DE102016212697B4

DE102016212697B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen einer Oberfläche eines Messobjekts unter vorgebbaren Bedingungen

Info

Publication number: DE102016212697B4
Application number: DE102016212697.0A
Authority: DE
Inventors: Christian HERRLES; Jakob Wissner; Ronald Hauser; Meinhard Meyer
Original assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2016-07-12
Filing date: 2016-07-12
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2036-07-13
Also published as: DE102016212697A1

Abstract

Vorrichtung (110; 210; 310; 410) zum Erfassen einer Oberfläche eines Messobjekts (1) unter vorgebbaren Bedingungen, mit:
einer Fluidbereitstellungseinrichtung (112), welche dazu ausgelegt ist, ein Fluid (5; 105) mit vorgebbaren Eigenschaften bereitzustellen;
einer Leitungseinrichtung (14; 314), welche dazu ausgelegt ist, das bereitgestellte Fluid (105) um das Messobjekt (1) herum anzuordnen, um eine Umgebung mit den vorgegebenen Eigenschaften um das Messobjekt (1) herum zu schaffen; dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung (110; 210; 310; 410):
ein Messfenster (120) umfasst, welches in der Leitungseinrichtung (14; 314) ausgebildet ist und welches dazu ausgelegt ist, ein optisches Erfassen der Oberfläche des Messobjekts (1) durch das Messfenster (120) hindurch zu ermöglichen, wobei das Messfenster (120) eine Glasscheibe (122) umfasst;
eine Sensoreinrichtung (160) umfasst, welche dazu ausgebildet ist, mindestens eine Eigenschaft des Fluids (5; 105) in der Leitungseinrichtung (14; 314) zu messen;
eine Temperierungseinrichtung (130; 440) umfasst, welche dazu ausgelegt ist, die Glasscheibe (122) auf eine vorgebbare Betriebstemperatur zu bringen und/oder auf der Betriebstemperatur zu halten; und
eine Recheneinrichtung (162) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, die Betriebstemperatur der Glasscheibe (122) basierend auf der mindestens einen, durch die Sensoreinrichtung (160) gemessenen Eigenschaft des Fluids (105) in der Leitungseinrichtung (14; 314) anzupassen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen einer Oberfläche eines Messobjekts unter vorgebbaren Bedingungen. Die Vorrichtung und das Verfahren können auch eingesetzt werden, um eine Änderung der Oberfläche des Messobjekts unter den vorgebbaren Bedingungen, stattdessen oder zusätzlich, herbeizuführen und/oder zu beschleunigen und den Prozess der Änderung simultan zu beobachten.
Stand der Technik
Insbesondere in der Luftfahrttechnik ist es vorteilhaft, wenn Oberflächen, beispielsweise von Flügeln, so gestaltet werden, dass sie laminare Strömungen um die Oberflächen ermöglichen. Bereits kleine Unebenheiten an den Oberflächen, beispielsweise bedingt durch Schmutz, unvermeidbare Montageungenauigkeiten oder Fehler in einem Lack können zu einer Störung der laminaren Strömung an der Oberfläche führen.
Beim Fügen zweier Bauteile, beispielsweise einer festen Flügelvorderkante mit einem Flügelkasten, können Fügeübergänge entstehen. Um den Anforderungen für laminare Strömungen um die Flügel gerecht zu werden, ist es vorteilhaft, wenn der Fügeübergang mit Füllmasse aufgefüllt wird.
Die in der Luftfahrt eingesetzten Füllmassen sind überwiegend Dichtmassen, welche auf Polysulfid oder Polythioether basieren. Diese Füllmassen bestehen überwiegend aus zwei Komponenten, Harz und Härter. Vor der Füllmassenapplikation müssen beide Komponenten miteinander vermischt werden. Ab diesem Zeitpunkt reagieren die beiden Komponenten miteinander.
Bedingt durch chemische Prozesse können die genannten Füllmassen bei der Aushärtung schrumpfen oder wachsen. Zusätzlich tritt eine Volumenänderung bei Temperaturveränderungen wie einer Abkühlung oder einer Erwärmung auf. Des Weiteren können die verwendeten Füllmassen bedingt durch die relative Luftfeuchte Wasser reversibel oder irreversibel oder andere Medien aufnehmen, wodurch eine zusätzliche Volumenänderung stattfinden kann.
Zusätzlich spielt eine Rolle, dass beispielsweise im Luftfahrtbereich im Flugbetrieb eines Bauteils, an welchem eine Füllmasse angebracht ist, Temperaturen von zum Beispiel -55°C herrschen. Bei der Applikation von Füllmassen etwa auf Fügeübergänge von Flugzeugflügeln ist es somit vorteilhaft, sowohl den thermischen als auch den chemischen Schrumpf zu berücksichtigen.
In der DE 195 40 364 C2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des Schrumpfverhaltens von Klebstoffen, insbesondere von Reaktionsharzklebstoffen, beschrieben.
Die US 2014 0 211 214 A1 beschreibt ein Messgerät mit einer Kammer, die so konfiguriert ist, dass sie einen ersten Raum zur Aufnahme des Objekts umschließt; einer Trennwand, die so konfiguriert ist, dass sie den ersten Raum von einem zweiten Raum trennt, der eine Lichtprojektions- und -empfangsvorrichtung aufnimmt, und so konfiguriert ist, dass sie das Licht überträgt; einem ersten Regler, der so konfiguriert ist, dass er die Temperatur des ersten Raums auf eine erste Temperatur reguliert, indem er ein Gas durch den ersten Raum strömt; und einem zweiten Regler, der so konfiguriert ist, dass er die Temperatur des zweiten Raums auf eine zweite Temperatur reguliert, die sich von der ersten Temperatur unterscheidet, indem er ein Gas durch den zweiten Raum strömt.
Die US 2008 0 055 583 A1 beschreibt ein Gerät, welches die Messung von Spannungen mindestens einer Oberfläche einer Probenfläche in Abhängigkeit von der Temperatur ermöglicht, wobei Spannungen in einer Richtung senkrecht zu einer vorgegebenen Ebene, z.B. der Ebene der Oberfläche, durch zusammengesetzte Bilder gemessen werden.
Die US 7 532 334 B2 beschreibt ein Wärmeformbeständigkeitsprüfgerät zur Messung der Toleranz einer Probe, mit einem Temperaturkontrollgehäuse und einem optischen Sensor.
Die US 5 984 524 A beschreibt ein Prüfgerät, welches eine kleine Kammer nach einem vorgegebenen thermischen Profil auf der Basis von Daten eines thermischen Sensors heizt oder kühlt, und die Änderung eines in die Kammer eingelegten Bauteils in Echtzeit durch einen Messsensor misst.
Die DE 37 41429 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Durchführung von Werkstoffprüfungen, insbesondere zur Messung von Längen- und/oder Breitenänderungen an in einer Spann- oder Haltevorrichtung eingespannten Werkstoffproben.
Die US 2011 0 116 528 A1 beschreibt eine thermische Testvorrichtung mit einer Probe, die von einer Halterung getragen wird, einem thermischen Mantel mit einem flexiblen Isoliergewebe, das eine Umhüllung um mindestens einen Teil der Probe bildet, und einer temperaturgeregelten Luftzufuhr, die mit einer in der Umhüllung ausgebildeten Öffnung verbunden ist, um eine Zufuhr von temperaturgeregelter Luft in die Umhüllung zu liefern.
Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13.
Dementsprechend wird eine Vorrichtung zum Erfassen einer Oberfläche eines Messobjekts unter vorgegebenen und/oder vorgebbaren Bedingungen bereitgestellt, mit: einer Fluidbereitstellungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, ein Fluid mit vorgebbaren Eigenschaften bereitzustellen; einer Leitungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, das bereitgestellte Fluid um das Messobjekt herum anzuordnen, um eine Umgebung mit den vorgegebenen Eigenschaften um das Messobjekt herum zu schaffen; einem Messfenster, welches in der Leitungseinrichtung ausgebildet ist und welches dazu ausgelegt ist, ein optisches Erfassen des Oberfläche des Messobjekts durch das Messfenster hindurch zu ermöglichen, wobei das Messfenster eine Glasscheibe umfasst; einer Sensoreinrichtung welche dazu ausgebildet ist, mindestens eine Eigenschaft des Fluids in der Leitungseinrichtung zu messen; einer Temperierungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, die Glasscheibe auf eine vorgebbare Betriebstemperatur zu bringen und/oder auf der Betriebstemperatur zu halten; und einer Recheneinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, die Betriebstemperatur der Glasscheibe basierend auf der mindestens einen, durch die Sensoreinrichtung gemessenen Eigenschaft des Fluids in der Leitungseinrichtung anzupassen.
Unter dem Erfassen einer Oberfläche soll sowohl das Erfassen eines Oberflächenprofils, also einer geometrischen Form, der Oberfläche als auch, stattdessen oder zusätzlich, das Erfassen einer Oberflächeneigenschaft, z.B. einer Sprödigkeit, Reflexionsfähigkeit und dergleichen verstanden werden. Die Oberfläche kann einmalig, regelmäßig oder kontinuierlich erfolgen. Insbesondere kann die Oberfläche im zeitlichen Verlauf erfasst werden, sodass eine Oberflächenprofiländerung, eine Volumenänderung, eine Alterung und dergleichen mehr der Oberfläche erfasst und/oder bestimmt, beispielsweise berechnet, werden können.
Die vorgegebenen und/oder vorgebbaren Eigenschaften des Fluids können beispielsweise eine Zusammensetzung, eine Temperatur, einen Druck oder ähnliches des Fluids umfassen, insbesondere auch eine Luftfeuchtigkeit im Falle von Luft als Fluid.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Erfassen einer Oberfläche eines Messobjekts unter vorgebbaren Bedingungen bereitgestellt, mit den Schritten: Vorgeben von Eigenschaften eines Fluids; Bereitstellen des Fluids mit den vorgegebenen Eigenschaften; Anordnen des bereitgestellten Fluids mittels einer Leitungseinrichtung mit einem Messfenster um das Messobjekt herum, um eine Umgebung mit den vorgegebenen Eigenschaften um das Messobjekt herum zu schaffen, wobei das Messfenster eine Glasscheibe aufweist; Messen mindestens einer Eigenschaft des Fluids in der Leitungseinrichtung; Vorgeben einer Betriebstemperatur für die Glasscheibe des Messfensters, umfassend ein Anpassen der Betriebstemperatur basierend auf der mindestens einen, durch die Sensoreinrichtung gemessenen Eigenschaft des Fluids in der Leitungseinrichtung; Bringen der Glasscheibe auf die vorgegebene Betriebstemperatur und/oder Halten der Glasscheibe auf der vorgegebenen Betriebstemperatur; und optisches Erfassen der Oberfläche des Messobjekts in der Umgebung mit den vorgegebenen Eigenschaften und bei der vorgegebenen Betriebstemperatur durch das Messfenster hindurch.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen es, eine thermisch und/oder chemische bedingte Änderung von Messobjekten, etwa eine Volumenänderung von unterschiedlichen Füllmassen z.B. in unterschiedlichen Nutformen und unter unterschiedlichen klimatischen Bedingungen, zu bestimmen, so dass detaillierte Kurven angelegt werden können. Dementsprechend kann beispielsweise bestimmt werden, in welcher Menge und in welcher Form eine bestimmte Füllmasse in eine bestimmte Vertiefung oder Nut, zum Beispiel einen Fügeübergang, eingebracht werden muss, damit bei einer bestimmten Betriebstemperatur (zum Beispiel -55°C im Flugbetrieb in der Luftfahrt) eine vorgegebene oder gewünschte Glattheit der Füllmasse mit den gefügten Oberflächen erzielt wird. Die vorgebbaren klimatischen Bedingungen, das heißt die vorgebbaren Eigenschaften des Fluids um das Messobjekt herum, sind insbesondere thermische Bedingungen sowie Bedingungen bezüglich einer Feuchtigkeit.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen aber auch, gewünschte klimatische Bedingungen, das heißt vorgebbare Eigenschaften, um ein Messobjekt, zum Beispiel eine Füllmasse in einer Fuge zwischen zwei oder mehr Bauteilen, herzustellen und den Schrumpf, oder die Vergrößerung, dieses Messobjekts während des Beaufschlagens des Messobjekts mit der Umgebung mit den vorgegebenen Eigenschaften zu untersuchen. Dadurch kann zum Beispiel ein Aushärten einer Füllmasse als Messobjekt nicht nur beschleunigt oder verlangsamt, sondern auch präzise bestimmt und beobachtet werden. Der Prozess kann somit zeitoptimiert und effizienzoptimiert werden und an der richtigen Stelle abgebrochen werden oder mit veränderten Eigenschaften der Umgebung des Messobjekts fortgesetzt werden.
Wann immer vorliegend auf eine Füllmasse Bezug genommen wird, kann stattdessen genauso auch beispielsweise auf eine Klebemasse oder einen Klebstoff abgestellt werden und umgekehrt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Verwendung hochgenauer optischer Messverfahren und Messvorrichtungen. Damit wird auch das besonders genaue Bestimmen selbst feiner Stufen zwischen zu fügenden Bauteilen und den dazwischen liegenden Füllmassen, beispielsweise von ± 0,1 mm und weniger möglich. Zudem wird eine Bewertung der gemessenen Unebenheiten ermöglicht. Insbesondere in der Flugzeugmontage kann somit eine mit Füllmasse gefüllte Fügenut lokal mit erhöhter Temperatur und/oder Luftfeuchte beaufschlagt werden, um den zeitaufwändigen Aushärteprozess der Füllmasse zu beschleunigen und darauf nachfolgende Prozesse früher starten zu können.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Vorrichtung eine Klimatisierungseinrichtung auf, welche dazu ausgelegt ist, auf der von dem Messobjekt abgewandten Seite des Messfensters eine Umgebung mit vorgebbaren und/oder vorgegebenen Eigenschaften zu erzeugen. Die der Klimatisierungseinrichtung vorgegebenen und/oder vorgebbaren Eigenschaften können dieselben wie die der Fluidbereitstellungseinrichtung vorgegebenen und/oder vorgebbaren Eigenschaften sein oder sich von diesen unterscheiden.
Die Klimatisierungseinrichtung kann einen Ventilator aufweisen oder daraus bestehen, welcher auf der von dem Messobjekt abgewandten Seite des Messfensters angeordnet ist und zum Bewegen von Luft über das Messfenster ausgelegt ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Klimatisierungseinrichtung einen auf andere Art klimatisierten Raum auf der von dem Messobjekt abgewandten Seite des Messfensters erzeugen, beispielsweise mittels einer Vakuumpumpe oder einer Wärmepumpe.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind in oder an der Glasscheibe mindestens eine Heizleitung als Teil der Temperierungseinrichtung zum Heizen der Glasscheibe angeordnet. Bei der mindestens einen Heizleitung kann es sich beispielsweise um mindestens einen Draht oder um mindestens eine Leitung für ein heizendes Fluid handeln.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist mittels der Temperierungseinrichtung ein Fluidstrom erzeugbar und zum Bringen des Messfensters auf die Betriebstemperatur und/oder zum Halten des Messfensters auf der Betriebstemperatur in die mindestens eine Heizleitung einleitbar. Die Temperierungseinrichtung kann einen Heizlüfter aufweisen, mittels welchem ein Luftstrom als der Fluidstrom erzeugbar und in die mindestens eine Heizleitung einleitbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Leitungseinrichtung eine Öffnung auf, mit welcher die Leitungseinrichtung über das Messobjekt stülpbar ist. Die Leitungseinrichtung kann ein U-förmiges Querschnittsprofil oder ein anderes konstantes Querschnittsprofil mit einer Öffnung parallel zu einer zu dem Querschnittsprofil senkrechten Längsachse aufweisen. Somit ist die Leitungseinrichtung beispielsweise über eine mit einer auszuhärtenden Füllmasse gefüllten Nut anlegbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Sensoreinrichtung dazu ausgelegt, basierend auf der mindestens einen gemessenen Eigenschaft des Fluids mindestens ein Sensorsignal auszugeben. Die Recheneinrichtung kann dazu ausgelegt sein, basierend auf dem mindestens einen Sensorsignal die Fluidbereitstellungseinrichtung zu steuern, in Abhängigkeit von dem mindestens einen Sensorsignal die vorgegebenen oder vorgebbaren Eigenschaften des Fluids anzupassen, das heißt ein entsprechend angepasstes Fluid bereitzustellen. Dies ermöglicht es, einen Regelkreis auszubilden. Die Recheneinrichtung kann auch dazu ausgebildet oder eingerichtet sein, die Klimatisierungseinrichtung entsprechend zu steuern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Fluidbereitstellungseinrichtung eine Heizeinheit auf, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, das Fluid mit einer vorgegebenen Fluidtemperatur als einer der vorgegebenen Eigenschaften des Fluids bereitzustellen. Somit kann eine Veränderung des Messobjekts, z.B. eine Volumenänderung, bei verschiedenen Temperaturen und/oder in Abhängigkeit der Temperatur beobachtet werden sowie eine gewünschte Veränderung, zum Beispiel aufgrund eines Aushärtens, bewirkt oder beschleunigt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Fluidbereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen eines Luftstroms als das Fluid ausgebildet. Die Fluidbereitstellungseinrichtung kann eine Befeuchtungseinheit umfassen, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, den Luftstrom mit einer vorgegebenen Luftfeuchte als eine der vorgegebenen Eigenschaften des Luftstroms bereitzustellen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die Vorrichtung eine Messeinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, die Oberfläche des Messobjekts durch das Messfenster hindurch optisch zu erfassen. Bevorzugt ist die Messeinrichtung zum 3D-optischen Erfassen ausgelegt oder eingerichtet. Statt einer internen Messeinrichtung kann die Vorrichtung auch eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen, Justieren und/oder Aufnehmen einer externen Messvorrichtung umfassen.
Die Messeinrichtung oder Messvorrichtung kann insbesondere zum Erfassen von Licht im sichtbarem, infraroten und/oder ultravioletten Spektralbereich ausgebildet oder eingerichtet sein. Weiterhin kann die Messeinrichtung oder Messvorrichtung zum vorherigen Aussenden der zu erfassenden Lichtstrahlen im sichtbaren, infraroten und/oder ultravioletten Spektralbereich ausgebildet oder eingerichtet sein.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt: Erzeugen einer Umgebung mit vorgebbaren oder vorgegebenen Eigenschaften auf der von dem Messobjekt abgewandten Seite des Messfensters. Hierdurch kann das Auftreten von Luftschichten mit verschiedenen Dichten an dem Messfenster verhindert oder verringert werden, so dass das optische Erfassen der Oberfläche des Messobjekts präziser erfolgen kann. Bei der z.B. konvektiven Umwälzung der Luftschichten mit verschiedenen Dichten kann das Licht nämlich unterschiedlich gebrochen werden und daher bei optischen Messverfahren ein Flimmern auftreten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Messobjekt eine Füllmasse in einer Fuge oder Nut, eine Klebstelle, ein Klebstoff zwischen zwei Bauteilen, ein Lacksystem und/oder eine Beschichtung auf einem Bauteil.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in teilweise schematisierter Darstellung:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine schematische Darstellung einer gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
6 ein schematisches Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts Anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zum Erfassen einer Oberfläche eines Messobjekts 1 unter vorgebbaren Bedingungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt die Vorrichtung 10 in einer schematischen Querschnittsansicht.
Die Vorrichtung 10 umfasst eine Fluidbereitstellungseinrichtung 12, welche dazu ausgelegt ist, ein Fluid 5 mit vorgebbaren Eigenschaften bereitzustellen. Bei dem Fluid kann es sich insbesondere um ein Gas wie etwa Ozon oder Sauerstoff, ein Gasgemisch wie etwa Luft, um eine Flüssigkeit wie etwa Wasser, ein Öl und/oder einen Kohlenwasserstoff handeln.
Eine Leitungseinrichtung 14 der Vorrichtung 10 ist dazu ausgelegt oder eingerichtet, das bereitgestellte Fluid 5 um das Messobjekt 1 herum anzuordnen. Dadurch kann eine Umgebung mit den vorgegebenen Eigenschaften um das Messobjekt 1 herum geschaffen werden. Die Leitungseinrichtung kann ein beispielsweise quaderförmiger, kugelschalen- oder kugelschalensektorförmiger, zylinderförmiger oder unregelmäßiger Innenraum sein, in welchem die Umgebung mit den vorgegebenen Eigenschaften geschaffen wird, insbesondere indem die Leitungseinrichtung 14 mit dem durch die Fluidbereitstellungseinrichtung 12 bereitgestellten Fluid 5 ganz oder zumindest zum Teil gefüllt wird.
Die Vorrichtung 10 umfasst weiterhin ein Messfenster 20, welches in der Leitungseinrichtung 14 ausgebildet ist und welches dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, ein optisches Erfassen der Oberfläche des Messobjekts 1 durch das Messfenster 20 hindurch zu ermöglichen. Mit anderen Worten ist das Messfenster 20 dazu ausgelegt, zumindest Lichtstrahlen 8 einer vorgegebenen Wellenlänge oder eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs zu mindestens 5 %, bevorzugt zu mindestens 20 %, besonders bevorzugt zu mindestens 50 %, ganz besonders bevorzugt zu mindestens 75 % passieren zu lassen.
Bei dem bevorzugten Wellenlängenbereich kann es sich beispielsweise um den Bereich des sichtbaren Lichts und/oder den Bereich des Infrarotlichts und/oder den Bereich des Ultraviolettlichts handeln. In der Leitungseinrichtung 14 kann eine (nicht dargestellte) Lichtquelle ausgebildet oder angeordnet sein, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, Licht in dem infraroten, sichtbaren und/oder ultravioletten Spektralbereich auszusenden.
Das Messfenster 20 kann beispielsweise in eine Aussparung eingesetzt sein, welche aus der Leitungseinrichtung 14, welche als ein Wärmekanal ausgebildet sein kann, ausgefräst ist.
Die Vorrichtung 10 umfasst weiterhin eine Temperierungseinrichtung 30, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, das Messfenster 20 auf eine vorgebbare Betriebstemperatur zu bringen und/oder auf der Betriebstemperatur zu halten.
Auf diese Weise kann ein Kondensieren des Fluids 5 an der dem Messobjekt 1 zugewandten Seite des Messfensters verhindert oder verringert werden, wodurch sich die Präzision des optischen Erfassens der Oberfläche des Messobjekts 1 durch das Messfenster 20 hindurch verbessern kann.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 110 zum Erfassen einer Oberfläche eines Messobjekts 1 unter vorgebbaren Bedingungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 110 ist eine Variante der Vorrichtung 10 und ist gemäß allen in Bezug auf die Vorrichtung 10 beschriebenen Varianten, Modifikationen und Anwendungsmöglichkeiten anpassbar und umgekehrt.
Die Vorrichtung 110 umfasst eine Fluidbereitstellungseinrichtung 112 anstelle der Fluidbereitstellungseinrichtung 12 der Vorrichtung 10. Die Fluidbereitstellungseinrichtung 112 ist dazu ausgelegt oder eingerichtet, einen Luftstrom 105 als das Fluid mit den vorgebbaren Eigenschaften bereitzustellen.
Die Fluidbereitstellungseinrichtung 112 umfasst eine Befeuchtungseinheit 111, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, den Luftstrom 105 mit einer vorgebbaren oder vorgegebenen Luftfeuchte als eine der vorgegebenen bzw. vorgebbaren Eigenschaften des Luftstroms 105 bereitzustellen. Auf diese Weise kann das Messobjekt 1 in der Leitungseinrichtung 14 mit einer spezifizierten oder spezifizierbaren Luftfeuchtigkeit beaufschlagt werden.
Die Fluidbereitstellungseinrichtung 112 kann eine Heizeinheit 113 aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, den Luftstrom 105 mit einer vorgegebenen Fluidtemperatur als einer der vorgegebenen Eigenschaften des Luftstroms 105 bereitzustellen. Auch die Vorrichtung 10 kann mit einer solchen Heizeinheit 113 als Teil der Fluidbereitstellungseinrichtung 12 zum Bereitstellen des Fluids 5 mit einer vorgegebenen oder vorgebbaren Temperatur ausgebildet sein oder werden. Die Heizeinheit 113 kann insbesondere als ein Heizlüfter ausgebildet sein.
Mittels der Heizeinheit 113 und/oder der Befeuchtungseinheit 111 kann die Oberfläche einer Füllmasse unter verschiedenen Luftfeuchtigkeiten untersucht werden, wobei die Füllmasse als Messobjekt 1 dient. Als Ergebnis kann die Füllmasse daraufhin, z.B. auch automatisch, bei einer für das Aushärten vorteilhaften Luftfeuchtigkeit und/oder Temperatur derart und mit einem solchen Volumen in die Fügenut eingebracht werden, dass die Füllmasse bei einer vorbestimmten Betriebstemperatur und/oder Betriebsluftfeuchtigkeit den Anforderungen für eine laminare Strömung um die Fügenut genügt.
Die Befeuchtungseinheit 111 kann durch Verdampfen von Speisewasser mittels eines Elektronenverdampfers die erwärmte, üblicherweise trockene Luft aus der Heizeinheit 113 befeuchten. Dazu können die Befeuchtungseinheit 111 und die Heizeinheit 113 in Serie angeordnet sein.
Die Leitungseinrichtung 14 kann insbesondere als ein Wärmekanal ausgebildet sein, welcher das Fluid 105 von der Fluidbereitstellungseinrichtung 112 fort, über das Messobjekt 1 hin zu einer Fluidsenke (nicht dargestellt) leitet.
Die Fluidbereitstellungseinrichtung 112 kann sowohl mit der Heizeinheit 113 und der Befeuchtungseinheit 111 oder nur mit einer der beiden Einheiten 111, 113 oder auch mit zusätzlichen Einheiten ausgebildet sein, welche Eigenschaften des bereitstellbaren Fluids 5 oder Luftstroms 105 beeinflussen können. Beispielsweise kann die Fluidbereitstellungseinrichtung eine Besalzungseinheit 115 aufweisen, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, eine gewünschte Konzentration eines Salzes (z.B. Kochsalz) in dem bereitstellbaren Fluid 5, 105 bereitzustellen. Die Fluidbereitstellungseinrichtung 112 kann auch dazu ausgelegt oder eingerichtet sein, das Fluid 5; 105 mit einem bestimmten pH-Wert bereitzustellen.
Auf diese Weise ist die Fluidbereitstellungseinrichtung 112 so eingerichtet oder so einrichtbar, dass eine Vielzahl von Eigenschaften des Messobjekts 1 unter Einwirkung einer Vielzahl von verschiedenen Fluiden 5; 105 messbar ist, beispielsweise eine Volumenänderung, eine Änderung der Sprödigkeit oder dergleichen.
Weiterhin ist die Vorrichtung 110 mit einer Sensoreinrichtung 160 ausgebildet, welche dazu ausgelegt ist, mindestens eine Eigenschaft des Fluids 105 zu messen und darauf basierend mindestens ein Sensorsignal 91 auszugeben. Die mindestens eine gemessene Eigenschaft des Fluids kann identisch sein mit einer der vorgebbaren Eigenschaften des Luftstroms 105. Insbesondere kann die Sensoreinrichtung 160 zum Messen der Temperatur und/oder der Luftfeuchtigkeit des Luftstroms 105 in der Leitungseinrichtung 14, insbesondere in der Umgebung des Messobjekts 1 ausgebildet oder eingerichtet sein, und darauf basierend das mindestens eine Sensorsignal 91 ausgeben.
Die Vorrichtung 110 kann weiterhin eine Recheneinrichtung 162 aufweisen, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, das mindestens eine Sensorsignal 91 zu empfangen und basierend auf dem mindestens einen empfangenen Sensorsignal 91 ein erstes Steuersignal 92 zu erzeugen. Weiterhin kann die Recheneinrichtung 162 eine optionale Bedieneinheit 164 aufweisen, mittels welcher ein Benutzer die Recheneinrichtung 162, und dadurch indirekt die gesamte Vorrichtung 110 oder alle oder einige der steuerbaren Elemente der Vorrichtung 110 steuern kann, z.B. die Befeuchtungseinheit 111 und/oder die Heizeinheit 113 und/oder die Temperierungseinrichtung 130. Insbesondere können durch die Bedieneinheit 164 die vorgebbaren Eigenschaften innerhalb und/oder außerhalb der Leitungseinrichtung 14 vorgebbar bzw. anpassbar sein.
Alternativ oder zusätzlich können die Befeuchtungseinheit 111 und/oder die Heizeinheit 113 und/oder die Temperierungseinrichtung 130 auch automatisch durch die Recheneinrichtung 162 betrieben werden, beispielsweise basierend auf Eingaben des Benutzers mittels der Bedieneinheit 164. Beispielsweise könnten eine bestimmte Nutstruktur und/oder eine bestimmte Füllmasse mittels der Bedieneinheit 164 ausgewählt werden, woraufhin die Recheneinrichtung 162 automatisch die Vorrichtung 110 in Bezug auf diese Nutstruktur und/oder Füllmasse optimiert betreibt.
Das erste Steuersignal 92 kann insbesondere durch die Recheneinrichtung 162 zum Steuern der Fluidbereitstellungseinrichtung 112 an die Fluidbereitstellungseinrichtung 112 übermittelt zu werden. Das erste Steuersignal 92 und die Fluidbereitstellungseinrichtung 112 können derart beschaffen sein, dass als Reaktion auf das erste Steuersignal 92 die Fluidbereitstellungseinrichtung 112 die vorgegebenen oder vorgebbaren Eigenschaften des Luftstroms 105 in Abhängigkeit von dem mindestens einen Sensorsignal 91 anpasst. Insbesondere kann ein Regelkreis geschaffen werden, mittels welchem eine Umgebung mit den vorgegebenen Eigenschaften um das Messobjekt 1 herum erzeugt und aufrechterhalten wird.
Die Vorrichtung 110 weist außerdem ein Messfenster 120 anstelle des Messfensters 20 der Vorrichtung 10 auf. Das Messfenster 120 umfasst eine Glasscheibe 122, durch welche die Lichtstrahlen 8 passieren können, wie in Bezug auf die Vorrichtung 10 beschrieben. Bei der Glasscheibe 122 kann es sich insbesondere um ein Weißglas mit einer Beschichtung handeln. Die Glasscheibe 122 des Messfensters 120 kann auf eine Öffnung in der Leitungseinrichtung 14, aufgelegt oder eingesetzt sein, wobei die Öffnung ebenfalls Teil des Messfensters 120 ist. Berührungspunkte zwischen der Glasscheibe 122 und der Leitungseinrichtung 14 und/oder dem Rest des Messfensters 120 können beispielsweise mit einer thermisch isolierenden Masse oder einer thermisch isolierenden Schicht, beispielsweise aus Moosgummi, abgedichtet und/oder isoliert sein.
Bevorzugt wird für die Glasscheibe Glas mit einem relativ geringen Brechungsindex und geringer Lichtreflexion. Bevorzugt wird eine Glasscheibe mit hydro- und/oder oleophober Oberfläche. Somit benetzt Wasser die Oberfläche nur schlecht, es bilden sich vorteilhaft eher kleine Tröpfchen als ein geschlossener Wasserfilm. Dadurch kann das optische Erfassen basierend auf den Lichtstrahlen 8 mit besonders geringen Messungenauigkeiten durchgeführt werden. Oleophobe Oberflächen sind ölabweisend, so dass sich bei Benetzung kleine Öltröpfchen und kein geschlossener Ölfilm bilden. Dadurch wird verhindert, dass durch etwaiges in der Leitungseinrichtung 14 befindliches Öl, welches einen anderen Brechungsindex als die Glasscheibe 122 hat und einfallendes Licht unerwünscht umlenkt, das optische Erfassen der Oberfläche des Messobjekts 1 basierend auf den Lichtstrahlen 8 gestört werden kann.
Aufgrund der möglichen Temperaturunterschiede, das heißt aufgrund eines möglichen Temperaturgradienten, zwischen der dem Messobjekt 1 zugewandten Seite der Glasscheibe 122 und der von dem Messobjekt 1 abgewandten Seite der Glasscheibe 122 kann es zum Kondensieren Feuchtigkeit an der Glasscheibe 122 kommen. Dabei kann es sich um in der Leitungseinrichtung 14, beispielsweise auch in dem Luftstrom 105, befindlicher Feuchtigkeit handeln, welche an der dem Messobjekt 1 zugewandten Innenseite der Glasscheibe 122 kondensiert, oder um eine externe Feuchtigkeit, welche an der von dem Messobjekt 1 abgewandten Seite der Glasscheibe 122 kondensiert. Um dies zu vermeiden oder zu verringern, ist die Vorrichtung 110 mit einer Temperierungseinrichtung 130 ausgestattet.
Sofern im Vorangehenden oder im Folgenden davon gesprochen wird, dass etwas „von dem Messobjekt 1 abgewandt“ angeordnet ist, soll darunter verstanden werden, dass das entsprechende Element von derjenigen Position abgewandt angeordnet ist, an welcher das Messobjekt 1 bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Vorrichtung innerhalb der Leitungseinrichtung 14 zu liegen kommt. Weist die Leitungseinrichtung 14 beispielsweise eine Mulde oder Position für das Messobjekt 1 auf, so ist unter der von dem Messobjekt 1 abgewandten Seite zum Beispiel die von dieser Mulde oder dieser Position abgewandte Seite zu verstehen. Weist die Leitungseinrichtung 14 hingegen eine Öffnung auf, mit welcher die Leitungseinrichtung über das zu Messobjekt 1 zu stülpen ist, ist unter der von dem Messobjekt 1 abgewandten Seite die von der Öffnung abgewandte Seite zu verstehen.
Die Temperierungseinrichtung 130 weist mindestens eine, bevorzugt eine Vielzahl von, Heizleitungen 132 auf, bevorzugt zwei oder mehr Heizleitungen 132, welche an oder in der Glasscheibe 122 angeordnet sind und zum Bringen oder Halten der Glasscheibe 122 auf eine vorgebbare und/oder vorgegebene Betriebstemperatur mit Wärme beaufschlagbar sind. Die Temperierungseinrichtung 130 kann dazu eine Beaufschlagungseinrichtung 131 aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, die mindestens eine Heizleitung 132 mit elektrischer Energie und/oder einem Wärme tragenden Fluid zu beaufschlagen.
Bei der mindestens einen Heizleitung 132 kann es sich beispielsweise um mindestens einen in die Glasscheibe 122 eingelassenen Heizdraht handeln. In diesem Fall kann die Beaufschlagungseinrichtung 131 als eine Stromquelle ausgebildet sein, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, den mindestens einen Heizdraht mit einem Heizstrom zu beaufschlagen.
Alternativ kann die mindestens eine Heizleitung 132 auch mit einem wärmetragenden Fluid beaufschlagt werden, wodurch Wärme an die Glasscheibe 122 abgegeben wird. In diesem Fall kann die Beaufschlagungseinrichtung 131 als ein Heizlüfter ausgebildet sein, mittels welchem ein wärmetragender Luftstrom erzeugbar und in die mindestens eine Heizleitung 132 einleitbar und somit zum Erwärmen der Glasscheibe 122 durch die Glasscheibe 122 durchleitbar ist. Die mindestens eine Heizleitung 132 kann beispielsweise aus Aluminium ausgebildet und an der von dem Messobjekt 1 abgewandten Außenseite der Glasscheibe 122 angeordnet sein.
Etwaige nach außen freiliegende Flächen der mindestens einen Heizleitung 132 können, beispielsweise durch eine Beschichtung wie etwa mit Moosgummi, thermisch isoliert werden, so dass die durch die mindestens eine Heizleitung 132 getragene Wärme vornehmlich auf die Glasscheibe 122 übertragen wird.
Die Temperierungseinrichtung 130 kann zudem einen Temperatursensor aufweisen, mittels welchem die Temperatur der Glasscheibe 122 erfassbar ist, so dass die Temperierungseinrichtung 130 die Betriebstemperatur der Glasscheibe 122 mittels eines Regelkreises auf der vorgegebenen Betriebstemperatur halten kann.
Die vorgegebene Betriebstemperatur der Glasscheibe 122 ist erfindungsgemäß durch die Recheneinrichtung 162 vorgegeben oder anpassbar. Das Anpassen der Betriebstemperatur der Glasscheibe 122 durch die Recheneinrichtung 162 kann beispielsweise auf den durch die Sensoreinrichtung 160 gemessenen Eigenschaften des Fluids 105 in der Leitungseinrichtung 14 basieren.
Die Temperierungseinrichtung 130 kann zudem einen weiteren Temperatursensor aufweisen, welcher dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, eine Temperatur der Umgebung der Glasscheibe 122 an der von dem Messobjekt 1 abgewandten Außenseite der Glasscheibe 122 zu erfassen.
In Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur innerhalb der Leitungseinrichtung 14 und der erfassten Temperatur außerhalb der Leitungseinrichtung 14 wird erfindungsgemäß durch die Recheneinrichtung 162 automatisch Betriebstemperatur der Glasscheibe 122 berechnet oder bestimmt, welche eine Kondensierung von Luft an der Glasscheibe 122 minimiert. Die Temperierungseinrichtung 130 kann durch die Recheneinrichtung 162 gesteuert werden, diese optimale Betriebstemperatur an der Glasscheibe 122 zu bewirken und zu erhalten. Dies kann durch ein durch die Recheneinrichtung 162 an die Beaufschlagungseinrichtung 131 der Temperierungseinrichtung 130 übermitteltes zweites Steuersignal 93 erfolgen.
Ebenso kann eine etwaige innerhalb der Leitungseinrichtung 14, beispielsweise durch die Sensoreinrichtung 160, gemessene Luftfeuchtigkeit des Fluidstroms 105 durch die Recheneinrichtung 162 beim Bestimmen der optimalen Betriebstemperatur der Glasscheibe 122 berücksichtigt werden. Die Temperierungseinrichtung 130 kann optional auch einen weiteren Feuchtigkeitssensor aufweisen, welcher eine Luftfeuchtigkeit an der von dem Messobjekt 1 abgewandten Außenseite der Glasscheibe 122 außerhalb der Leitungseinrichtung 14 zu bestimmen ausgelegt oder eingerichtet ist. Die vorbestimmte Betriebstemperatur der Glasscheibe 122 durch die Recheneinrichtung 162 zusätzlich oder alternativ auch auf diesem externen Luftfeuchtigkeitswert basierend berechnet werden kann.
Die Vorrichtung 110 weist optional eine Messeinrichtung 150 auf, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, die Oberfläche des Messobjekts 1 durch das Messfenster 120 hindurch optisch zu erfassen, insbesondere kontinuierlich oder regelmäßig. Dies erfolgt durch Erfassen der die Glasscheibe 122 durchquerenden Lichtstrahlen 8 mittels der Messeinrichtung 150. Die Lichtstrahlen 8 können durch die Messeinrichtung 150 selbst oder durch eine andere Lichtquelle der Vorrichtung 110 ausgesendet werden, welche beispielsweise in der Leitungseinrichtung 14 ausgebildet oder angeordnet sein kann.
Bevorzugt werden sogenannte 3D-optische Messverfahren durch die Messeinrichtung 150 durchgeführt. Dabei werden durch die Messeinrichtung 150 bevorzugt flächige Bilder aufgenommen, es findet also kein punktuell lineares Abtasten des Messobjekts 1 über eine gewisse Zeit hinweg statt. Stattdessen wird das gesamte Messobjekt 1 durch die Messeinrichtung 150 optisch erfasst. Eine Möglichkeit bietet beispielsweise das optische Messverfahren ARAMIS der Firma GOM. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass kleinste Verformungen auf kleinen und großen zugänglichen Sichtflächen des Messobjekts 1 berührungslos und präzise bestimmt werden können.
Bei der Vorrichtung 110 kann in die Leitungseinrichtung 14 ein Boden 15 derart eingesetzt oder in der Leitungseinrichtung 14 ausgebildet sein, dass darin eine Mulde ausgebildet ist, in welcher eine Probenhalterung mit vorbestimmten Maßen bündig einsetzbar ist, so dass die Probenhalterung nicht über den Boden 15 hinaus in die Leitungseinrichtung 14 hinausragt und somit den Luftstrom 105 nicht oder nur gering beeinflusst, beispielsweise verwirbelt.
Die Probenhalterung kann beispielsweise eine oder mehrere Testnuten tragen, in welche jeweils eine Füllmasse als ein Messobjekt 1 eingebracht ist. Beispielsweise können vier Testnuten mit den Abmessungen 25 × 25 mm² zu viert im Viereck angeordnet werden und durch die Messeinrichtung 150 oder die externe Messvorrichtung ein Bild mit zumindest den Maßen 50 × 50 mm² von den Testnuten aufgenommen werden. Auf diese Weise können gleichzeitig vier, oder mehr, Füllmassen in Testnuten als Messobjekte 1 gleichzeitig gemessen bzw. beobachtet werden.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 210 zum Erfassen einer Oberfläche eines Messobjekts 1 unter vorgegebenen und/oder vorgebbaren Bedingungen gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 210 in 3 ist eine Variante der Vorrichtung 110 aus 2 und unterscheidet sich von dieser darin, dass die Vorrichtung 210 keine Messeinrichtung 150 umfasst.
Die Vorrichtung 210 ist dazu eingerichtet oder ausgelegt, dass eine der Messeinrichtung 150 entsprechende externe Messvorrichtung 250 von außen derart auf die Vorrichtung 110 gerichtet werden kann, dass diese externe Messvorrichtung 250 durch das Messfenster 120 hindurch optisch die Oberfläche des Messobjekts 1 zu erfassen in der Lage ist. Die Vorrichtung 210 kann eine Befestigungseinrichtung 270 aufweisen, mit welchen eine solche externe Messvorrichtung 250 in Eingriff gebracht werden kann, um eine korrekte Justierung der externen Messvorrichtung gegenüber dem Messfenster 120 und dem Messobjekt 1 zu gewährleisten.
Die mindestens eine Heizleitung 132 kann bei der Vorrichtung 110 oder bei der Vorrichtung 210 insbesondere so ausgeführt sein, dass ein Bereich der Glasscheibe 122, durch welchen die Lichtstrahlen 8 bei korrekter Ausrichtung der Messeinrichtung 150 oder der externen Messvorrichtung 250, welche an der Befestigungseinrichtung 270 angebracht wurde, nicht durch die Heizleitungen 132 behindert werden. Die mindestens eine Heizleitung 132 kann jedoch so ausgebildet sein, dass insbesondere der Bereich der Glasscheibe 122, durch welchen die durch die Messeinrichtung 150 oder die externe Messvorrichtung 250 zu erfassenden Lichtstrahlen 8 passieren, besonders gleichmäßig und präzise auf die Betriebstemperatur für die Glasscheibe 122 bringbar ist. Hierzu kann die mindestens eine Heizleitung 132 beispielsweise eine Mäanderform oder eine rechteckpulsartige Form aufweisen.
Die mindestens eine Heizleitung 132 kann beispielsweise auch an der von dem Messobjekt 1 abgewandten Außenseite der Glasscheibe 122 angebracht sein. Dazu kann die mindestens eine Heizleitung 132 beispielsweise als mindestens ein VierKant-Profil aus Aluminium ausgebildet sein. Die mindestens eine Heizleitung 132 kann mit einer Ablufteinrichtung versehen sein, welche dergestalt ausgebildet ist, dass die die mindestens eine Heizleitung 132 wieder verlassende Abluft nicht zwischen das Messobjekt 1 und die Messeinrichtung 150 bzw. zwischen das Messobjekt 1 und die optimale Anordnung der externen Messvorrichtung 250 gemäß der Befestigungseinrichtung 270 tritt, so dass die optischen Messungen nicht beeinträchtigt werden.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 310 zum Erfassen einer Oberfläche eines Messobjekts 1 unter vorgegebenen und/oder vorgebbaren Bedingungen gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Vorrichtung 310 in 4 ist eine Variante der Vorrichtung 110 aus 2 oder der Vorrichtung 210 aus 3 und unterscheidet sich von dieser darin, dass eine Leitungseinrichtung 314 der Vorrichtung 310 (anstelle der Leitungseinrichtung 14 der Vorrichtung 110 oder 210) eine Öffnung 315 aufweist, mit welcher die Leitungseinrichtung 314 über das Messobjekt 1 stülpbar ist. Die Öffnung 315 kann insbesondere so ausgelegt sein, dass diese an ein bestimmtes Objekt mit einer Nut 6, beispielsweise an einen Flugzeugflügel anlegbar ist, sodass eine Nut 6 zwischen der flügelvorderkante und dem Flügelkasten innerhalb der Leitungseinrichtung 314 zu liegen kommt und die Öffnung 315 durch Anlegen an das Objekt, z.B. den Flugzeugflügel, abgedichtet ist.
Obwohl die Vorrichtung 310 mit einer internen Messeinrichtung 150 dargestellt ist, kann die Vorrichtung 310 auch, wie in Bezug auf die Vorrichtung 210 beschrieben, mit einer Befestigungseinrichtung 270 für eine externe Messvorrichtung ausgebildet sein.
Somit eignet sich die Vorrichtung 310 besonders gut, eine Oberfläche einer Füllmasse als Messobjekt 1 in einer Nut 6 zu erfassen, wobei die Nut 6 an einem externen Objekt angeordnet sein kann, welches nicht ohne Weiteres durch eine geschlossene Kammer als Leitungseinrichtung aufgenommen werden könnte, beispielsweise eine Nut 6 an einem Flugzeugflügel. Die Vorrichtung 310 eignet sich somit besonders dafür, ein Messobjekt 1 an externen Objekten angelegt zu werden, mittels des Fluids 105 geeignete Bedingungen für einen durch das Messobjekt 1 zu durchlaufenden chemischen Prozess bereitzustellen und den Verlauf dieses chemischen Prozesses mittels der Messeinrichtung 150 oder der externen Messvorrichtung durch das Messfenster 120 hindurch optisch zu überwachen. Insbesondere kann die Vorrichtung 310 dazu dienen, geeignete Bedingungen zum Aushärten einer Füllmasse als Messobjekt 1 in einer Nut 6 innerhalb der Leitungseinrichtung 314 bereitzustellen und das Aushärten der Füllmasse durch das Messfenster 120 hindurch zu beobachten.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 410 zum Erfassen einer Oberfläche eines Messobjekts 1 unter vorgebbaren Bedingungen gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Vorrichtung 410 ist eine Variante der Vorrichtung 310 gemäß 4 und unterscheidet sich von dieser darin, dass die Vorrichtung 410 zusätzlich eine Klimatisierungseinrichtung 440 aufweist. Die Klimatisierungseinrichtung 440 ist dazu ausgelegt oder eingerichtet, auf der von dem Messobjekt 1 abgewandten Seite des Messfensters 120 eine Umgebung mit vorgebbaren oder vorgegebenen Eigenschaften zu erzeugen, welche sich von den vorgegebenen oder vorgebbaren Eigenschaften des Fluids 105 in die Leitungseinrichtung 314 unterscheiden können. Die Klimatisierungseinrichtung 440 kann zum Ausbilden der Umgebung mit optimalen Eigenschaften zum Ermöglichen eines präzisen optischen Erfassens der Oberfläche des Messobjekts 1 mittels eines dritten Steuersignals 94 durch die Recheneinrichtung 162 gesteuert werden bzw. steuerbar sein.
Die Klimatisierungseinrichtung 440 kann beispielsweise ein im Wesentlichen geschlossener Hohlraum sein, welcher mittels einer Vakuumpumpe möglichst frei von Störungen für die Lichtstrahlen 8 gehalten wird. In diesem Fall kann die Messeinrichtung 150 beispielsweise auch innerhalb des vakuumbeaufschlagten Hohlraums der Klimatisierungseinrichtung 440 angeordnet sein. Auf diese Weise kann z.B. verhindert werden, dass durch warme, an der geheizten Glasscheibe 122 aufsteigende Luftströme die optischen Messungen durch das Messfenster 120 hindurch erschwert oder vereitelt werden können.
In 5 ist die Klimatisierungseinrichtung 440 separat von der Temperierungseinrichtung 130 dargestellt. Alternativ kann jedoch die Klimatisierungseinrichtung 440 gleichzeitig auch als Temperierungseinrichtung fungieren. Beispielsweise kann die Umgebung des Messfensters 120 auf der von dem Messobjekt 1 abgewandten Seite durch die Klimatisierungseinrichtung 440 so bereitgestellt werden, dass bereits dadurch das Messfenster 120 auf der Betriebstemperatur gehalten wird. Die mindestens eine Heizleitung 132 und die Beaufschlagungseinrichtung 131 können in diesem Fall zusätzlich ausgebildet sein oder auch weggelassen werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Klimatisierungseinrichtung 440 einen Ventilator aufweisen, welcher auf der von dem Messobjekt 1 abgewandten Seite des Messfensters 120 angeordnet ist und zum Bewegen von Luft über das Messfenster 120 ausgelegt ist. Auch auf diese Weise kann das Flimmern warmer Luft über der Glasscheibe 122 verhindert werden, so dass die optischen Messungen durch die Messeinrichtung 150 oder die externe Messvorrichtung präzise erfolgen können.
Auch die Vorrichtung 410 kann, statt mit einer Messeinrichtung 150, mit einer Befestigungseinrichtung 270 zum Aufnehmen einer externen Messvorrichtung 250 ausgestattet sein, wie in Bezug auf die Vorrichtung 210 und 2 beschrieben.
6 zeigt ein schematisches Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Erfassen einer Oberfläche eines Messobjekts 1 unter vorgebbaren Bedingungen gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren gemäß 6 ist insbesondere mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10; 110; 210; 310; 410 durchführbar und ist gemäß allen in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung 10; 110; 210; 310; 410 beschriebenen Modifikationen und Weiterbildungen sowie Verwendungsmöglichkeiten anpassbar und umgekehrt.
In einem Schritt S01 wird ein Messobjekt 1 bereitgestellt und in einer Leitungseinrichtung 14; 314 angeordnet oder die Leitungseinrichtung 14; 314 an das Messobjekt 1 angelegt oder über das Messobjekt 1 gestülpt.
In einem Schritt S02 werden Eigenschaften eines Fluids 5; 105 vorgegeben. Bei den vorgebbaren bzw. vorgegebenen Eigenschaften kann es sich beispielsweise um eine Temperatur des Fluids 5; 105, einen Wasseranteil, das heißt eine Luftfeuchte, wenn das Fluid 105 ein Luftstrom 105 ist, oder dergleichen handeln.
In einem Schritt S03 wird das Fluid 5; 105 mit den vorgegebenen Eigenschaften bereitgestellt. In einem Schritt S04 wird das bereitgestellte Fluid 5; 105 mittels einer Leitungseinrichtung 14; 314, welche ein Messfenster 20; 120 aufweist, um das Messobjekt 1 herum angeordnet, um eine Umgebung mit den vorgegebenen Eigenschaften um das Messobjekt 1 herum zu schaffen. Das Anordnen S04 des bereitgestellten Fluids 5; 105 um das Messobjekt 1 kann beispielsweise ein Leiten des Fluids 5; 105 über das Messobjekt 1 oder ein Füllen der Leitungseinrichtung 14; 314 mit dem bereitgestellten Fluid 5; 105, ganz oder teilweise, umfassen.
In einem Schritt S05 wird eine Betriebstemperatur für das Messfenster 20; 120 vorgegeben, insbesondere eine Betriebstemperatur für eine Glasscheibe 122 des Messfensters 120. Das Vorgeben S05 der Betriebstemperatur für die Glasscheibe 122 kann auf den in Bezug auf 2 beschriebenen Größen, Signalen, Berechnungen und Gegebenheiten basieren und auch automatisch erfolgen. Insbesondere kann die Betriebstemperatur der Glasscheibe 122 basierend auf einem Temperaturgradienten zwischen der Innenseite der Leitungseinrichtung 14; 314 und der von dem Messobjekt 1 abgewandten Außenseite der Glasscheibe 122 basieren.
In einem Schritt S06 wird das Messfenster 20; 120, insbesondere die Glasscheibe 122 des Messfensters 120, vorzugsweise automatisch, auf die vorgegebene Betriebstemperatur gebracht und/oder auf der Betriebstemperatur gehalten S07, etwa mittels der Temperierungseinrichtung 30; 130; 440 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10; 110; 210; 310.
In einem Schritt S08 wird die Oberfläche des Messobjekts 1 in der Umgebung mit den vorgegebenen Eigenschaften und bei der vorgegebenen Betriebstemperatur durch das Messfenster 20; 120 hindurch erfasst, insbesondere automatisch, beispielsweise mittels der Messeinrichtung 150 oder der externen Messvorrichtung 250.
Das Erfassen S08 kann insbesondere kontinuierlich oder regelmäßig erfolgen. Aus dem zeitlichen Verlauf der erfassten Oberfläche kann eine Oberflächenänderung, insbesondere eine Oberflächenprofiländerung oder eine Oberflächeneigenschaftsänderung bestimmt werden. Aus der Oberflächenprofiländerung kann eine Volumenänderung berechnet werden.
In einem optionalen Schritt S09 wird eine Umgebung mit vorgebbaren oder vorgegebenen Eigenschaften auf der von dem Messobjekt 1 abgewandten Seite des Messfensters 20; 120 erzeugt, insbesondere automatisch, beispielsweise mittels der Klimatisierungseinrichtung 440 der Vorrichtung 410 und/oder wie in Bezug auf die Klimatisierungseinrichtung 440 beschrieben.
Bezugszeichenliste

1: Messobjekt
5: Fluid
6: Nut
8: Lichtstrahlen
10: Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform
12: Fluidbereitstellungseinrichtung
14: Leitungseinrichtung
15: Boden
20: Messfenster
30: Temperierungseinrichtung
10: Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform
91: Sensorsignal
92: erstes Steuersignal
93: zweites Steuersignal
94: drittes Steuersignal
105: Luftstrom
110: Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform
111: Befeuchtungseinheit
112: Fluidbereitstellungseinrichtung
113: Heizeinheit
115: Besalzungseinheit
120: Messfenster
122: Glasscheibe
130: Temperierungseinrichtung
131: Beaufschlagungseinrichtung
132: Heizleitung
150: Messeinrichtung
160: Sensoreinrichtung
162: Recheneinrichtung
164: Bedieneinheit
210: Vorrichtung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform
250: Messvorrichtung
270: Befestigungseinrichtung
310: Vorrichtung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform
314: Leitungseinrichtung
315: Öffnung
410: Vorrichtung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform
440: Klimatisierungseinrichtung

Claims

Vorrichtung (110; 210; 310; 410) zum Erfassen einer Oberfläche eines Messobjekts (1) unter vorgebbaren Bedingungen, mit: einer Fluidbereitstellungseinrichtung (112), welche dazu ausgelegt ist, ein Fluid (5; 105) mit vorgebbaren Eigenschaften bereitzustellen; einer Leitungseinrichtung (14; 314), welche dazu ausgelegt ist, das bereitgestellte Fluid (105) um das Messobjekt (1) herum anzuordnen, um eine Umgebung mit den vorgegebenen Eigenschaften um das Messobjekt (1) herum zu schaffen; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (110; 210; 310; 410): ein Messfenster (120) umfasst, welches in der Leitungseinrichtung (14; 314) ausgebildet ist und welches dazu ausgelegt ist, ein optisches Erfassen der Oberfläche des Messobjekts (1) durch das Messfenster (120) hindurch zu ermöglichen, wobei das Messfenster (120) eine Glasscheibe (122) umfasst; eine Sensoreinrichtung (160) umfasst, welche dazu ausgebildet ist, mindestens eine Eigenschaft des Fluids (5; 105) in der Leitungseinrichtung (14; 314) zu messen; eine Temperierungseinrichtung (130; 440) umfasst, welche dazu ausgelegt ist, die Glasscheibe (122) auf eine vorgebbare Betriebstemperatur zu bringen und/oder auf der Betriebstemperatur zu halten; und eine Recheneinrichtung (162) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, die Betriebstemperatur der Glasscheibe (122) basierend auf der mindestens einen, durch die Sensoreinrichtung (160) gemessenen Eigenschaft des Fluids (105) in der Leitungseinrichtung (14; 314) anzupassen.
Vorrichtung (410) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (410) eine Klimatisierungseinrichtung (440) umfasst, welche dazu ausgelegt ist, auf der von dem Messobjekt (1) abgewandten Seite des Messfensters (120) eine Umgebung mit vorgebbaren oder vorgegebenen Eigenschaften zu erzeugen.
Vorrichtung (410) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungseinrichtung (440) einen Ventilator aufweist, welcher auf der von dem Messobjekt (1) abgewandten Seite des Messfensters (120) angeordnet ist und zum Bewegen von Luft über das Messfenster (120) ausgelegt ist.
Vorrichtung (110; 210; 310; 410) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Glasscheibe (122) mindestens eine Heizleitung (132) als Teil der Temperierungseinrichtung (130) zum Heizen der Glasscheibe (122) angeordnet sind.
Vorrichtung (110; 210; 310; 410) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Temperierungseinrichtung (130) ein Fluidstrom erzeugbar und zum Bringen des Messfensters (120) auf die Betriebstemperatur und/oder zum Halten des Messfensters (120) auf der Betriebstemperatur in die mindestens eine Heizleitung (132) einleitbar ist.
Vorrichtung (110; 210; 310; 410) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungseinrichtung (130) einen Heizlüfter (131) aufweist, mittels welchem ein Luftstrom (105) als der Fluidstrom erzeugbar und in die mindestens eine Heizleitung (132) einleitbar ist.
Vorrichtung (310; 410) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungseinrichtung (314) eine Öffnung (315) aufweist, mit welcher die Leitungseinrichtung (314) über das Messobjekt (1) stülpbar ist.
Vorrichtung (310; 410) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungseinrichtung (314) ein U-förmiges Querschnittsprofil aufweist.
Vorrichtung (110; 210; 310: 410) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (160) dazu ausgelegt ist, basierend auf der mindestens einen gemessenen Eigenschaft des Fluids (5; 105) mindestens ein Sensorsignal (91) auszugeben; und die Recheneinrichtung (162) dazu ausgelegt ist, basierend auf dem mindestens einen Sensorsignal (91) die Fluidbereitstellungseinrichtung (112) zu steuern, in Abhängigkeit von dem mindestens einen Sensorsignal (91) die vorgegebenen oder vorgebbaren Eigenschaften des Fluids (5; 105) anzupassen.
Vorrichtung (110; 210; 310; 410) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidbereitstellungseinrichtung (112) eine Heizeinheit (113) aufweist, welche dazu ausgelegt ist, das Fluid (5; 105) mit einer vorgegebenen Fluidtemperatur als einer der vorgegebenen Eigenschaften des Fluids (5; 105) bereitzustellen.
Vorrichtung (110; 210; 310; 410) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidbereitstellungseinrichtung (112) zum Bereitstellen eines Luftstroms (105) als Fluid ausgebildet ist und eine Befeuchtungseinheit (111) umfasst, welche dazu ausgelegt ist, den Luftstrom (105) mit einer vorgegebenen Luftfeuchte als einer der vorgegebenen Eigenschaften des Luftstroms (105) bereitzustellen.
Vorrichtung (110; 210; 310; 410) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (110; 310; 410) eine Messeinrichtung (150) umfasst, welche dazu ausgelegt ist, die Oberfläche des Messobjekts (1) durch das Messfenster (120) hindurch optisch zu erfassen; oder die Vorrichtung (210) eine Befestigungseinrichtung (270) zum Anordnen, Justieren und/oder Aufnehmen einer externen Messvorrichtung (250) aufweist.
Verfahren zum Erfassen einer Oberfläche eines Messobjekts (1) unter vorgebbaren Bedingungen, mit den Schritten: Vorgeben (S02) von Eigenschaften eines Fluids (5; 105); Bereitstellen (S03) des Fluids (5; 105) mit den vorgegebenen Eigenschaften; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst: Anordnen (S04) des bereitgestellten Fluids (5; 105) mittels einer Leitungseinrichtung (14; 314) mit einem Messfenster (120) um das Messobjekt (1) herum, um eine Umgebung mit den vorgegebenen Eigenschaften um das Messobjekt (1) herum zu schaffen, wobei das Messfenster (120) eine Glasscheibe (122) aufweist; Messen mindestens einer Eigenschaft des Fluids (5; 105) in der Leitungseinrichtung (14; 314); Vorgeben (S05) einer Betriebstemperatur für die Glasscheibe (122) des Messfensters (120), umfassend ein Anpassen der Betriebstemperatur basierend auf der mindestens einen, durch die Sensoreinrichtung (160) gemessenen Eigenschaft des Fluids (5; 105) in der Leitungseinrichtung (14, 314); Bringen (S06) der Glasscheibe (122) auf die vorgegebene Betriebstemperatur und/oder Halten (S07) der Glasscheibe (122) auf der vorgegebenen Betriebstemperatur; und Optisches Erfassen (S08) der Oberfläche des Messobjekts (1) in der Umgebung mit den vorgegebenen Eigenschaften und bei der vorgegebenen Betriebstemperatur durch das Messfenster (20; 120) hindurch.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt umfasst: Erzeugen (S09) einer Umgebung mit vorgebbaren oder vorgegebenen Eigenschaften auf der von dem Messobjekt (1) abgewandten Seite des Messfensters (20; 120).
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Messobjekt (1) eine Füllmasse in einer Fuge oder Nut (6), eine Klebstelle, ein Klebstoff zwischen zwei Bauteilen, ein Lacksystem und/oder eine Beschichtung eines Bauteils ist.