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Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zur Inspektion einer Prüfoberfläche gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Inspizieren einer Prüfoberfläche gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.
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Zur Qualitätssicherung eines Erzeugnisses, insbesondere eines Kraftwagens, ist oft eine Überprüfung einer Oberflächenbeschaffenheit vorgesehen. Insbesondere ist im Herstellungsprozess eines Kraftwagens eine Endkontrolle vorgesehen, im Rahmen derer eine Überprüfung einer Außenhülle und/oder einzelner Bauteile im Hinblick auf mögliche Lackierungsfehler und/oder Beschädigungen wie Verformungen inspiziert werden.
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Aus dem Stand der Technik sind einfache Prüfräume mit einer einfachen Oberflächenbeleuchtung zur Kontrolle durch einen Kontrolleur bekannt. Nachteilig ist, dass aus der visuell anstrengenden, statischen Oberflächenkontrollbeleuchtung eine Ermüdung des Kontrolleurs und somit eine lückenhafte Endkontrolle folgt. Außerdem sind automatisierte Systeme bekannt. Auch hier kann eine lückenlose Fehlererkennung nicht gewährleistet werden, außerdem gestaltet sich eine Mensch-Maschine-Kommunikation kompliziert.
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Die DE°103°00°482°B3 offenbart in diesem Kontext ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von Oberflächenfehlern, wobei mittels einer dreidimensionalen optischen Struktur eine veränderliche Anordnung an parallelen Streifen oder Kanten auf eine Prüfoberfläche projiziert werden.
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Aus der
DE°10°2006°018°766°A1 geht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Größenermittlung einer Verformung einer Prüfoberfläche hervor. Hierzu wird ein maßstabsgetreues Gittermuster auf die Prüfoberfläche projiziert.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Prüfvorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, mittels derer eine umfassende automatisierte und/oder visuelle Inspektion einer Prüfoberfläche ermöglicht ist.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch eine Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und nichttriviale Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Um nun eine Prüfvorrichtung zu schaffen, mittels derer eine umfassende automatisierte und/oder visuelle Inspektion einer Prüfoberfläche ermöglicht ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Prüfvorrichtung als den Prüfgegenstand während einer Inspektion zumindest im Wesentlichen umschließender Prüfraum ausgebildet ist und die Bildgebungseinheit in der Raumbegrenzungsfläche des Prüfraums integriert ist. Ein solcher Prüfraum ist besonders vorteilhaft in eine Produktionsanlage integrierbar, beispielsweise indem der Prüfraum ein Förderband einer Montageanlage für eine Endmontage umgibt. Dabei kann der Prüfraum simultan eine automatisierte sowie eine visuelle Inspektion der Prüfoberfläche ermöglichen. Die Beleuchtungseinrichtung ist bevorzugt großflächig ausgebildet und bedeckt bevorzugt die gesamte Raumbegrenzungsfläche des Prüfraums. Dadurch ist der Prüfgegenstand von mehreren Seiten gleichzeitig beleuchtbar. Der Begriff Raumbegrenzungsfläche bezeichnet die Gesamtheit aller Umgebungsflächen des Prüfraumes und umfasst insbesondere die Deckenfläche, die Bodenfläche und die Seitenflächen.
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Außerdem wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung und deren Vorteile gelten analog auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine Vorderansicht sowie eine Perspektivansicht auf eine erste Ausführungsform eines Prüfraums mit einem Kraftwagen als Prüfgegenstand,
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2 schematisch eine Vorderansicht sowie eine Perspektivansicht auf eine zweite Ausführungsform eines Prüfraums,
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3 schematisch eine Vorderansicht sowie eine Perspektivansicht auf eine dritte Ausführungsform eines Prüfraums,
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4 schematisch eine Vorderansicht sowie eine Perspektivansicht auf eine vierte Ausführungsform eines Prüfraums,
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5 schematisch eine Vorderansicht sowie eine Perspektivansicht auf eine fünfte Ausführungsform eines Prüfraums,
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6 schematisch eine Vorderansicht sowie eine Perspektivansicht auf eine sechste Ausführungsform eines Prüfraums,
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7 schematisch eine Vorderansicht sowie eine Perspektivansicht auf eine siebte Ausführungsform eines Prüfraums,
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8 eine erste Ausführungsform eines Bildsignals zur Projektion auf die Prüfoberfläche, und
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9 eine zweite Ausführungsform eines Bildsignals zur Projektion auf die Prüfoberfläche.
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Die 1 bis 7 zeigen jeweils auf schematische Weise eine Vorderansicht sowie eine Perspektivansicht jeweils einer Ausführungsform eines Prüfraumes 1. Die hier dargestellten Ausführungsformen sind zur Inspektion von Prüfoberflächen aller infrage kommenden Prüfgegenstände, beispielsweise Fahrzeugkarosserien und Bauteilen, und insbesondere zur Inspektion eines fertig montierten Kraftwagens 6 als Prüfgegenstand ausgebildet. Bevorzugt wird dabei eine gesamte Karosseriefläche des Kraftwagens 6 untersucht.
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Eine Innenseite der den Prüfraum 1 abschließenden Prüfraumwand 8 ist gemäß der 1 bis 7 zumindest teilweise mit einer als Bildschirm 10 ausgebildeten Bildgebungseinheit bedeckt, wobei der Bildschirm 10, insbesondere ein LED-, OLED- oder Plasmabildschirm, in die Prüfraumwand 8 integriert ist. Die Bildgebungseinheit kann alternativ beispielsweise mittels eines Monitor, Röhrenmonitors, einer leuchtenden Folie realisiert sein. Insbesondere ermöglicht die Bildgebungseinheit die Darstellung eines Bildsignals 30 in hochauflösender Farbbild und/oder Farbfilmtechnik.
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Mittels des Bildschirms 10 ist das Bildsignal 30 auf die Prüfoberfläche des Prüfgegenstandes projizierbar. In 1 ist ein Kraftwagen 6 als Prüfgegenstand gezeigt. Die Prüfoberfläche kann in diesem Fall durch eine gesamte Karosserie beziehungsweise Außenhaut des Kraftwagens 6 gebildet sein. Dies ist jedoch nur beispielhaft zu sehen, es kann auch eine teilweise oder vollständig montierte Fahrzeugkarosserie, ein oder mehrere einzelne Bauteile als Prüfgegenstand vorgesehen sein. Aufgrund des den Kraftwagen 6 während des Inspektion umfassenden Prüfraumes 1 ist eine besonders umfassende Inspektion von über den ganzen Kraftwagen 6 verteilten Prüfoberflächen ermöglicht.
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Durch Reflexion des Bildsignals 30 durch die Prüfoberfläche sind Oberflächenfehler der Prüfoberfläche ermittelbar. Dabei dient das Bildsignal 30 der Beleuchtung der Prüfoberfläche. Die von der Prüfoberfläche gespiegelte Reflexion des Bildsignals 30 wird mit dem Bildsignal 30 der Bildgebungseinheit, insbesondere automatisiert und/oder visuell durch einen Kontrolleur, verglichen und bei einer Abweichung ein Oberflächenfehler festgestellt wird. Vorzugsweise ist das Bildsignal 30 dazu ausgebildet, die Ermittlung von Oberflächenfehlern durch vorteilhafte Muster 32, Streifen 34 und/oder Farben zu unterstützen. Auf der Prüfoberfläche wird dann ein Spiegelbild des Bildsignals 30 dargestellt. Insbesondere können auf die Prüffläche projizierte Muster 32, Streifen 34 und/oder Farben auf eine besonders starke Kontrastbildung mit bekannten Oberflächenfehlern hin optimiert sein. Auch die Einblendung von fotorealistischen Bildern, Filmen, Zeichnungen, Comics, Rundum-Bildern, Kino- und 3D-Darstellungen kann vorteilhaft sein. Die Beleuchtungsstärke des Bildschirms 10 ist einstellbar, insbesondere ist eine Anpassung an die Art, Farbe und/oder Reflektivität der Prüfoberfläche vorgesehen.
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Dabei kann die Erkennung der Oberflächenfehler sowohl mittels visueller als auch mittels automatisierter Inspektion erfolgen. In beiden Fällen können dieselben oder unterschiedliche vorteilhafte Muster 32, Streifen 34 und/oder Farben zum Einsatz kommen. Im Falle einer visuellen Inspektion der Prüfoberfläche sind vorteilhafterweise optometrische Einspielungen zur Sehleistungs-Erhaltung vorgesehen. Beispielweise können die Bilder oder Muster 32 statisch, bewegt oder als Film eingespielt werden. Durch Bilder zur Auflockerung, optometrische Einspielungen und/oder entspannende Bilder oder Filme, kann eine erhöhte Konzentration, visuelle Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit eines Kontrolleurs erreicht werden.
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Für eine automatisierte Inspektion umfasst der Prüfraum 1 zumindest eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Reflexionssignals. Das Reflexionssignal betrifft die Reflexion des Lichtsignals durch die Prüfoberfläche und charakterisiert die Reflexion. Die Ermittlungseinheit kann mittels zumindest einer Kamera und/oder zumindest einem Sensor bereitgestellt sein. Eine Inspektionseinheit ist dazu ausgebildet, das Reflexionssignal zu analysieren und zu ermitteln. Beispielsweise können Oberflächenfehler durch Vergleich mit gespeicherten Oberflächendaten und/oder anhand ungewöhnlichen Reflexionsverhaltens der Prüfoberfläche zu erkannt werden. Bevorzugt wird das gespiegelte Bild von zumindest einer Kamera aufgenommen und mittels der Ermittlungseinheit, beispielsweise ein Computer, über ein Mustererkennungsprogramm auf Abweichungen vom ausgestrahlten Bild untersucht wird.
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Der Prüfraum 1 ermöglicht außerdem eine verbesserte Mensch-Maschine-Kommunikation. Beispielsweise können mittels der automatisierten Inspektion ermittelte Oberflächenfehler, beispielsweise durch eine Einspiegelung von Informationen über Fehlerart, mittels des Bildsignals 30 markiert werden. Hierzu ist beispielsweise vorgesehen, dass das durch den Bildschirm 10 eine Markierung auf die Prüfoberfläche projiziert wird, welche der Oberflächenfehler markiert. Der Kontrolleur kann dann geeignete Maßnahmen ergreifen, beispielsweise den Oberflächenfehler beseitigen oder den Prüfgegenstand zur Nacharbeit schicken. Ein Inspektionsergebnis einer automatisierten Inspektion kann auch mittels Spiegelschrift über den Bildschirm 10 ausgegeben werden. Die Spiegelschrift wird dann durch Reflexion auf der Prüfoberfläche für den Kontrolleur lesbar. Die Mensch-Maschine-Kommunikation und die Nachbearbeitung finden vorzugsweise beide im Prüfraum 1 statt.
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Bei einer kombinierten automatisierten und visuellen Inspektion kann für beide Fälle dasselbe Bildsignal 30 vorgesehen sein. Dann stehen dem Kontrolleur und der Ermittlungseinheit für die automatisierte Inspektion derselbe Abschnitt des Prüfraums 1 sowie derselbe Bildschirm 10 zur Verfügung. Alternativ kann für die automatisierte Inspektion ein dafür optimiertes Bildsignal 30 vorgesehen sein und für die visuellen Inspektion ein dafür optimiertes Bildsignal 30. Insbesondere sind für die automatisierte Inspektion keine optometrischen Einspielungen oder Bilder zur Auflockerung nötig.
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Der Prüfraum 1 gemäß 1 ist in Form eines Zylinderabschnitts gehalten. Sowohl die Innenfläche der Prüfraumwand 8 als auch die Unterseite 12 weisen einen Bildschirm 10 auf. Dadurch ist auch eine Inspektion einer Unterseite des Prüfgegenstandes ermöglicht.
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Der Prüfraum 1 gemäß 2 ist in Form eines Zylinders gehalten. Die gesamte Innenfläche der zylindrischen Prüfraumwand 8 ist von dem Bildschirm 10 bedeckt. Eine Unterseitenrampe 14 dient als Grundfläche und kann den Prüfgegenstand tragen. Um eine Inspektion der Unterseite des Prüfgegenstandes zu ermöglichen ist eine Ausführung der Unterseitenrampe 14 als Gitter möglich.
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Der Prüfraum 1 gemäß 3 ist ebenfalls als Zylinder mit einer Unterseitenrampe 14 aufgebaut. Hier ist der Bildschirm 10 durch Prüfraumwandinnenseiten 20, die keinen Bildschirm tragen, unterbrochen. Dadurch ist der Prüfraum 1 in verschiedene Kontrollzonen 18 geteilt. In den unterschiedlichen Kontrollzonen 18 sowie Zwischenzonen 22 können verschiedenen Inspektionsschritte oder Nachbearbeitungsschritte vorgesehen sein. In den unterschiedlichen Kontrollzonen 18 ist beispielsweise eine unterschiedliche Lage und Ausbildung der auf die Prüffläche projizierten Mustern 32, Streifen 34 und/oder Farben vorgesehen. Auf diese Weise ist in den unterschiedlichen Kontrollzonen 18 eine Inspektion in Bezug auf unterschiedliche Oberflächenfehler möglich. Beispielsweise sind die auf die Prüffläche projizierten Mustern 32, Streifen 34 und/oder Farben in einer Kontrollzone 18 auf die Erkennung von Kratzern und in einer weiteren Kontrollzone 18 auf die Erkennung von Ausbeulungen optimiert.
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Der Prüfraum 1 gemäß 4 ist in Form eines Zylinderabschnitts gehalten. Hier sind die Zwischenzonen 22 zwischen den unterschiedlichen Kontrollzonen 18 teilweise ausgespart, wodurch beispielsweise ein Kontrolleur außerhalb des Prüfraumes 1 die automatisierte Inspektion verfolgen kann.
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Der Prüfraum 1 kann kuppelartig oder röhrenförmig gestaltet sein. Die Prüfraumwände 8 des Prüfraums können durchgängig oder unterbrochen sein, zum Beispiel nach Art einer Segmentierung zur seitlichen Einsicht.
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Das Bildsignal 30 kann linienförmig sein, ein Muster darstellen oder auch ein Photo sein, das die aufgenommene Umgebung zeigt.
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Der Prüfraum 1 gemäß 5 ist gemäß einer Kugel geformt, wobei die Kugelinnenseite flächig den Bildschirm 10 aufweist. Auch hier ist eine Unterseitenrampe 14 vorgesehen.
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Der Prüfraum 1 gemäß 6 und 7 ist gemäß eines Quaders und eines Horopters geformt.
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Die 8 stellt ein beispielhaftes Bildsignal 30 mit Streifen 34 dar. Die 9 stellt ein weiteres beispielhaftes Bildsignal 30 mit einem Muster 32 dar.
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Alternative Bildsignale können Fotos von Personen, Landschaftsaufnahmen und/oder Tieraufnahmen umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006018766 A1 [0005]
