a reflection coefficient of at least 10%, and preferably of at least 20% or of at least 25%. Preferably, light having a wavelength of less than 630 nm, in particular less than 550 nm or less than 500 nm or less than 450 nm or less than 420 nm is emitted by means of the light source. This is highly advantageous as it results in more light in the camera image.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schneiden sich Ebenenanteile, in denen sich das Licht jeweils benachbarter Leuchtmitteleinheiten erstreckt, wobei eine Ansteuerungseinrichtung zum zeitversetzten Ansteuern der benachbarten Leuchtmitteleinheiten vorgesehen ist, um eine zeitversetzte Beleuchtung des Substrats und/oder der aufzubringenden Struktur mittels der Leuchtmitteleinheiten zu bewirken und/oder die Leuchtmitteleinheiten sind als mindesten zwei Leuchtmittelpaare ausgebildet, wobei die Leuchtmittel des Leuchtmittelpaars, insbesondere des jeweiligen Leuchtmittels, Licht in derselben Ebene auf das Substrat projizieren.According to a further preferred embodiment, plane portions, in which the light of respectively adjacent illuminant units extends, are intersected, wherein an actuation device is provided for staggered actuation of the adjacent illuminant units in order to effect a time-offset illumination of the substrate and / or the structure to be applied by means of the illuminant units. or the lamp units are formed as at least two pairs of lamps, wherein the lamps of the pair of lamps, in particular of the respective lamp projecting light in the same plane on the substrate.
Ferner wird die zuvor genannte Aufgabe durch eine weitere Vorrichtung zum automatischen Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur, vorzugsweise einer Kleberraupe, Kleberspur, Klebenaht, Dichtnaht, eines Schaumprofils, Endlosprofils, geometrischen Profils, insbesondere eines zylinderartigen Profils oder eines Dreiecksprofils, oder einer Schweißnaht, gelöst. Die weitere Vorrichtung umfasst dabei bevorzugt mindestens eine Auftragseinrichtung zum Aufbringen oder Erzeugen der aufgebrachten Struktur, eine Beleuchtungseinrichtung, welche an der Auftragseinrichtung oder einer Stützstruktur der Auftragseinrichtung angebracht ist, zumindest zwei Kameras zur optischen Erfassung der aufgebrachten Struktur, welche gegenüber der Beleuchtungseinrichtung versetzt an der Auftragseinrichtung oder der Stützstruktur der Auftragseinrichtung einander gegenüberliegend angebracht sind, und eine Bildauswerteeinheit zum Erkennen der aufgebrachten Struktur aufweist, welche mit den Kameras gekoppelt ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine oder mehrere Lichtbahnen aussendet, welche jeweils auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur unmittelbar nach dem Auftragen projiziert wird oder werden, und wobei die auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projizierten eine oder mehreren, Lichtbahnen unmittelbar nach dem Aufbringen der aufgebrachten Struktur im online-Betrieb von den Kameras und der Bildauswerteeinheit derart erfasst wird oder werden, dass die Bildauswerteeinheit die Veränderung der aufprojizierten Lichtbahn oder Lichtbahnen mittels Berechnungsverfahren verwendet, um zumindest eines der folgenden Merkmale der aufgebrachten Struktur zu ermitteln: die Breite der aufgebrachten Struktur und/oder die Höhe der aufgebrachten Struktur und/oder das Volumen der aufgebrachten Struktur, insbesondere jeweils bezüglich der aufgebrachten Länge der Auftragsstruktur unter Einbeziehung der Höhe, der Breite und des Profils oder der Form der aufgebrachten Struktur und/oder die Position der aufgebrachten Struktur auf dem Substrat. Erfindungsgemäß umfasst die Beleuchtungseinrichtung mindestens zwei Leuchtmitteleinheiten, wobei jede Leuchtmitteleinheit Licht in einer Ebene auf das Substrat projiziert, wobei sich Ebenenanteile, in denen sich das Licht jeweils benachbarter Leuchtmitteleinheit erstreckt, schneiden, wobei eine Ansteuerungseinrichtung zum zeitversetzten Ansteuern der benachbarten Leuchtmitteleinheit vorgesehen ist, um eine zeitversetzte Beleuchtung des Substrats und/oder der aufzubringenden Struktur mittels der Leuchtmitteleinheit zu bewirken.Furthermore, the above-mentioned object is achieved by a further device for automatically applying or generating and monitoring a structure to be applied to a substrate, preferably a bead of adhesive, adhesive trace, adhesive seam, sealing seam, a foam profile, continuous profile, geometric profile, in particular a cylinder-like profile or a triangular profile, or a weld, solved. The further device preferably comprises at least one application device for applying or producing the applied structure, an illumination device which is attached to the application device or a support structure of the application device, at least two cameras for optically detecting the applied structure, which is offset from the illumination device at the application device or the support structure of the applicator are mounted opposite each other, and having an image evaluation unit for detecting the applied structure, which is coupled to the cameras, wherein the illumination device emits one or more light paths, each projecting onto the substrate and the applied structure immediately after application or, and wherein the one or more light paths projected onto the substrate and the applied structure immediately after the application of the applied structure i m online operation is detected by the cameras and the image evaluation unit such that the image evaluation unit uses the change of the projected light path or light paths by means of calculation methods to determine at least one of the following features of the applied structure: the width of the applied structure and / or the height of the applied structure and / or the volume of the applied structure, in particular with respect to the applied length of the application structure including the height, the width and the profile or the shape of the applied structure and / or the position of the applied structure on the substrate. According to the invention, the illumination device comprises at least two illuminant units, each illuminant unit projecting light onto the substrate in one plane, with plane portions in which the light of respectively adjacent illuminant unit extends intersecting, wherein an actuation device for timed driving of the adjacent illuminant unit is provided time-offset illumination of the substrate and / or the applied structure by means of the lamp unit to effect.
Diese Lösung ist vorteilhaft, da gemäß einem Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung eine mit den Kameras gekoppelte (funktional bzw. elektrisch; körperliche/mechanische Kopplung nicht erforderlich) Beleuchtungseinrichtung aufweist. Dies führt dazu, dass die Beleuchtungseinrichtung so betrieben werden kann, dass immer nur der für die aktuelle Bildaufnahme relevante Teil der Beleuchtungseinrichtung aktiv ist. Es können somit beim Vorhandensein mehrerer Leuchtmitteleinheiten stets genau die betrieben, insbesondere gepulst, werden, die auch tatsächlich zur Erfassung benötigt wird/werden. Da nicht alle Leuchtmitteleinheiten und Kameraeinrichtung stets nacheinander betätigt werden, kann die jeweilige Leuchtmitteleinheit mit zugeordneter Kameraeinheit deutlich schneller hintereinander betätigt werden. Durch diese Pulsung resultiert eine fehlerfreiere Bildaufnahme, da benachbarte Anteile der Beleuchtungseinrichtung die Bildaufnahme der Kamera nicht beeinflussen.This solution is advantageous since, according to a main aspect of the present invention, the device has a lighting device coupled to the cameras (functional or electrical; physical / mechanical coupling not required). As a result, the illumination device can be operated such that only the part of the illumination device that is relevant for the current image acquisition is active. Thus, in the presence of a plurality of illuminant units, it is always possible to operate, in particular pulsed, exactly those which are actually required for detection. Since not all illuminant units and camera device are always actuated in succession, the respective illuminant unit with assigned camera unit can be actuated significantly faster in succession. This pulsation results in a more error-free image acquisition, since adjacent portions of the Lighting device does not affect the image capture of the camera.
Jeder Leuchtmitteleinheit ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mindestens eine Kamera zugeordnet, wobei die Kamera in einem Triangulationswinkel von weniger als 30° gegenüber der Richtung des von dem jeweiligen Leuchtmittel ausgestrahlten Licht ausgerichtet ist, wobei sich der Triangulationswinkel in Abhängigkeit von einer Reflektionscharakteristik der aufzubringenden Struktur eingestellt ist und/oder die Leuchtmitteleinheiten als mindesten zwei Leuchtmittelpaare ausgebildet sind, wobei die Leuchtmittel des Leuchtmittelpaars, insbesondere des jeweiligen Leuchtmittels Licht in derselben Ebene auf das Substrat projizieren.Each illuminant unit is associated with at least one camera according to a further preferred embodiment of the present invention, the camera being oriented at a triangulation angle of less than 30 ° with respect to the direction of the light emitted by the respective illuminant, the triangulation angle being dependent on a reflection characteristic of the light source is set to be applied structure and / or the lamp units are designed as at least two pairs of lamps, the bulbs of the pair of lamps, in particular of the respective bulb project light in the same plane on the substrate.
Mindestens drei, insbesondere sechs oder mehr als sechs, Leuchtmittelpaare sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen und die durch die Leuchtmittelpaare erzeugten Ebenen bilden in ihrer Gesamtheit eine umlaufende Form, insbesondere eine Polygonform, aus. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da selbst bei einem beliebigen Verlauf der aufgebrachten Struktur eine schnelle Erfassung der Form der aufgebrachten Struktur bei einer hohen Erfassungsqualität bewirkbar ist.At least three, in particular six or more than six pairs of lamps are provided according to a further preferred embodiment of the present invention and the planes generated by the pairs of lamps form in their entirety a circumferential shape, in particular a polygonal shape. This embodiment is advantageous since, even with any course of the applied structure, rapid detection of the shape of the applied structure can be effected with a high detection quality.
Die jeweilige auf das Substrat projizierte Lichtbahn bildet gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf dem Substrat eine geradlinige Form aus. Bevorzugt beschreibt die Gesamtheit der projizierten Lichtbahnen eine mehreckige Form, insbesondere mit mindesten oder genau 3 Ecken oder mit mindestens oder genau 4 Ecken oder mit mindestens oder genau 5 Ecken oder mit mindestens oder genau 6 Ecken oder mit mindestens oder genau 7 Ecken oder mit mindestens oder genau 8 Ecken oder mit mindestens oder genau 9 Ecken oder mit mindestens oder genau 10 Ecken. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die beschriebene Form mit der Zunahm der Ecken sich trotz gerader Anteile der Form eines Kreises annähert. Es können somit die zur Erfassung sehr gut geeigneten, jedoch eine gerade Linie projizierenden Leuchtmittel, insbesondere Laser oder LEDs, verwendet werden. Die Leuchtmittelpaare weisen gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jeweils zwei zueinander geneigt ausgerichtete Laser auf. Bevorzugt ist jeder Laser dabei zum emittieren von Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 630 nm, insbesondere von weniger als 550 nm, konfiguriert.The particular light path projected onto the substrate forms a rectilinear shape on the substrate according to another preferred embodiment of the present invention. The entirety of the projected light paths preferably describes a polygonal shape, in particular with at least or exactly 3 corners or with at least or exactly 4 corners or with at least or exactly 5 corners or with at least or exactly 6 corners or with at least or exactly 7 corners or with at least or exactly 8 corners or with at least or exactly 9 corners or with at least or exactly 10 corners. This embodiment is advantageous because the shape described approaches the shape of a circle with the increase of the corners, despite even portions. It is thus possible to use the illuminants, in particular lasers or LEDs, which are very well suited for detection but project a straight line. The pairs of lamps each have, in accordance with a further preferred embodiment of the present invention, two lasers aligned with respect to each other. Preferably, each laser is configured to emit light having a wavelength of less than 630 nm, in particular less than 550 nm.
Die Laser eines Leuchtmittelpaares sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführugsform der vorliegenden Erfindung in einem Winkel von weniger als 90°, insbesondere von weniger als 45° zueinander geneigt ausgerichtet, wobei die Laser betragsmäßig im gleichen Winkel gegenüber dem Substrat und/oder einer sich orthogonal zur Oberfläche des Substrats erstreckenden Richtung ausgerichtet sind. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, daThe lasers of a pair of lamps are according to another preferred embodiment of the present invention at an angle of less than 90 °, in particular of less than 45 ° inclined to each other, wherein the laser in terms of magnitude at the same angle to the substrate and / or orthogonal to the surface are aligned of the substrate extending direction. This embodiment is advantageous since
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Bildauswerteeinrichtung zum Verarbeiten von Bewegungsdaten einer Bewegungseinrichtung ausgestaltet, wobei die Bewegungsdaten zumindest Lokalisationsdaten des Orts umfassen, an dem die Struktur aufgebracht ist, wobei mittels mehrerer Kameras die Kontur der aufgebrachten Struktur erfasst wird, wobei jedes von einer Kamera erzeugte Bild mit Daten zum Erfassungszeitpunkt und zur Kamera mittels der es erfasst wurde aufweist, insbesondere die Ortskoordinaten und/oder Ausrichtung der Kamera, wobei die Bildauswerteeinheit in Abhängigkeit von den Bewegungsdaten ein Bild aus den erfassten Bildern auswählt und analysiert, wobei die durch die optische Erfassung erzeugten Bilddaten mittels einer Auswerteeinrichtung, insbesondere der Bildauswerteeinheit, hinsichtlich Eigenschaften der Struktur auswertbar sind und zur Modifikation eines oder mehrere Betriebsparameter der Bildauswerteeinheit und/oder der Beleuchtungseinrichtung und/oder der Bewegungseinrichtung und/oder der Auftragseinrichtung verwendbar sind und/oder wobei die Bewegungsdaten neben den Lokalisationsdaten Zielbereichseigenschaftsdaten, insbesondere die Oberflächenform und/oder Oberflächenfarbe des Substrats, umfassen, wobei die Zielbereichseigenschaftsdaten zur Modifikation eines oder mehrere Betriebsparameter der Bildauswerteeinheit und/oder der Beleuchtungseinrichtung und/oder der Bewegungseinrichtung und/oder der Auftragseinrichtung verwendbar sindund/oder wobei die durch die Kamera erfassten Bilddaten in Abhängigkeit von den Bewegungsdaten auf einen vorbestimmten Datenbereich begrenzt werden, wobei der vorbestimmte Datenbereich einen Ausschnitt aus dem erzeugten Bild repräsentiert.According to a further preferred embodiment of the present invention, the image evaluation device is designed for processing movement data of a movement device, the movement data comprising at least localization data of the location where the structure is applied, wherein the contour of the applied structure is detected by means of a plurality of cameras, each of a camera generated image with data at the time of acquisition and the camera by means of which it has been detected, in particular the location coordinates and / or orientation of the camera, the image evaluation unit depending on the movement data selects and analyzes an image from the captured images, which by the optical detection generated image data by means of an evaluation device, in particular the image evaluation unit, with respect to properties of the structure are evaluated and for modifying one or more operating parameters of the image evaluation unit and / or the Beleuchtu ngseinrichtung and / or the movement device and / or the applicator can be used and / or wherein the motion data next to the localization data target area property data, in particular the surface shape and / or surface color of the substrate include, the target area property data for modifying one or more operating parameters of the image evaluation unit and / or the illumination device and / or the movement device and / or the application device can be used and / or wherein the image data captured by the camera are limited in dependence on the movement data to a predetermined data area, wherein the predetermined data area represents a section of the generated image.
Die zuvor genannte Aufgabe wird ferner durch eine weitere Vorrichtung zum automatischen Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur, vorzugsweise einer Kleberraupe, Kleberspur, Klebenaht, Dichtnaht, eines Schaumprofils, Endlosprofils, geometrischen Profils, insbesondere eines zylinderartigen Profils oder eines Dreiecksprofils, oder einer Schweißnaht gelöst. Die weitere Vorrichtung umfasst dabei bevorzugt mindestens eine Auftragseinrichtung zum Aufbringen oder Erzeugen der aufgebrachten Struktur, eine Beleuchtungseinrichtung, welche an der Auftragseinrichtung oder einer Stützstruktur der Auftragseinrichtung angebracht ist, zumindest zwei Kameras zur optischen Erfassung der aufgebrachten Struktur, welche gegenüber der Beleuchtungseinrichtung versetzt an der Auftragseinrichtung oder der Stützstruktur der Auftragseinrichtung einander gegenüberliegend angebracht sind, und eine Bildauswerteeinheit zum Erkennen der aufgebrachten Struktur aufweist, welche mit den Kameras gekoppelt ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine oder mehrere Lichtbahnen aussendet, welche jeweils auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur unmittelbar nach dem Auftragen projiziert wird oder werden, und wobei die auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projizierten eine oder mehreren, Lichtbahnen unmittelbar nach dem Aufbringen der aufgebrachten Struktur im online-Betrieb von den Kameras und der Bildauswerteeinheit derart erfasst wird oder werden, dass die Bildauswerteeinheit die Veränderung der aufprojizierten Lichtbahn oder Lichtbahnen mittels Berechnungsverfahren verwendet, um zumindest eines der folgenden Merkmale der aufgebrachten Struktur zu ermitteln: die Breite der aufgebrachten Struktur und/oder die Höhe der aufgebrachten Struktur und/oder das Volumen der aufgebrachten Struktur, insbesondere jeweils bezüglich der aufgebrachten Länge der Auftragsstruktur unter Einbeziehung der Höhe, der Breite und des Profils oder der Form der aufgebrachten Struktur und/oder die Position der aufgebrachten Struktur auf dem Substrat. Erfindungsgemäß ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, wobei durch die Steuerungseinrichtung Bewegungsdaten einer Bewegungserfassungseinrichtung, insbesondere einer Robotik und/oder einer 3D Sensorik, empfangbar und auswertbar sind, wobei die Bewegungsdaten eine Relativbewegung zwischen der Auftragseinrichtung und dem Substrat beschreiben, und wobei mittels der Steuerungseinrichtung anhand der Bewegungsdaten ein Behandlungsbereich des Substrats in dem die Struktur aufzubringen ist vor der Aufbringung der Struktur bestimmbar ist.The aforementioned object is further provided by a further device for automatically applying or generating and monitoring a structure to be applied to a substrate, preferably a bead of adhesive, adhesive trace, adhesive seam, sealing seam, foam profile, continuous profile, geometric profile, in particular a cylinder-like profile or a triangular profile. or a weld solved. The further device preferably comprises at least one application device for applying or producing the applied structure, an illumination device which is attached to the application device or a support structure of the application device, at least two cameras for optically detecting the applied structure, which offset from the illumination device at the Applicator or the support structure of the applicator are mounted opposite each other, and an image evaluation unit for detecting the applied structure, which is coupled to the cameras, the illumination device emits one or more light paths, each on the substrate and the applied structure immediately after application and wherein the one or more light paths projected onto the substrate and the applied structure are or are detected by the cameras and the image evaluation unit in online mode immediately after the application of the applied structure in such a way that the image evaluation unit detects the change in the image quality projected light path or light paths by calculation method used to determine at least one of the following features of the applied structure: the width of the applied structure and / or the height of the applied structure and / or the V olumen of the applied structure, in particular in each case with respect to the applied length of the application structure including the height, the width and the profile or the shape of the applied structure and / or the position of the applied structure on the substrate. According to the invention, a control device is provided, wherein movement data of a movement detection device, in particular a robotics and / or a 3D sensor system, can be received and evaluated by the control device, the movement data describing a relative movement between the application device and the substrate, and wherein by means of the control device based on the movement data a treatment area of the substrate in which the structure is to be applied can be determined before the structure is applied.
Dies führt dazu, dass die Beleuchtungseinrichtung so betrieben werden kann, dass immer nur der für die aktuelle Bildaufnahme relevante Teil der Beleuchtungseinrichtung aktiv ist. Es können somit beim Vorhandensein mehrerer Leuchtmitteleinheiten stets genau die betrieben, insbesondere gepulst, werden, die auch tatsächlich zur Erfassung benötigt wird/werden. Da nicht alle Leuchtmitteleinheiten und Kameraeinrichtung stets nacheinander betätigt werden, kann die jeweilige Leuchtmitteleinheit mit zugeordneter Kameraeinheit deutlich schneller hintereinander betätigt werden. Durch diese Pulsung resultiert eine fehlerfreiere Bildaufnahme, da benachbarte Anteile der Beleuchtungseinrichtung die Bildaufnahme der Kamera nicht beeinflussen. Da nur das Bild der jeweils relevanten Kamera zur Bildauswertung herangezogen wird, muss auch nur dieses zur Bildauswerteeinheit übertragen werden. Dadurch können gängige Schnittstellen sowie deren Geschwindigkeiten besser ausgenutzt werden.As a result, the illumination device can be operated such that only the part of the illumination device that is relevant for the current image acquisition is active. Thus, in the presence of a plurality of illuminant units, it is always possible to operate, in particular pulsed, exactly those which are actually required for detection. Since not all illuminant units and camera device are always actuated in succession, the respective illuminant unit with assigned camera unit can be actuated significantly faster in succession. This pulsation results in a more error-free image acquisition, since adjacent portions of the illumination device do not influence the image acquisition of the camera. Since only the image of the relevant camera is used for image evaluation, only this image must be transferred to the image evaluation unit. As a result, common interfaces and their speeds can be better utilized.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mittels der Steuerungseinrichtung mindestens eine Kamera derart ansteuerbar, dass der Behandlungsbereich vor der Aufbringung der Struktur erfasst wird. Da die zu erwartende Lage der Klebespur bekannt ist ergibt sich ein weiterer signifikanter Vorteil gegenüber dem Stand der Technik: Die korrekte Klebespur muss nicht mehr durch ein aufwendiges Einlernen eines Musterteils festgelegt werden, sondern ist durch die Kommunikation mit Robotik und/oder Klebesteuerung als Vorwissen vorhanden.According to a further preferred embodiment of the present invention, at least one camera can be controlled by means of the control device in such a way that the treatment area is detected before the structure is applied. Since the expected position of the adhesive trace is known, there is a further significant advantage over the prior art: The correct adhesive trace no longer has to be determined by a complicated teaching of a sample part, but is present as knowledge by the communication with robotics and / or adhesive control ,
Mittels der Bildauswerteeinheit wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Behandlungsbereich vor der Aufbringung der Struktur und nach der Aufbringung der Struktur verglichen. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da eine gleichzeitige Betrachtung des Strukturauftrags, insbesondere des Kleber- bzw. Dichtmittelauftrages, und des unbearbeiteten Substrates, gegeben durch separate Auswertung der gegenüberliegenden Kameras, eine genaue Extraktion/Gewinnung des geometrischen Models des aufgetragenen Materials ermöglicht. Basierend auf dem extrahierten Model kann dann bevorzugt eine hochpräzise Vermessung und Erfassung der aufgebrachten Struktur, insbesondere der Kleber- bzw. Dichtmittelspur, erfolgen.By means of the image evaluation unit, according to a further preferred embodiment of the present invention, the treatment area is compared before the application of the structure and after the application of the structure. This embodiment is advantageous since simultaneous observation of the structure application, in particular of the adhesive or sealant application, and of the unprocessed substrate, given by separate evaluation of the opposing cameras, enables accurate extraction / extraction of the geometric model of the applied material. Based on the extracted model, a high-precision measurement and detection of the applied structure, in particular the adhesive or sealant trace, can then preferably take place.
Zusätzlich oder alternativ ist die Bewegungserfassungseinrichtung funktional mit der Auftragseinrichtung gekoppelt, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Substrat und der Auftragseinrichtung durch die Bewegungserfassungseinrichtung erfassbar ist.Additionally or alternatively, the movement detection device is functionally coupled to the application device, wherein a relative movement between the substrate and the application device can be detected by the movement detection device.
Zusätzlich oder alternativ ist die Bewegungserfassungseinrichtung eine 3DSensorik oder ist bzw. entspricht eine einer Robotik, insbesondere einem Mehrachssystem, zugehörige Einrichtung zum Vorgeben definierter Verfahrbewegungen zwischen dem Substrat und der Auftragseinrichtung. Durch Kommunikation mit der Robotik und/oder weitere, insbesondere externe, 3D Sensorik wird der Ort der Auftragseinrichtung, insbesondere der Klebedüse, und mit entsprechender Kalibrierung damit die Trajektorie der aufgebrachten Struktur, insbesondere der Klebespur, nachverfolgt. Aufgrund dieses Vorwissens ist erstens klar, welches Kamerabild die relevanten Informationen enthält. Zweitens ist das Auffinden der aufgebrachten Struktur, insbesondere der Klebespur, im jeweiligen Kamerabild leichter, da nicht nur das relevante Kamerabild, sondern auch die zu erwartende Lage der aufgebrachten Struktur, insbesondere Klebespur, im Bild bekannt ist.Additionally or alternatively, the movement detection device is a 3D sensor or is or corresponds to a robotics, in particular a multi-axis system, associated device for predetermining Verfahrbewegungen between the substrate and the applicator. By communication with the robotics and / or further, in particular external, 3D sensor technology, the location of the application device, in particular the adhesive nozzle, and with appropriate calibration so that the trajectory of the applied structure, in particular the adhesive trace, traced. On the basis of this preliminary knowledge, it is firstly clear which camera image contains the relevant information. Second, finding the applied structure, in particular the glue trace, in the respective camera image is easier, since not only the relevant camera image, but also the expected position of the applied structure, in particular glue trace, is known in the image.
Somit können durch eine intelligente Programmierung der Bildauswerteeinheit eine Vielzahl an aus dem Stand der Technik bekannten Nachteilen ausgeräumt werden.Thus, by an intelligent programming of the image evaluation unit a variety be eliminated at known from the prior art disadvantages.
Die zuvor genannte Aufgabe wird ebenfalls durch ein Verfahren zum Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur, vorzugsweise einer Kleberraupe, Kleberspur, Klebenaht, Dichtnaht, eines Schaumprofils, Endlosprofils, geometrischen Profils, insbesondere eines zylinderartigen Profils oder eines Dreiecksprofils, oder einer Schweißnaht gelöst. Das Verfahren umfasst bevorzugt mindestens folgende Schritte: Bereitstellen einer Auftragseinrichtung zum Aufbringen oder Erzeugen der aufzubringenden Struktur, einer Beleuchtungseinrichtung, welche an der Auftragseinrichtung oder einer Stützstruktur der Auftragseinrichtung angebracht ist, von zumindest zwei Kameras zur optischen Überwachung der aufgebrachten Struktur, welche gegenüber der Beleuchtungseinrichtung versetzt an der Auftragseinrichtung oder der Stützstruktur der Auftragseinrichtung und einander gegenüberliegend angebracht sind, und einer Bildauswerteeinheit zum Erkennen der aufgebrachten Struktur, welche mit den Kameras verbunden ist, Aussenden von einer oder mehreren Lichtbahnen von der Beleuchtungseinrichtung, wobei die eine oder mehreren Lichtbahnen zumindest teilweise um die Auftragseinrichtung herum auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projiziert wird oder projiziert werden, wobei jedes von einer Kamera erzeugte Bild mit Daten zum Erfassungszeitpunkt und zur Kamera, mittels der es erfasst wurde, aufweist, insbesondere die Ortskoordinaten und/oder Ausrichtung der Kamera, wobei die Bildauswerteeinheit in Abhängigkeit von den Bewegungsdaten ein Bild aus den erfassten Bildern auswählt und analysiert, wobei die durch die Kamera erzeugten Bilddaten mittels einer Auswerteeinrichtung, insbesondere der Bildauswerteeinheit, hinsichtlich Eigenschaften der aufgebrachten Struktur auswertbar sind und zur Modifikation eines oder mehrere Betriebsparameter der Bildauswerteeinheit und/oder der Beleuchtungseinrichtung und/oder der Bewegungseinrichtung und/oder der Auftragseinrichtung verwendbar sind und/oder wobei die Bewegungsdaten neben den Lokalisationsdaten Zielbereichseigenschaftsdaten, insbesondere die Oberflächenform und/oder Oberflächenfarbe des Substrats, umfassen, wobei die Zielbereichseigenschaftsdaten zur Modifikation eines oder mehrere Betriebsparameter der Bildauswerteeinheit und/oder der Beleuchtungseinrichtung und/oder der Bewegungseinrichtung und/oder der Auftragseinrichtung verwendbar sind und/oder wobei die durch die Kamera erfassten Bilddaten in Abhängigkeit von den Bewegungsdaten auf einen vorbestimmten Datenbereich begrenzt werden, wobei der vorbestimmte Datenbereich einen Ausschnitt aus dem erzeugten Bild repräsentiert,The aforementioned object is likewise achieved by a method for applying or producing and monitoring a structure to be applied to a substrate, preferably a bead of adhesive, adhesive tape, glued seam, sealing seam, a foam profile, endless profile, geometric profile, in particular a cylinder-like profile or a triangular profile Weld solved. The method preferably comprises at least the following steps: providing an application device for applying or generating the structure to be applied, a lighting device which is attached to the application device or a support structure of the application device, of at least two cameras for optical monitoring of the applied structure, which offset from the illumination device on the applicator or the support structure of the applicator and are mounted opposite each other, and an image evaluation unit for detecting the applied structure, which is connected to the cameras, emitting one or more light paths from the illumination device, wherein the one or more light paths at least partially around the Application device is projected or projected around the substrate and the applied structure, wherein each image generated by a camera with data at the time of detection un d to the camera, by means of which it was detected, in particular the location coordinates and / or orientation of the camera, wherein the image evaluation unit selects and analyzes an image from the acquired images as a function of the movement data, wherein the image data generated by the camera by means of an evaluation , in particular the image evaluation unit, are evaluable with regard to properties of the applied structure and can be used for modification of one or more operating parameters of the image evaluation unit and / or the illumination device and / or the movement device and / or the application device and / or wherein the movement data comprise target area property data, in particular the surface shape and / or surface color of the substrate, wherein the target area property data for modifying one or more operating parameters of the image evaluation unit and / or the illumination device and / or the movement device and / or the application device can be used and / or wherein the image data captured by the camera are limited in dependence on the movement data to a predetermined data area, wherein the predetermined data area represents a section of the generated image,
Erfassen der projizierten einen oder mehreren Lichtbahnen im online-Betrieb von den Kameras und der Bildauswerteeinheit, wobei die Veränderungen der aufprojizierten Lichtbahn oder Lichtbahnen von der Bildauswerteeinheit mittels Berechnungsverfahren verwendet werden, um dadurch zumindest eines der folgenden Merkmale der aufgebrachten Struktur von der Bildauswerteeinheit zu ermitteln: die Breite der aufgebrachten Struktur, welche insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Mittellinie bezüglich des Verlaufs der aufgebrachten Struktur ermittelt wird und/oder die Höhe der aufgebrachten Struktur und/oder das Volumen der aufgebrachten Struktur, insbesondere jeweils bezüglich der aufgebrachten Länge der Auftragsstruktur unter Einbeziehung der Höhe, der Breite und des Profils oder der Form der aufgebrachten Struktur und/oder die Position der aufgebrachten Struktur auf dem Substrat.Detecting the projected one or more light paths in online operation by the cameras and the image evaluation unit, wherein the changes of the projected light path or light paths are used by the image evaluation unit by means of calculation methods to thereby determine at least one of the following features of the applied structure from the image evaluation unit: the width of the applied structure, which is determined in particular substantially perpendicular to the center line with respect to the course of the applied structure and / or the height of the applied structure and / or the volume of the applied structure, in particular with respect to the applied length of the application structure including the height , the width and the profile or shape of the applied structure and / or the position of the deposited structure on the substrate.
Zusätzlich oder alternativ liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, dass zumindest eine bevorzugt umlaufende Lichtbahn um die Auftragseinrichtung herum während des Aufbringens der Auftragsstruktur projiziert wird. Die zumindest eine aufprojizierte umlaufende Lichtbahn ermöglicht es, dass unabhängig von dem Verfahrweg der Auftragseinrichtung und beispielsweise einer Auftragsdüse die aufgebrachte Struktur in einem Winkel von 360° überwacht werden kann, d. h., dass die umlaufende Lichtbahn einen vollständigen Inspektionsbereich rund um die Auftragseinrichtung bzw. Auftragsdüse ermöglicht, was man als Rundumblick bezeichnen kann. Hierzu erfassen die zumindest zwei Kameras die Veränderungen der aufprojizierten umlaufenden Lichtbahn und die an die Kameras angeschlossene Bildauswerteeinheit kann daraus die geometrischen Abmessungen der aufgebrachten Struktur errechnen. Insbesondere können so in einfacher und exakter Art und Weise die Breite, die Höhe, das Volumen und/oder die Position der aufgebrachten Struktur auf dem Substrat ermittelt werden. Für die Überwachung der aufgebrachten Struktur sind mindestens zwei Kameras erforderlich, um mit zumindest einer Kamera stets eine Teilfläche des Inspektionsbereichs bzw. der aufgebrachten Struktur zu ermitteln, da ggf. eine Teilfläche von der Auftragsdüse für eine andere Kamera verdeckt sein kann. Daher sind die beiden Kameras einander gegenüberliegend und versetzt an der Auftragseinrichtung bzw. Auftragsdüse angebracht. Insbesondere trifft die umlaufende Lichtbahn auf die aufgebrachte Struktur, wobei die Kameras aus einer Beobachtungsposition, welche einen zur Lichtbahn unterschiedlichen Blickwinkel aufweist, die Deformation der Lichtbahn anhand der aufgebrachten Struktur erfasst und mittels geeigneter Berechnungsverfahren ermitteln kann. Durch den Vorschub der Auftrags- und Überwachungseinrichtung gegenüber dem Substrat oder durch den Vorschub des Substrats gegenüber der Auftrags- und Überwachungseinrichtung kann dabei die aufgebrachte Struktur dreidimensional durch die online-Überwachung erfasst werden.Additionally or alternatively, the invention is based on the idea that at least one preferably circumferential light path is projected around the application device during the application of the application structure. The at least one projected circumferential light path makes it possible to monitor the applied structure at an angle of 360 °, irrespective of the travel path of the application device and, for example, an application nozzle, ie the circulating light path allows a complete inspection area around the application device or application nozzle , which can be described as a panoramic view. For this purpose, the at least two cameras detect the changes in the projected circumferential light path and the image evaluation unit connected to the cameras can use this to calculate the geometric dimensions of the applied structure. In particular, the width, the height, the volume and / or the position of the applied structure on the substrate can thus be determined in a simple and exact manner. At least two cameras are required for monitoring the applied structure in order to always use at least one camera to determine a partial area of the inspection area or of the applied structure, since possibly a partial area of the application nozzle for another camera may be concealed. Therefore, the two cameras are opposite each other and offset at the applicator or applicator nozzle attached. In particular, the circumferential light path strikes the applied structure, wherein the cameras can detect the deformation of the light path from an observation position which has a different angle to the light path, and can determine the deformation of the light path using suitable calculation methods. By the advance of the application and monitoring device relative to the substrate or by the feed of the substrate relative to the order and Monitoring device can be detected in three dimensions by the online monitoring the structure applied.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung eine Auftragseinrichtung zum Aufbringen oder Erzeugen der aufgebrachten Struktur, eine Beleuchtungseinrichtung, welche an der Auftragseinrichtung oder einer Stützstruktur der Auftragseinrichtung bevorzugt mitfahrend angebracht ist, zumindest zwei Kameras zur optischen Erfassung der aufgebrachten Struktur, welche gegenüber der Beleuchtungseinrichtung versetzt an der Auftragseinrichtung oder der Stützstruktur der Auftragseinrichtung mitfahrend und einander gegenüberliegend angebracht sind, und eine Bildauswerteeinheit zum Erkennen der aufgebrachten Struktur auf, welche mit den Kameras verbunden ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine oder mehrere Lichtbahnen aussendet, welche jeweils eine umlaufende in sich geschlossene Form aufweisen, und wobei die eine oder mehreren, umlaufenden Lichtbahnen um die Auftragseinrichtung herum auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur unmittelbar nach dem Auftragen projiziert wird oder werden, und wobei die auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projizierten eine oder mehreren, umlaufenden Lichtbahnen unmittelbar nach dem Aufbringen der aufgebrachten Struktur im online-Betrieb von den Kameras und der Bildauswerteeinheit derart erfasst wird oder werden, dass die Bildauswerteeinheit die Veränderung der aufprojizierten umlaufenden Lichtbahn oder Lichtbahnen mittels Berechnungsverfahren verwendet, um zumindest eines der folgenden Merkmale der aufgebrachten Struktur zu ermitteln: die Breite der aufgebrachten Struktur, welche insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Mittellinie bezüglich des Verlaufs der aufgebrachten Struktur ermittelt wird, und/oder die Höhe der aufgebrachten Struktur, und/oder das Volumen der aufgebrachten Struktur, insbesondere jeweils bezüglich der aufgebrachten Länge der Auftragsstruktur unter Einbeziehung der Höhe, der Breite und des Profils oder der Form der aufgebrachten Struktur, und/oder die Position der aufgebrachten Struktur auf dem Substrat.According to a first aspect of the present invention, the device has an application device for applying or producing the applied structure, an illumination device which is preferably mounted on the application device or a support structure of the application device, at least two cameras for optically detecting the applied structure which are opposite to the Lighting device offset from the applicator or the support structure of the applicator are mounted and mounted opposite each other, and an image evaluation unit for detecting the applied structure, which is connected to the cameras, the illumination device emits one or more light paths, each of which is a circulating self-contained Form, and wherein the one or more circulating light paths around the applicator around the substrate and the applied structure immediately after the application pr and wherein the one or more circulating light paths projected onto the substrate and the applied structure are or are detected by the cameras and the image evaluation unit in online mode immediately after the application of the applied structure in such a way that the image evaluation unit detects the change the projected circumferential light path or light paths used by calculation methods to determine at least one of the following features of the applied structure: the width of the applied structure, which is determined in particular substantially perpendicular to the center line with respect to the course of the applied structure, and / or the height of the applied structure, and / or the volume of the applied structure, in particular in each case with respect to the applied length of the job structure including the height, the width and the profile or the shape of the applied structure, and / or the position of the aufge thought structure on the substrate.
Somit kann gemäß der Erfindung beispielsweise eine Klebstoffspur aufgebracht und online überwacht werden, wobei die Klebstoffspur unabhängig von der Fahrtrichtung mit einem 360°-Inspektionsbereich rund um die Auftragsdüse erfasst werden kann. Dadurch muss der Sensor bzw. die Kameras nicht mehr nachgeführt werden, so dass ein Verdrehen bzw. ein Kabelsalat zwischen dem Sensor und der Auftragseinrichtung vermieden wird.Thus, according to the invention, for example, an adhesive trace can be applied and monitored online, wherein the adhesive trace can be detected independently of the direction of travel with a 360 ° inspection area around the application nozzle. As a result, the sensor or the cameras no longer need to be tracked, so that twisting or cable clutter between the sensor and the application device is avoided.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. So ist es vorteilhaft, wenn die Auftragseinrichtung eine Auftragsdüse aufweist, um welche ein Sensorkopf mit den beiden Kameras und der Beleuchtungseinrichtung angebracht ist, wobei die Auftragsdüse fest oder drehbar mit dem Sensorkopf verbunden ist. Falls die Auftragsdüse drehbar mit dem Sensorkopf verbunden ist, so können die an dem Sensorkopf seitlich versetzt zur Auftragsdüse angebrachten Kameras jeden Bereich der umlaufenden Lichtbahn überwachen, da zumindest eine der beiden Kameras jeden Punkt der umlaufenden Lichtbahn unabhängig von dem Verfahrweg überwachen kann. Dies gilt natürlich auch bei einer fest an dem Sensorkopf angeordneten Auftragsdüse, da keine Relativbewegung zwischen den Kameras und der Auftragsdüse vorliegt.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims. Thus, it is advantageous if the application device has an application nozzle, around which a sensor head with the two cameras and the illumination device is mounted, wherein the application nozzle is fixedly or rotatably connected to the sensor head. If the application nozzle is rotatably connected to the sensor head, the cameras mounted laterally offset from the application nozzle on the sensor head can monitor each area of the circulating light path, since at least one of the two cameras can monitor each point of the circulating light path independently of the travel path. Of course, this also applies to an application nozzle fixedly arranged on the sensor head, since there is no relative movement between the cameras and the application nozzle.
Bevorzugt sind die beiden Kameras derart einander gegenüberliegend an der Auftragseinrichtung angebracht, dass beide Kameras zumindest einen Teil der aufgebrachten Struktur im Schnittbereich mit der oder den umlaufenden Lichtbahnen erfassen oder dass zumindest eine Kamera die aufgebrachte Struktur im Schnittbereich mit der oder den umlaufenden Lichtbahnen vollständig umfasst. Dadurch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung die aufgebrachte Struktur unabhängig von dem Verfahrweg der Auftragseinrichtung zu jederzeit überwachen.Preferably, the two cameras are mounted opposite one another on the applicator such that both cameras capture at least part of the applied structure in the intersection with the orbiting light paths or at least one camera completely covers the applied structure in the intersection region with the circulating light path (s). As a result, the device according to the invention can monitor the applied structure independently of the travel path of the application device at any time.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Kameras derart seitlich an der Auftragsdüse angebracht, dass der Schnittbereich der umlaufenden Lichtbahn mit der aufgebrachten Struktur jeweils von der ersten und zweiten Kamera derart überwacht wird, dass die erste Kamera eine Seitenansicht des Schnittbereichs zwischen der umlaufenden Lichtbahn und der aufgebrachten Struktur und die zweite Kamera die gegenüberliegende Seitenansicht des Schnittbereichs zwischen der umlaufenden Lichtbahn und der aufgebrachten Struktur erfasst.According to a preferred embodiment of the invention, the two cameras are mounted laterally on the application nozzle such that the intersection of the circulating light path with the applied structure is respectively monitored by the first and second camera such that the first camera is a side view of the intersection between the circulating light path and the applied structure and the second camera detect the opposite side view of the intersection between the circulating light path and the applied structure.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Strahlengang der Kameras stets auf die umlaufende Lichtbahn ausgerichtet ist, wobei insbesondere ein seitlich an den Kameras versetzter Spiegel derart vorgesehen ist, dass der Einfallswinkel des Strahlengangs der Kameras auf die umlaufende Lichtbahn verändert wird. Somit kann die aufgebrachte Struktur auch aus einem günstigeren flachen Winkel überwacht werden, wobei die Dimension der erfindungsgemäßen Vorrichtung minimiert wird bzw. die Kameras nur einen geringen Abstand zu der Auftragseinrichtung aufweisen. Als Folge davon ist der Durchmesser des dadurch gebildeten Sensorkopfs gering, wodurch auch komplexe Bauteile mit einer Auftragsstruktur versehen und im online Verfahren überwacht werden können, ohne dass der Sensorkopf mit dem Substrat bzw. Bauteil in Konflikt gerät.Another advantage of the invention lies in the fact that the beam path of the cameras is always aligned with the circulating light path, wherein in particular a laterally offset to the cameras mirror is provided such that the angle of incidence of the beam path of the cameras is changed to the orbiting light path. Thus, the applied structure can also be monitored from a more favorable flat angle, wherein the dimension of the device according to the invention is minimized or the cameras have only a small distance to the applicator. As a result, the diameter of the sensor head formed thereby is small, whereby even complex components can be provided with an application structure and monitored in the on-line process, without the sensor head coming into conflict with the substrate or component.
Wenn die Beleuchtungseinrichtung die eine oder mehreren Lichtbahnen in Form eines im wesentlichen kreisförmigen Lichtrings um das Substrat und die aufgebrachte Struktur projiziert, so kann die Ermittlung der geometrischen Abmessungen und des Verlaufs der aufgebrachten Struktur von der Bildauswerteeinheit besonders einfach berechnet werden.If the lighting device, the one or more light paths in the form of an im projected substantially circular ring of light around the substrate and the applied structure, so the determination of the geometric dimensions and the course of the applied structure of the image evaluation unit can be particularly easily calculated.
Wenn der im wesentlichen kreisförmige Lichtring eine derartige Breite aufweist, dass der Lichtring einen definierten Innen- und Außendurchmesser aufweist, so können insbesondere die Schnittpunkte der Kante des Innendurchmessers und der aufgebrachten Struktur und auch die Schnittpunkte der Kante des Außendurchmessers und der aufgebrachten Struktur für die Überwachung verwendet werden. Dadurch können die geometrischen Abmessungen und der Verlauf der aufgebrachten Struktur bzw. Klebstoffspur genauer berechnet und erfasst werden, da jeweils die Schnittpunkte des Innendurchmessers und des Außendurchmessers bei einer Bildauswertung verwendet werden können und somit zweifach vorhanden sind. Dies führt somit zu einer höheren Abtastfrequenz aufgrund der Abtastung der Kanten des Innen- und des Außendurchmessers des Lichtrings. Darüber hinaus wird durch die Abtastung der beiden Kanten des Innen- und Außendurchmessers die Redundanz erhöht, da für den Fall, dass entweder die Kante des Innendurchmessers oder des Außendurchmessers aus irgendeinem Grund nicht abgetastet werden kann, stets noch die zweite Kante abgetastet werden kann und somit eine Überwachung der aufgebrachten Struktur bzw. Klebstoffspur ermöglicht wird.If the substantially circular light ring has a width such that the light ring has a defined inner and outer diameter, in particular the intersections of the edge of the inner diameter and the applied structure and also the intersections of the edge of the outer diameter and the applied structure for monitoring be used. As a result, the geometrical dimensions and the course of the applied structure or adhesive trace can be calculated and recorded more precisely, since the intersections of the inner diameter and the outer diameter can each be used in an image analysis and thus be present twice. This thus results in a higher sampling frequency due to the scanning of the edges of the inner and outer diameters of the light ring. In addition, the scanning of the two edges of the inside and outside diameters increases the redundancy, because in the event that either the edge of the inside diameter or the outside diameter can not be scanned for any reason, the second edge can always be scanned and thus a monitoring of the applied structure or adhesive trace is made possible.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sendet die Beleuchtungseinrichtung kegelformartig eine kreisringförmige, umlaufende Lichtbahn unter Bildung eines Lichtkegels auf das Substrat aus. Der kegelförmige Verlauf der umlaufenden Lichtbahn ermöglicht auch die Erfassung von im Profil ungünstigen Auftragsstrukturen, wie beispielsweise bei balligen Profilen, bei denen der Fußpunkt, d. h. der Übergang zwischen der Auftragsstruktur und dem Substrat bei einem geraden Lichteinfall nicht beleuchtet werden würde. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die Kegelform in Richtung des Substrats konvergierend bzw. verjüngend. Dies ermöglicht es, dass auch bei einer größeren Dimension der Beleuchtungseinrichtung die umlaufende Lichtbahn oder der umlaufende Lichtring mit einem geringen Radius um die Auftragsdüse verläuft. Somit kann durch den eng anliegenden Lichtring bzw. die eng anliegende Lichtbahn die aufgebrachte Struktur in unmittelbarer Nähe der Auftragsdüse erfasst werden, so dass die aufgebrachte Struktur unmittelbar nach dem Auftragen überwacht werden kann. Ein wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, dass dabei insbesondere bei einer starken Krümmung des Verlaufs der Klebstoffspur bzw. der aufgebrachten Struktur stets jeder Bereich der aufgebrachten Struktur ohne Unterbrechung im online-Verfahren erfasst werden kann. Als weiterer Vorteil kann dadurch auch eine geeignete Regelung insbesondere der aufgebrachten Menge bzw. der Dosiermenge der Auftragsdüse erzielt werden, wenn die Bildauswerteeinheit eine Höhe und/oder Breite und/oder ein Volumen der aufgebrachten Struktur errechnet, welche außerhalb eines vorgegebenen Referenzbereichs liegt.In accordance with a preferred embodiment of the invention, the illumination device transmits, in the form of a cone, an annular, circumferential light path to form a light cone on the substrate. The conical course of the circumferential light path also allows the detection of unfavorable order profile structures, such as in spherical profiles, in which the base point, d. H. the transition between the application pattern and the substrate would not be illuminated in a straight light incidence. According to a preferred embodiment, the conical shape converges or tapers in the direction of the substrate. This makes it possible for the circumferential light path or the circumferential light ring with a small radius to run around the application nozzle even with a larger dimension of the illumination device. Thus, the applied structure in the immediate vicinity of the application nozzle can be detected by the close-fitting light ring or the tight-fitting light path, so that the applied structure can be monitored immediately after application. A significant advantage is the fact that, in particular with a strong curvature of the course of the adhesive trace or the applied structure, each region of the applied structure can always be detected without interruption in the online process. As a further advantage, a suitable regulation, in particular of the applied quantity or the metered quantity of the application nozzle, can also be achieved if the image evaluation unit calculates a height and / or width and / or a volume of the applied structure which is outside a predetermined reference range.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Lichtbahnen bzw. zumindest eine Lichtbahn von der Beleuchtungseinrichtung im wesentlichen in elyptischer, polygonaler oder mittels Linien in umlaufend geschlossener Form zur Erfassung auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projiziert. Hierbei können auch zusammengesetzte Teilstücke von unterschiedlichen Lichtlinien bzw. Lichtbahnen verwendet werden.According to a further embodiment, the light paths or at least one light path are projected by the illumination device substantially in elliptical, polygonal or by lines in circumferentially closed form for detection on the substrate and the applied structure. Here also composite sections of different light lines or light paths can be used.
Des weiteren ist es von Vorteil, wenn die Beleuchtungseinrichtung eine Vielzahl von LED-Dioden aufweist, insbesondere 10 bis 30 LED-Dioden, durch welche die umlaufende Lichtbahn auf dem Substrat und auf der aufgebrachten Struktur erzeugt wird und welche insbesondere gepulst betrieben werden. Durch den gepulsten Betrieb der LED-Dioden kann auch bei einem schnellen Vorschub bzw. hohen Verfahrweg eine qualitativ hochwertige Bildaufnahme und Bildauswertung erzielt werden. Insbesondere ermöglicht eine LED-Beleuchtung eine geeignete Flächenstruktur für die Lichtbahn bzw. einen kreisförmigen Lichtring, welcher eine geeignete Homogenität der Fläche aufweist. Ferner ist es von Vorteil, dass der gepulste Betrieb der LED-Beleuchtung bzw. das Blitzen der LEDs gegenüber Fremdlicht relativ unempfindlich ist, welches nicht von der Beleuchtungseinrichtung stammt und die Überwachung beeinträchtigen könnte. Alternativ sind jedoch auch Laserdioden als Lichtquelle für die Beleuchtungseinrichtung möglich.Furthermore, it is advantageous if the illumination device has a plurality of LED diodes, in particular 10 to 30 LED diodes, by which the circumferential light path is generated on the substrate and on the applied structure and which are operated in particular pulsed. Due to the pulsed operation of the LED diodes, a high-quality image acquisition and image evaluation can be achieved even with a fast feed or high travel. In particular, an LED illumination allows a suitable surface structure for the light path or a circular light ring, which has a suitable homogeneity of the surface. Furthermore, it is advantageous that the pulsed operation of the LED illumination or the flashing of the LEDs relative to extraneous light is relatively insensitive, which does not come from the lighting device and could affect the monitoring. Alternatively, however, laser diodes are also possible as a light source for the illumination device.
Wenn der Mittelpunkt oder das Zentrum der projizierten umlaufenden Lichtbahn im wesentlichen mit der Auftragsdüse der Auftragseinrichtung bzw. der Längsachse der Auftragsdüse übereinstimmt, kann in einfacher Art und Weise ein globales Koordinatensystem für die Kameras gegenüber dem Überwachungsbereich der aufgebrachten Struktur erzielt werden.If the center or the center of the projected circumferential light path substantially coincides with the application nozzle of the applicator or the longitudinal axis of the applicator, a global coordinate system for the cameras over the monitored area of the applied structure can be achieved in a simple manner.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Beleuchtungseinrichtung um die Auftragsdüse im wesentlichen ringförmig angebracht, wobei außerhalb der ringförmigen Beleuchtungseinrichtung die Kameras diametral gegenüber an der Auftragsdüse angebracht sind. Dadurch kann die gesamte Vorrichtung kompakt ausgeführt werden und gleichzeitig kann eine hohe Überwachungsqualität erzielt werden.According to a further embodiment, the illumination device is mounted substantially annularly around the application nozzle, wherein outside the annular illumination device, the cameras are mounted diametrically opposite to the application nozzle. As a result, the entire apparatus can be made compact, and at the same time, a high quality of monitoring can be achieved.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind drei oder mehr Kameras, insbesondere sechs Kameras, konzentrisch und/oder in gleichbleibendem Abstand zueinander um die Auftragsdüse angebracht. Bei der Verwendung von drei oder mehreren Kameras, insbesondere sechs Kameras, hat zumindest eine Kamera einen optimalen Sichtwinkel auf die zu überprüfende Klebstoffspur bzw. aufgebrachte Struktur. Bei der online-Überwachung kann daher jeweils die Kamera mit dem besten Sichtwinkel aktiviert werden, um die Überwachungsqualität zu optimieren. In a particularly preferred embodiment of the invention, three or more cameras, in particular six cameras, are mounted concentrically and / or at a constant distance from each other around the application nozzle. When using three or more cameras, in particular six cameras, at least one camera has an optimum viewing angle on the adhesive track or structure applied. In online surveillance, therefore, the camera with the best viewing angle can be activated to optimize the quality of surveillance.
Wenn die Längsachsen der Kameras zur Längsachse oder der Strahlengang der Auftragsdüse in Blickrichtung geneigt sind, wobei insbesondere die Längsachse oder der Strahlengang der Kameras die Längsachse der Auftragsdüse im wesentlichen im Bereich des Substrats schneiden, so erzielt man eine definierte Höhenauflösung, wobei die erfassten Änderungen des Höhenniveaus der Klebstoffspur bzw. des Kleberprofils durch die lokale Deformation der projizierten Struktur erfasst werden.If the longitudinal axes of the cameras are inclined to the longitudinal axis or the beam path of the application nozzle in the viewing direction, wherein in particular the longitudinal axis or the beam path of the cameras intersect the longitudinal axis of the application nozzle substantially in the region of the substrate, then one achieves a defined height resolution, wherein the detected changes of Height levels of the adhesive trace or the adhesive profile are detected by the local deformation of the projected structure.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Kalibriervorrichtung für die Bestimmung jeder Position der Kameras im Raum und für die Bestimmung der Position der Kameras zur Beleuchtungseinrichtung insbesondere in Form einer Kalibrierplatte bereitgestellt, wodurch die Bildung eines globalen, kameraübergreifenden Koordinatensystems mit hoher Genauigkeit ermöglicht wird. Insbesondere ist es dadurch möglich, dass die einzelnen Bilder der verschiedenen Kameras von der Bildauswerteeinheit in einem gemeinsamen globalen Koordinatensystem verarbeitet und berechnet werden können.According to a further preferred embodiment, a calibration device is provided for determining each position of the cameras in the room and for determining the position of the cameras for the illumination device, in particular in the form of a calibration plate, thereby enabling the formation of a global, cross-camera coordinate system with high accuracy. In particular, it is thereby possible that the individual images of the various cameras can be processed and calculated by the image evaluation unit in a common global coordinate system.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer auf einem Substrat aufgebrachten Struktur bzw. aufzubringenden Struktur bereitgestellt, insbesondere zur Anwendung für die Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 15, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Bereitstellen einer Auftragseinrichtung zum Aufbringen oder Erzeugen der aufgebrachten Struktur, einer Beleuchtungseinrichtung, welche an der Auftragseinrichtung oder einer Stützstruktur der Auftragseinrichtung mitfahrend angebracht ist, von zumindest zwei Kameras zur optischen Überwachung der aufgebrachten Struktur, welche gegenüber der Beleuchtungseinrichtung versetzt an der Auftragseinrichtung oder der Stützstruktur der Auftragseinrichtung mitfahrend und einander gegenüberliegend angebracht sind, und einer Bildauswerteeinheit zum Erkennen der aufgebrachten Struktur, welche mit den Kameras verbunden ist, Aussenden von einer oder mehreren Lichtbahnen, welche jeweils eine umlaufende in sich geschlossene Form aufweisen, von der Beleuchtungseinrichtung, wobei die eine oder mehreren umlaufenden Lichtbahnen um die Auftragseinrichtung herum auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur unmittelbar nach dem Auftragen projiziert wird oder projiziert werden, Erfassen der projizierten einen oder mehreren umlaufenden Lichtbahnen unmittelbar nach dem Aufbringen der aufgebrachten Struktur im online-Betrieb von den Kameras und der Bildauswerteeinheit, wobei die Veränderungen der aufprojizierten umlaufenden Lichtbahn oder Lichtbahnen von der Bildauswerteeinheit mittels Berechnungsverfahren verwendet werden, um dadurch zumindest eines der folgenden Merkmale der aufgebrachten Struktur von der Bildauswerteeinheit zu ermitteln: die Breite der aufgebrachten Struktur, welche insbesondere im wesentlichen senkrecht zur Mittellinie bezüglich des Verlaufs der aufgebrachten Struktur ermittelt wird, und/oder die Höhe der aufgebrachten Struktur, und/oder das Volumen der aufgebrachten Struktur, insbesondere jeweils bezüglich der aufgebrachten Länge der Auftragsstruktur unter Einbeziehung der Höhe, der Breite und des Profils oder der Form der aufgebrachten Struktur, und/oder die Position der aufgebrachten Struktur auf dem Substrat.According to another aspect of the present invention there is provided a method of applying or generating and monitoring a structure deposited on a substrate, in particular for use with the apparatus of claims 1 to 15, the method comprising providing an applicator for applying or producing the applied structure, a lighting device, which is attached to the applicator or a support structure of the applicator, of at least two cameras for optically monitoring the applied structure, which moves relative to the illuminator at the applicator or support structure of the applicator and attached to each other, and an image evaluation unit for recognizing the applied structure, which is connected to the cameras, emitting one or more light sheets n, each having an encircling self-contained shape, from the illuminator, wherein the one or more circumferential light paths around the applicator are projected or projected onto the substrate and the deposited structure immediately after application, detecting the projected one or more circulating light paths immediately after application of the applied structure in online mode by the cameras and the image evaluation unit, wherein the changes of the projected circumferential light path or light paths are used by the image evaluation unit by means of calculation methods, thereby at least one of the following features of the applied structure of the image evaluation unit determine: the width of the applied structure, which is determined in particular substantially perpendicular to the center line with respect to the course of the applied structure, and / or the height of the applied structure, and / or r is the volume of the applied structure, in particular with respect to the applied length of the application structure including the height, the width and the profile or the shape of the applied structure, and / or the position of the applied structure on the substrate.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für die Auswertung der Bilder der aufgebrachten Struktur das Lichtschnittverfahren mit der projizierten umlaufenden Lichtbahn verwendet. Hierbei wird die Lichtbahn bzw. Lichtlinie über die aufgebrachte Struktur geführt, wobei aus der Beobachtungsposition der einzelnen Kameras, die einen zur Lichtbahn bzw. Lichtlinie unterschiedlichen Blickwinkel aufweisen, die Deformation der Lichtbahn bzw. Lichtlinie mittels entsprechenden Berechnungsverfahren der Verlauf bzw. die Geometrie der aufgebrachten Struktur ermittelt werden kann.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the light-section method with the projected circumferential light path is used for the evaluation of the images of the applied structure. Here, the light path or line of light is guided over the applied structure, wherein the deformation of the light path or line of light from the observation position of the individual cameras which have a different angle to the light path or light line, the curve or the geometry of the applied Structure can be determined.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bilder der Kameras hochfrequent und synchron aufgenommen und mit der Bildauswerteeinheit derart verarbeitet werden, dass die Bilder der einzelnen Kameras während des Aufbringens der aufgebrachten Struktur im wesentlichen gleichzeitig verarbeitet werden, wobei insbesondere jeweils nur ein Teil des Bildes aufgenommen und übertragen wird. Als Folge davon kann die aufgebrachte Struktur im online Betrieb derart überwacht werden, dass die aufgebrachte Struktur in sehr geringem Abstand (beispielsweise alle 1 bis 3 mm) hinsichtlich des Verlaufs und des Profils beispielsweise mit einer Aufnahmefrequenz von 200 Hz überprüft werden kann.It is particularly advantageous if the images of the cameras are recorded in a high-frequency and synchronous manner and processed with the image evaluation unit in such a way that the images of the individual cameras are processed substantially simultaneously during the application of the applied structure, wherein in particular only a part of the image is taken and is transmitted. As a result, the applied structure can be monitored in online mode such that the applied structure can be checked at a very small distance (for example every 1 to 3 mm) with regard to the shape and the profile, for example with a recording frequency of 200 Hz.
Gemäß einer bevorzugten Ausfahrungsform wird die aufgebrachte Struktur in Abhängigkeit von der Breite und/oder der Höhe und/oder des Volumens der aufgebrachten Struktur, welche von der Bildauswerteeinheit während des Aufbringens ermittelt worden ist, gemäß einer vorgegebenen Auftragsmenge der aufgebrachten Struktur geregelt. Dies ermöglicht die Anpassung der aufgebrachten Struktur an ein vorgegebenes Profil bzw. eine vorgegebene Auftragsmenge.According to a preferred embodiment, the applied structure is dependent on the width and / or the height and / or the volume of the applied structure, which has been determined by the image evaluation unit during the application, according to a predetermined order amount governed by the applied structure. This allows the adaptation of the applied structure to a predetermined profile or a predetermined order quantity.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Schnittbereich zwischen der umlaufenden Bahn und der aufgebrachten Struktur von drei oder mehreren Kameras, insbesondere sechs Kameras erfasst, welche konzentrisch oder in gleichbleibendem Abstand zueinander um die Auftragsdrüse angebracht sind, wobei jeweils ein Segment der umlaufenden Bahn von einer Kamera überwacht wird, und wobei die umlaufende Bahn in einem Winkel von 360° um die Auftragseinrichtung unter Bildung eines globalen Koordinatensystems von den Kameras erfasst wird.According to a further preferred embodiment of the invention, the intersection region between the circulating path and the applied structure is detected by three or more cameras, in particular six cameras, which are arranged concentrically or at a constant distance from each other around the application gland, wherein in each case one segment of the circulating path of is monitored by a camera, and wherein the orbiting path is detected by the cameras at an angle of 360 ° around the applicator to form a global coordinate system.
Wenn der Verlauf und/oder die Höhe der Auftragsdrüse gegenüber dem Substrat gemäß einem vorgegebenen Toleranzbereich geregelt wird, wobei hierzu eine Kante, eine Aussparung oder ähnliches des Substrats für die Regelung der Auftragsdrüse in allen Richtungen verwendet wird, so kann das Aufbringen und Überwachen der aufgebrachten Struktur gemäß einer geometrischen Form bzw. Vorgabe des Substrats bzw. eines Bauteils vorgenommen werden. Dies kann beispielsweise durch die Nahtverfolgung von zwei Bauteilen vorgenommen werden, wobei auf oder an die Naht der beiden Bauteile beispielsweise eine Kleberspur oder eine Dichtnaht aufgebracht und überwacht werden kann.When the course and / or height of the graft is controlled with respect to the substrate according to a predetermined tolerance, using an edge, a recess or the like of the substrate for controlling the gland in all directions, the application and monitoring of the applied Structure are made in accordance with a geometric shape or specification of the substrate or a component. This can be done, for example, by the seam tracking of two components, wherein on or at the seam of the two components, for example, an adhesive trace or a sealing seam can be applied and monitored.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Kalibrierung für die Bestimmung jeder Position der einzelnen Kameras im Raum und für die Bestimmung der Position der Kameras zur Beleuchtungseinrichtung vorgenommen, wobei insbesondere die Kalibrierung zur Bildung eines globalen Kameraübergreifenden Koordinatensystems insbesondere mittels einer Kalibrierplatte durchgeführt wird. Durch das globale Koordinatensystem kann die Bildauswerteeinheit die Bilder der einzelnen Kameras in besonders einfacher Art und Weise verarbeiten, wobei es ausreichend ist, dass zumindest eine Kamera die aufgebrachte Struktur erfasst. Bevorzugt wird die Kalibrierung gemeinsam mit dem Einlernlauf für den Verlauf und/oder die Geometrie und/oder das Profil der aufgebrachten Struktur vorgenommen. Somit kann die Kalibrierung und das Einlernen der Referenzstruktur vor dem Aufbringen und Überwachen vorgenommen werden und anschließend können eine Vielzahl von Bauteilen mit einer Auftragsstruktur versehen werden und gleichzeitig im Onlineverfahren überwacht werden.According to the method according to the invention, a calibration is carried out for the determination of each position of the individual cameras in the room and for the determination of the position of the cameras for the illumination device, wherein in particular the calibration for forming a global camera-overlapping coordinate system is carried out in particular by means of a calibration plate. Due to the global coordinate system, the image evaluation unit can process the images of the individual cameras in a particularly simple manner, it being sufficient for at least one camera to detect the applied structure. Preferably, the calibration is carried out together with the training course for the course and / or the geometry and / or the profile of the applied structure. Thus, the calibration and teaching of the reference structure can be performed before applying and monitoring, and then a plurality of components can be provided with a job structure and simultaneously monitored in the online process.
Alternativ kann die zuvor genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zum automatischen Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur, vorzugsweise einer Kleberraupe, Kleberspur, Klebenaht, Dichtnaht, eines Schaumprofils, Endlosprofils, geometrischen Profils, insbesondere eines zylinderartigen Profils oder eines Dreiecksprofils, oder einer Schweißnaht, gelöst werden. Diese Vorrichtung umfasst bevorzugt mindestens eine Auftragseinrichtung zum Aufbringen oder Erzeugen der aufgebrachten Struktur, eine Beleuchtungseinrichtung, welche an der Auftragseinrichtung oder einer Stützstruktur der Auftragseinrichtung angebracht ist, zumindest zwei Kameras zur optischen Erfassung der aufgebrachten Struktur, welche gegenüber der Beleuchtungseinrichtung versetzt an der Auftragseinrichtung oder der Stützstruktur der Auftragseinrichtung einander gegenüberliegend angebracht sind, und eine Bildauswerteeinheit zum Erkennen der aufgebrachten Struktur aufweist, welche mit den Kameras gekoppelt ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine oder mehrere Lichtbahnen aussendet, welche jeweils auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur unmittelbar nach dem Auftragen projiziert wird oder werden, und wobei die auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projizierten eine oder mehreren, Lichtbahnen unmittelbar nach dem Aufbringen der aufgebrachten Struktur im online-Betrieb von den Kameras und der Bildauswerteeinheit derart erfasst wird oder werden, dass die Bildauswerteeinheit die Veränderung der aufprojizierten Lichtbahn oder Lichtbahnen mittels Berechnungsverfahren verwendet, um zumindest eines der folgenden Merkmale der aufgebrachten Struktur zu ermitteln: Die Breite der aufgebrachten Struktur und/oder die Höhe der aufgebrachten Struktur und/oder das Volumen der aufgebrachten Struktur, insbesondere jeweils bezüglich der aufgebrachten Länge der Auftragsstruktur unter Einbeziehung der Höhe, der Breite und des Profils oder der Form der aufgebrachten Struktur und/oder die Position der aufgebrachten Struktur auf dem Substrat. Durch die Bildauswerteeinheit Bewegungsdaten einer Bewegungserfassungseinrichtung, insbesondere einer Robotik und/oder einer 3D Sensorik, empfangbar und auswertbar sind, wobei die Bewegungsdaten eine Relativbewegung zwischen der Auftragseinrichtung und dem Substrat beschreiben, und wobei mittels der Bildauswerteeinheit anhand der Bewegungsdaten ein Behandlungsbereich des Substrats in dem die Struktur aufzubringen ist vor der Aufbringung der Struktur bestimmbar ist und/oder die Beleuchtungseinrichtung umfasst mindestens zwei Leuchtmitteleinheiten, wobei jede Leuchtmitteleinheit Licht in einer Ebene auf das Substrat projiziert, wobei sich Ebenenanteile, in denen sich das Licht jeweils benachbarter Leuchtmitteleinheit erstreckt, schneiden, wobei eine Ansteuerungseinrichtung zum zeitversetzten Ansteuern der benachbarten Leuchtmitteleinheit vorgesehen ist, um eine zeitversetzte Beleuchtung des Substrats und/oder der aufzubringenden Struktur mittels der Leuchtmitteleinheit zu bewirken und/oder jeder Leuchtmitteleinheit ist mindestens eine Kamera zugeordnet, wobei die Kamera in einem Triangulationswinkel von weniger als 30° ausgerichtet ist und/oder die Beleuchtungseinrichtung weist mindestens ein und bevorzugt mindesten zwei Leuchtmittelpaare auf, wobei die Leuchtmittel des Leuchtmittelpaars, insbesondere des jeweiligen Leuchtmittels Licht in derselben Ebene auf das Substrat projizieren.Alternatively, the above-mentioned object can be achieved by a device for automatically applying or generating and monitoring a structure to be applied to a substrate, preferably an adhesive bead, adhesive track, adhesive seam, sealing seam, foam profile, endless profile, geometric profile, in particular a cylinder-like profile or a triangular profile, or a weld, to be solved. This device preferably comprises at least one application device for applying or producing the applied structure, an illumination device which is attached to the application device or a support structure of the application device, at least two cameras for optically detecting the applied structure, which offset from the illumination device at the applicator or Support structure of the applicator are mounted opposite each other, and an image evaluation unit for detecting the applied structure, which is coupled to the cameras, the illumination device emits one or more light paths, which is respectively projected onto the substrate and the applied structure immediately after application or and wherein the one or more light paths projected onto the substrate and the deposited structure are in the on-line immediately after application of the applied structure the image evaluation unit uses the change in the projected light path or light paths by means of calculation methods in order to determine at least one of the following features of the applied structure: the width of the applied structure and / or the height of the applied structure applied structure and / or the volume of the applied structure, in particular in each case with respect to the applied length of the application structure including the height, the width and the profile or the shape of the applied structure and / or the position of the applied structure on the substrate. The image evaluation unit can receive and evaluate motion data of a movement detection device, in particular a robotics and / or a 3D sensor system, the motion data describing a relative movement between the application device and the substrate, and wherein by means of the image evaluation unit a treatment region of the substrate in which the Applying structure is determinable before the application of the structure and / or the illumination device comprises at least two light emitting units, each light source unit projecting light in a plane on the substrate, wherein plane portions, in which the light of each adjacent lighting unit extends, intersect, wherein a Triggering device is provided for the time-delayed activation of the adjacent lighting unit in order to effect a time-shifted illumination of the substrate and / or the structure to be applied by means of the light-emitting unit and / or each illuminant unit is associated with at least one camera, the camera being at a triangulation angle of is aligned less than 30 ° and / or the lighting device has at least one and preferably at least two pairs of lamps, wherein the lighting means of the pair of lamps, in particular of the respective light source projecting light in the same plane on the substrate.
Die Verwendung der Wörter „im Wesentlichen” definiert bevorzugt in allen Fällen, in denen diese Wörter im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden eine Abweichung im Bereich von 1%–30%, insbesondere von 1%–20%, insbesondere von 1%–10%, insbesondere von 1%–5%, insbesondere von 1%–2%, von der Festlegung, die ohne die Verwendung dieser Wörter gegeben wäre. Einzelne oder alle Darstellungen der im Nachfolgenden beschriebenen Figuren sind bevorzugt als Konstruktionszeichnungen anzusehen, d. h. die sich aus der bzw. den Figuren ergebenden Abmessungen, Proportionen, Funktionszusammenhänge und/oder Anordnungen entsprechen bevorzugt genau oder bevorzugt im Wesentlichen denen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Produkts. Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnungen erläutert, in welchen beispielhaft erfindungsgemäße Vorrichtungen dargestellt sind. Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren, welche in den Figuren wenigsten im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, wobei diese Bauteile bzw. Elemente nicht in allen Figuren beziffert oder erläutert sein müssen.The use of the words "substantially" preferably defines a deviation in the range of 1% -30%, in particular of 1% -20%, in particular of 1% -10, in all cases in which these words are used in the context of the present invention %, in particular from 1% -5%, in particular from 1% -2%, of the definition that would be given without the use of these words. Individual or all representations of the figures described below are preferably to be regarded as construction drawings, d. H. the dimensions, proportions, functional relationships and / or arrangements resulting from the figure or figures preferably correspond exactly or preferably substantially to those of the device according to the invention or of the product according to the invention. Further advantages, objects and features of the present invention will be explained with reference to the following description of appended drawings, in which exemplary devices according to the invention are shown. Elements of the devices and methods according to the invention, which in the figures at least substantially coincide with regard to their function, may hereby be identified by the same reference symbols, these components or elements not having to be numbered or explained in all figures.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche des erfindungsgemäßen Verfahrens.Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims of the method according to the invention.
Anhand der nachfolgenden Zeichnungen werden vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung rein beispielhaft dargestellt.With reference to the following drawings, advantageous embodiments of the invention are shown purely by way of example.
Gemäß
In der Ausführungsform von
In
In
Analog zu
Im folgenden wird nun gemäß
Gemäß
Gemäß
In
Als Alternative zu dem Lichtring sind in
Als nicht gezeigt Alternative können natürlich auch mehrere Lichtringe oder mehrere konzentrisch umlaufende in sich geschlossen Lichtbahnen für die Ermittlung des Profils oder des Verlaufs einer aufgebrachten Struktur bzw. Klebstoffspur überwacht werden.As an alternative not shown, it is of course also possible to monitor a plurality of light rings or a plurality of concentrically circulating, self-contained light paths for determining the profile or the course of an applied structure or adhesive trace.
In
Gemäß
Weitere Ausführungsformen von Klebstoffspuren zeigt
In
Gemäß
Ferner wird gemäß der
Die Kalibrierung läuft in drei Stufen ab, wobei in Phase 1 die Bestimmung der Position jeder der einzelnen Kameras im Raum vorgenommen wird. Daraufhin wird in Phase 2 die Bestimmung der Position der Kameras zur Beleuchtungseinrichtung vorgenommen. Prinzipiell sind die beiden Kalibrierungen von Phase 1 und 2 bereits ausreichend, um dreidimensionale Messungen durchzuführen.Calibration is performed in three stages, with
Erst durch die Kalibrierung sind jedoch Messungen in einem globalen und kameraübergreifenden Koordinatensystem möglich. Im Gegensatz hierzu wird herkömmlicherweise ein Koordinatensystem bezogen auf ein Kamerabild vorgenommen.However, it is only through the calibration that measurements in a global and cross-camera coordinate system are possible. In contrast, conventionally, a coordinate system is made with respect to a camera image.
In der dritten Phase wird die Anpassung der Kalibrierung an die individuelle Geometrie und Oberfläche des zu prüfenden Bauteils und die Verifizierung der Kalibrierparameter vorgenommen. Diese dritte Phase kann in den Einlernlauf bzw. teach-in-Lauf integriert werden. Üblicherweise wird diese dritte Phase erst durchgeführt, sobald der Sensor, welcher die Kameras und die Beleuchtungseinrichtung umfasst, an der Auftragseinrichtung montiert ist.In the third phase, the calibration is adapted to the individual geometry and surface of the component to be tested and the verification of the calibration parameters. This third phase can be integrated into the teach-in or teach-in run. Usually, this third phase is performed only when the sensor comprising the cameras and the illumination device is mounted on the applicator.
Gemäß
Mittels der Anordnung von
In dieser ersten Phase wird auf ein allgemein gültiges Weltkoordinatensystem kalibriert. Hierbei ist die ebene Kalibrierplatte
In Phase 2 wird die Lage der Kameras zur Beleuchtung bzw. Beleuchtungseinrichtung bestimmt. Dies ist beispielhaft gemäß
In dieser zweiten Phase wird nun auf das Sensorkoordinatensystem kalibriert, dessen Ursprung beispielsweise die Mitte des auf die Kalibrierplatte projizierten Lichtrings
Wie bereits erwähnt, kann der Einlernlauf auch mit der dritten Phase der Kalibrierung zusammenfallen. Somit wird der Einlernlauf auch dazu verwendet, die Kamerazuordnung festzulegen, d. h. welche Kameras während des Prüflaufs die 3D-Auswertung durchführen. Im allgemeinen wird die Düse der Auftragseinrichtung nicht genau senkrecht zum Substrat ausgerichtet sein, sondern leicht schräg bzw. schief sein. Mit Hilfe des Kalibrierverfahrens in der zweiten Phase und der darauf basierenden Auswertung kann berechnet werden, in welchem Winkel zum Bauteil die Düse ausgerichtet ist. Dies bildet im wesentlichen die dritte Phase der Kalibrierung, welche einen Datensatz erzeugt, der die Geometrie der Substratoberfläche ermittelt und beschreibt. Die Daten werden daraufhin der Berechnung der 3D-Daten zur Verfügung gestellt. Beim Einlernen wird insbesondere eine Verlaufsliste hinterlegt, welche die Daten für den Verfahrweg und die Verfahrzeit der Auftragseinrichtung enthält, wobei auch Daten über die Richtung und den 3D-Querschnitt der Kleberspur vorgesehen sind.As already mentioned, the training can also coincide with the third phase of the calibration. Thus, the training is also used to set the camera mapping, i. H. which cameras perform the 3D evaluation during the test run. In general, the nozzle of the applicator will not be aligned exactly perpendicular to the substrate but will be slightly skewed. With the aid of the calibration procedure in the second phase and the evaluation based thereon, it can be calculated in which angle to the component the nozzle is aligned. This essentially forms the third phase of the calibration, which generates a data record which determines and describes the geometry of the substrate surface. The data is then provided to the calculation of the 3D data. When teaching in particular a history list is deposited, which contains the data for the travel and the travel time of the applicator, which also data on the direction and the 3D cross-section of the adhesive track are provided.
Beim Prüflauf erfolgt nun die Prüfung der aufgebrachten Klebstoffspur in relativ kleinen Teilabschnitten. Dabei werden mit hoher Aufnahmefrequenz kurze Teilabschnitte dreidimensional erfasst, beispielsweise alle 1 bis 3 mm. Daraufhin können die Teilabschnitte mittels der Bildauswerteeinheit zu der gesamten aufgebrachten Klebstoffspur zusammengefasst werden.During the test run, the applied adhesive trace is now tested in relatively small sections. In this case, short sections are detected three-dimensionally with a high recording frequency, for example every 1 to 3 mm. Subsequently, the subsections can be combined by means of the image evaluation unit to the entire applied adhesive trace.
Im folgenden werden nun weitere nicht dargestellte Ausführungsformen der Erfindung erläutert.In the following, not further embodiments of the invention will be explained.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren können bei verschiedenen Fügeverfahren zum Einsatz kommen, wie beispielsweise dem Auftragen von Klebenähten bzw. Dichtnähten, dem positionsgenauen Aufbringen von Schäumen, dem Löten und Schweißen. Beim Schweißen kann es sich um Elektroschweißen und Laserschweißen handeln, wobei einerseits die Schweißnaht überprüft wird und andererseits auch eine Führung anhand der Kante der zu verschweißenden Bauteile vorgesehen sein kann. Des weiteren können Endlosprofile mit einer entsprechenden 3D-Form erzeugt und überprüft werden. Derartige Endlosprofile können als Strangus oder durch Kunststoffextrusion hergestellt werden.The device according to the invention and the method according to the invention can be used in various joining methods, such as the application of adhesive seams or sealing seams, the positionally accurate application of foams, soldering and welding. Welding may involve arc welding and laser welding, whereby, on the one hand, the weld is checked and, on the other hand, a guide may also be provided based on the edge of the components to be welded. Furthermore, endless profiles with a corresponding 3D shape can be generated and checked. Such endless profiles can be produced as a strand or by plastic extrusion.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können über das 3D-Profil des Klebstoffs Volumenschnitte ermittelt werden, um bereits während des Prüflaufs in Echtzeit die Klebstoffmenge nachzuregeln. Alternativ kann das aufgebrachte Gesamtvolumen über mehrere Inspektionsläufe gemessen werden und anhand dieser Werte kann die Auftragsmenge nachgeregelt bzw. gesteuert werden. Des weiteren kann ein kompressibler Werkstoff bzw. ein Schaum erzeugt und überwacht werden, welcher aus einem Fluid bzw. eingeschlossenen Gasbläschen aufgebaut ist, welche erst nach dem Auftrag das tatsächliche Volumen erreichen. Dadurch kann das Volumen der Auftragsstruktur erst kurze Zeit nach dem Auftrag gemessen bzw. überprüft werden.According to the method according to the invention, volume sections can be determined via the 3D profile of the adhesive in order to readjust the adhesive quantity in real time during the test run. Alternatively, the applied total volume can be measured over several inspection runs and the order quantity can be readjusted or controlled on the basis of these values. Furthermore, a compressible material or a foam can be generated and monitored, which is constructed from a fluid or enclosed gas bubbles, which only reach the actual volume after the application. As a result, the volume of the order structure can be measured or checked only a short time after the order.
Darüber hinaus können die gemäß der Erfindung ermittelten 3D-Daten in ein 3D-CAD-System eingespeist werden und in gewünschter Art und Weise weiterverarbeitet werden. Derartige 3D-Daten können von der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgrund der Rundumsicht der Kameras und der Beleuchtung in Form einer umlaufenden Bahn ermittelt werden.In addition, the 3D data determined according to the invention can be fed into a 3D CAD system and further processed in the desired manner. Such 3D data can be determined by the device according to the invention due to the all-round view of the cameras and the illumination in the form of a circulating path.
Für das Auswerten der Daten kann die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise Doppelprozessorkerne von physisch vorhandenen oder auch virtuellen Mehrkernsystemen verwenden, wobei während der Prüfläufe eine Auswertung anhand von gespeicherten oder von aktuellen Bildern mit den gleichen oder veränderten Prüfparametern durchge führt wird, um die Auswirkungen von Änderungen der Prüfparameter oder von Änderungen der Umgebung zu erfassen und zu bewerten.For evaluating the data, the device according to the invention can use, for example, dual processor cores of physically existing or even virtual multi-core systems, wherein during the test runs an evaluation based on stored or current images with the same or modified test parameters Runaway leads to the effects of changes in the test parameters or from changes in the environment.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Höhe der Kleberdüse zum Blech während des Aufbringens nachgeregelt werden, da neben der Information über die zu prüfende 3D-Struktur auch Informationen über die Umgebung des Arbeitsbereichs der Auftragseinrichtung vorliegen. Durch die Anordnung der Kameras und der Beleuchtung kann prinzipiell der gesamte Arbeitsbereich des Werkzeugs dreidimensional überwacht werden, so dass in Vorlaufrichtung beispielsweise eine Blechkante bzw. Werkstückkante ermittelt werden kann und das Werkzeug in jeder Raumrichtung während des Auftragsvorgangs und der Prüfung nachgeregelt werden kann.According to a further embodiment of the invention, the height of the adhesive nozzle can be readjusted to the sheet during the application, as in addition to the information about the 3D structure to be tested and information about the environment of the Work area of the applicator are present. As a result of the arrangement of the cameras and the illumination, in principle the entire working area of the tool can be monitored three-dimensionally, so that, for example, a sheet edge or workpiece edge can be determined in the advance direction and the tool can be readjusted in each spatial direction during the application process and the test.
Eine weitere Anwendung ergibt sich im Fall der „Montage in Bewegung”. Hier muss, während sich das Prüfobjekt bzw. das Förderband bewegt, kontinuierlich die Umgebung überwacht werden, um während eines Montageprozesses das Werkzeug hochgenau zu führen. Dies kann beispielsweise das Fügen von Schrauben mit einem Schraubenroboter sein, während sich das Bauteil auf dem Förderband weiterbewegt, oder sogar das Auftragen von Dichtmitteln, während sich die Rohkarosse weiterbewegt.Another application is in the case of "assembly in motion". Here, while the test object or the conveyor belt is moving, the environment must be continuously monitored in order to guide the tool with high precision during an assembly process. This can be, for example, the joining of screws with a screw robot while the component moves on the conveyor belt, or even the application of sealants while the body shell moves on.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung auch zur vollautomatischen Reparatur von Klebstoffraupen verwendet werden. Da das fehlende Volumen gemäß der Erfindung durch die 3D-Erfassung gemessen wird, kann das exakte Mengenvolumen des Klebstoffs in der Raupe nachgefüllt werden.According to a further embodiment, the present invention can also be used for the fully automatic repair of adhesive beads. Since the missing volume is measured according to the invention by the 3D detection, the exact volume of the adhesive in the bead can be refilled.
Zur Überprüfung des Volumenstroms kann ein entsprechendes Messgerät in der Auftragseinrichtung vorgesehen sein. Die Messung erfolgt dabei nicht mit optischen Mitteln, wobei man jedoch mittels des erfindungsgemäßen Bildverarbeitungssystems die Möglichkeit hat, den Volumenstrom oder das mit optischen Mitteln gemessene Volumen mit dem durch die Auftragseinrichtung gemessenen Volumen zu vergleichen und ggf. entsprechende Rückschlüsse zu ziehen.To check the volume flow, a corresponding measuring device may be provided in the application device. The measurement is not carried out by optical means, but with the aid of the image processing system according to the invention it is possible to compare the volume flow or the volume measured by optical means with the volume measured by the applicator and if necessary to draw corresponding conclusions.
Somit wird eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum automatischen Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer/eines auf einem Substrat aufgebrachten Struktur beschrieben, vorzugsweise einer Kleberraupe, Kleberspur, Klebernaht, Dichtnaht, Schaumprofils, Endlosprofils, geometrischen Profils, insbesondere eines zylinderartigen Profils oder eines Dreiecksprofils oder Schweißnaht. Hierzu wird eine Auftragseinrichtung zum Erzeugen oder Aufbringen der Auftragsstruktur, eine Beleuchtungseinrichtung, die an der Auftragseinrichtung oder einer Stützstruktur der Auftragseinrichtung mitfahrend angebracht ist, zumindest zwei Kameras zur optischen Erfassung der aufgebrachten Struktur, die gegenüber der Beleuchtungseinrichtung versetzt an der Auftragseinrichtung oder der Stützstruktur der Auftragseinrichtung mitfahrend und einander gegenüberliegend angebracht sind, und eine Bildauswerteeinheit zum Erkennen der aufgebrachten Struktur vorgesehen, welche mit den Kameras verbunden ist. Dabei sendet die Beleuchtungseinrichtung eine oder mehrere Lichtbahnen aus, welche jeweils eine umlaufende in sich geschlossene Form aufweisen, und wobei die eine oder mehreren, umlaufenden Lichtbahnen um die Auftragseinrichtung herum auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur unmittelbar nach dem Auftragen projiziert wird oder werden, und wobei die auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projizierten eine oder mehreren, umlaufenden Lichtbahnen unmittelbar nach dem Aufbringen der aufgebrachten Struktur im online-Betrieb von den Kameras und der Bildauswerteeinheit derart erfasst wird oder werden, dass die Bildauswerteeinheit die Veränderung der aufprojizierten umlaufenden Lichtbahn oder Lichtbahnen mittels Berechnungsverfahren verwendet, um zumindest eines der folgenden Merkmale der aufgebrachten Struktur zu ermitteln: die Breite der aufgebrachten Struktur, welche insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Mittellinie bezüglich des Verlaufs der aufgebrachten Struktur ermittelt wird, und/oder die Höhe der aufgebrachten Struktur, und/oder das Volumen der aufgebrachten Struktur, insbesondere jeweils bezüglich der aufgebrachten Länge der Auftragsstruktur unter Einbeziehung der Höhe, der Breite und des Profils oder der Form der aufgebrachten Struktur, und/oder die Position der aufgebrachten Struktur auf dem Substrat.Thus, an apparatus and a method for automatically applying or generating and monitoring a / on a substrate applied structure is described, preferably a bead of adhesive, adhesive trace, adhesive seam, sealing seam, foam profile, continuous profile, geometric profile, in particular a cylinder-like profile or a triangular profile or weld , For this purpose, an application device for producing or applying the application structure, an illumination device which is attached to the application device or a support structure of the applicator, at least two cameras for optically detecting the applied structure, which is offset from the illumination device at the applicator or the support structure of the applicator are mounted and mounted opposite each other, and an image evaluation unit for detecting the applied structure, which is connected to the cameras. In this case, the illumination device emits one or more light paths, each of which has an encircling self-contained shape, and wherein the one or more circulating light paths around the application device are projected onto the substrate and the applied structure immediately after application, and wherein the one or more circulating light paths projected onto the substrate and the applied structure are detected by the cameras and the image evaluation unit in the online mode immediately after application of the applied structure such that the image evaluation unit detects the change in the projected circumferential light path or light paths used by calculation method to determine at least one of the following features of the applied structure: the width of the applied structure, which in particular substantially perpendicular to the center line with respect to the course of the applied structure ermitt elt, and / or the height of the applied structure, and / or the volume of the applied structure, in particular with respect to the applied length of the application structure including the height, the width and the profile or the shape of the applied structure, and / or Position of the deposited structure on the substrate.
Die bezüglich den
Gemäß der Darstellung von
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