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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines mittels eines Sinterverfahrens gefertigten Gegenstands auf mögliche Fehler mittels einer Inspektionseinrichtung, wobei, zumindest falls eine bestimmte Voraussetzung erfüllt ist, zumindest ein Bild von zumindest einem Teil des Gegenstands mittels einer Bildaufnahmeeinrichtung der Inspektionseinrichtung aufgenommen wird und überprüft wird, ob ein Fehler des Gegenstands in zumindest einem Bild zu erkennen ist. Zur Erfindung gehört auch eine Inspektionseinrichtung zum Überprüfen eines mittels eines Sinterverfahrens gefertigten Gegenstands auf mögliche Fehler.
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Gegenstände, die mit einem 3D-Druck-Verfahren hergestellt wurden, können unter Umständen einem anschließenden Sinterprozess unterzogen werden. Dies ist beispielsweise in der
US 2018/0307209 A1 beschrieben. Hierbei kann es zu einer Deformation des Gegenstands kommen. Um dies zu verhindern, kann ein initiales Modell des Gegenstands bereitgestellt werden, welches in einzelne Segmente untergliedert wird und welches die Geometrie des Objekts beziehungsweise des Gegenstands definiert. Für jedes Segment kann dann eine modifizierte Geometrie berechnet werden, die eine vorhergesagte Deformation kompensiert. Anschließend können die Druckparameter angepasst werden, die die Geometrie des gedruckten Objekts beziehungsweise Gegenstands definiert, sodass der letztendlich gedruckte Gegenstand die vorhergesagte Deformation nicht aufweist.
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Neben solchen Deformationen kann es beim 3D-Drucken, insbesondere bedingt durch nachgeschaltete Sinterprozesse, aber auch zu anderen möglichen Fehlern, wie zum Beispiel Rissen im Gegenstand, kommen. Solche Risse lassen sich mit dem beschriebenen Kompensationsverfahren jedoch nicht verhindern.
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Weiterhin beschreibt die
US 2019/0102880 A1 ein Inspektionsverfahren zur Inspektion hergestellter, personalisierter kieferorthopädischer Vorrichtungen. Das aufgenommene Bild kann mit der Geometrie eines Spritzgussteils verglichen werden, auf dessen Basis die Vorrichtung, insbesondere durch Überziehen bzw. Tiefziehen, hergestellt wurde. Durch Abweichungen lassen sich mögliche Defekte detektieren. Auch diese Vorgehensweise ist nicht auf 3D gedruckte Gegenstände, die insbesondere einem Sinterverfahren unterzogen wurden, anwendbar, da solche Gegenstände in der Regel nicht basierend auf der Geometrie eines vorgefertigten Spritzgussteils gefertigt werden.
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Um Fehler, insbesondere Risse, bei mittels eines Sinterverfahrens gefertigten Gegenständen zu detektieren, werden daher häufig manuelle Inspektionen durchgeführt, das heißt die gefertigten Gegenstände werden durch Personen inspiziert. Hierbei besteht nachteiligerweise die Gefahr, dass sehr kleine Risse übersehen werden.
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Weiterhin beschreibt die
US 2020/0160497 A1 ein Verfahren zum maschinenbasierten Detektieren von Defekten bei dreidimensional gedruckten Gegenständen. Hierbei wird ein solcher Gegenstand zunächst beleuchtet und eine Vielzahl von Bildern von diesem Gegenstand, insbesondere von unterschiedlichen Bereichen des Gegenstands, aufgenommen. Diese Bilder werden dann von einem maschinenlernenden Modell analysiert, welches darauf trainiert ist, verschiedene Arten von Herstellungsfehlern zu identifizieren.
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Hierdurch lässt sich zwar eine automatische Inspektion von 3D-gedruckten Gegenständen bereitstellen, allerdings ist diese mit einem sehr hohen Aufwand verbunden. Wünschenswert wäre es daher, eine automatische Inspektion mit weniger Aufwand durchführen zu können.
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Aus der WO 2018/ 064 066 A1 ist ein System und ein Verfahren zum Herstellen einer Energiedichtekarte eines in einer additiven Fertigungsumgebung zu bauenden Objekts bekannt. Das Verfahren umfasst das Empfangen einer Auftragsdatei zum Bauen des Objekts, wobei die Auftragsdatei eine Vielzahl von Schnitten des Objekts umfasst und wobei ein erster Schnitt des Objekts Abtastlinien zum Anwenden einer Energiequelle anzeigt, um Material auf die erste Scheibe des Objekts aufzubauen, und ein Bestimmen von Betriebsparametern der Energiequelle und Erzeugen einer ersten Energiedichtekarte des ersten Abschnitts des Objekts basierend auf der Auftragsdatei und den Betriebsparametern der Energiequelle, wobei die erste Energiedichtekarte eine Energiemenge von der Energiequelle pro Fläche des aufgebrachten Baumaterials für die erste Schicht des Objekts anzeigt.
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Die
EP 3 467 793 A1 offenbart ein additives Fertigungssystem, das ein Prozessverzerrungskompensationsrechensystem umfasst, das konfiguriert ist, um ein digitales Nominalmodell zu bestimmen und das ein physisches Zielobjekt ohne eine Verzerrung darstellen kann, sowie ein digitales Verzerrungsmodell, das das physische Zielobjekt mit mindestens eine Verzerrung repräsentiert. Das AM-System umfasst ferner ein AM-Peripheriegerät, das eingerichtet ist, ein dreidimensionales physikalisches Objekt basierend auf einem digitalen Kompensationsmodell herzustellen. Das Rechensystem zur Prozessverzerrungskompensation bestimmt eine Materialvolumendifferenz zwischen dem digitalen Nominalmodell und dem digitalen Verzerrungsmodell und erzeugt das digitale Kompensationsmodell, das die bestimmte Materialvolumendifferenz kompensiert.
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Aus der
JP 2019-59 645 A ist ein System zum Erkennen und Vorhersagen eines Designindex eines Keramik-gesinterten Körpers und ein Verfahren zum Designen eines Keramik-gesinterten Körpers bekannt.
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Ferner zeigt die JP 2020-1 302 A ein Formvorhersagesystem mit einem Vorhersagemittel, das konfiguriert ist, um ein vorhergesagtes Aussehen einer Form gemäß einer gegebenen Vorhersageaufgabe vorherzusagen, ein Bewertungsbestimmungsmittel, das konfiguriert ist, um eine Bewertungsbestimmung einer zu erwartenden Formqualität gemäß dem vorhergesagten Aussehen der Form durchzuführen, ein Berechnungsmittel, das konfiguriert ist, um Korrekturinformationen zu berechnen, die vorzunehmen sind, wenn ein Ergebnis der Bewertungsbestimmung durch das Bewertungsbestimmungsmittel negativ ist; und ein Erzeugungsmittel, das konfiguriert ist, um einen Vorschlagsvorhersageauftrag zum Bewerten eines Formteils basierend auf den vorzuschlagenden Korrekturinformationen zu erzeugen.
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Die US 2020 / 0 001 529 A1 zeigt ein Herstellungsvorhersagesystem, das eine Verarbeitungsschaltung umfasst, die dazu konfiguriert ist, um Herstellungsdaten für jede Schicht und eine Einstellung einer Herstellungsbedingung zum Herstellen eines Herstellungsobjekts zu erfassen, und eine Verformung des Herstellungsobjekts für jede Schicht in einer Zeitreihe vom Beginn einer Herstellung des Herstellungsobjekts basierend auf den Herstellungsdaten und der Einstellung der Herstellungsbedingung für jede Schicht vorherzusagen, und die Korrekturdaten für jede Schicht basierend auf der Verformung des Herstellungsobjekts für jede Schicht in der Zeitreihe berechnet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Überprüfen eines mittels eines Sinterverfahrens gefertigten Gegenstands auf mögliche Fehler sowie eine Inspektionseinrichtung bereitzustellen, welche eine automatische Überprüfung eines solchen Gegenstands auf möglichst effiziente Weise erlauben.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und durch eine Inspektionseinrichtung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Überprüfen eines mittels eins Sinterverfahrens gefertigten Gegenstands auf mögliche Fehler mittels einer Inspektionseinrichtung wird, zumindest falls eine vorbestimmte Voraussetzung erfüllt ist, zumindest ein Bild von zumindest einem Teil des Gegenstands mittels einer Bildaufnahmeeinrichtung der Inspektionseinrichtung aufgenommen und durch die Inspektionseinrichtung überprüft, ob ein Fehler des Gegenstands in zumindest einem Bild zu erkennen ist. Dabei stellt die Inspektionseinrichtung vor dem Aufnehmen des zumindest einen Bildes eine Vorhersage betreffend einen möglichen Fehler des Gegenstands bereit und, zumindest falls die vorbestimmte Voraussetzung erfüllt ist, bestimmt in Abhängigkeit von der Vorhersage zumindest einen Aufnahmeparameter, wobei das Aufnehmen des zumindest einen Bildes wird in Abhängigkeit von dem zumindest einen bestimmten Aufnahmeparameter durchgeführt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat dabei den großen Vorteil, dass nicht wahllos vielzählige Bilder vom zu überprüfenden Gegenstand aus allen möglichen Perspektiven aufgenommen werden müssen, um mögliche Fehler zu detektieren, sondern, dass die Bildaufnahme gezielt basierend auf einer Vorhersage möglicher Fehler des Gegenstands durchgeführt werden kann. Die Aufnahme der Bilder lässt sich damit vorteilhafterweise gezielt auf solche Bereiche des Gegenstands richten, in welchen basierend auf der Vorhersage solche Fehlerquellen wie zum Beispiel Risse, zu erwarten sind. Entsprechend müssen deutlich weniger Bilder ausgewertet werden, um solche Fehler, insbesondere Risse, des Gegenstands detektieren zu können. Dadurch gestaltet sich das Inspektionsverfahren besonders einfach und effizient. Auch können hierbei, im Gegensatz zu einer manuellen Inspektion, nicht so leicht mögliche Fehler übersehen werden, da gezielt dort nach Fehlern gesucht werden kann, wo sie am Gegenstand basierend auf der Vorhersage zu erwarten sind. Wird beispielsweise ein sehr kleiner Riss in einem sehr kleinen Bereich des Gegenstands vorhergesagt, so kann gezielt an der von diesem kleinen Bereich aufgenommen werden und auf einen solchen kleinen Riss hin untersucht werden. Auch kann zum Beispiel dann die Bildaufnahmeeinrichtung gezielt in einen solchen Bereich hineinzoomen, um diesen kleinen Bereich entsprechend vergrößert im Bild aufzunehmen und darzustellen. So kann auch bei extrem kleinen Rissen die Wahrscheinlichkeit für ein Übersehen enorm reduziert werden.
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Bevor der gefertigte Gegenstand dem Sinterverfahren unterzogen wird, kann dieser zum Beispiel durch ein Binder-Jetting-Verfahren gedruckt worden sein. Gemäß diesem Binder-Jetting-Verfahren wird ein Bindermittel auf ein Pulverbett gedruckt, wodurch die metallischen Ausgangspulverteilchen schichtweise verbunden werden. Der so gefertigte Gegenstand wird auch als Grünteil bezeichnet. Solche Grünteile haben in der Regel eine hohe Porosität und besitzen keine guten Materialeigenschaften. Um die mechanischen Eigenschaften solcher Grünteile zu verbessern, können sie in einem Sinterofen gesintert werden. Vorzugsweise stellt also der mittels eines Sinterverfahrens gefertigte Gegenstand im Rahmen der Erfindung einen so gefertigten Gegenstand dar. Bei der Sinterung tritt eine Porositätsreduzierung auf, und damit einhergehend schrumpft der Gegenstand. Durch dieses Schrumpfen können Risse entstehen. Entsprechend ist es bevorzugt, dass mögliche Fehler, auf welche der mittels des Sinterverfahrens gefertigte Gegenstand überprüft wird, ebensolche Risse sind, insbesondere Risse in der Oberfläche des gefertigten Gegenstands. Neben dem Binder-Jetting-Verfahren kann aber auch ein anderes 3D-Druckverfahren verwendet werden, um den Gegenstand herzustellen. Das beschriebene Inspektionsverfahren lässt sich dann ganz analog verwenden.
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Die Bildaufnahmeeinrichtung kann zum Beispiel als einfache Kamera ausgebildet sein. Die Bildaufnahmeeinrichtung kann weiterhin durch eine einzige Kamera bereitgestellt sein, oder auch mehrere Kameras umfassen. Vorzugsweise wird zur Durchführung des Verfahrens nur eine einzelne, insbesondere statisch angeordnete Kamera verwendet, wie dies später näher erläutert wird. Dies ermöglich eine noch einfachere und effizientere Umsetzung des Inspektionsverfahrens.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung beinhaltet die vorbestimmte Voraussetzung, dass zumindest ein möglicher Fehler des Gegenstands auf Basis der bereitgestellten Vorhersage vorhergesagt wird. Beispielsweise könnte es vorgesehen sein, dass keine solche Inspektion vorgenommen wird, das heißt kein Bild vom Gegenstand aufgenommen wird, falls kein Fehler beziehungsweise kein potentiell fehlerhafter Bereich des Gegenstands vorhergesagt wird. Alternativ kann es aber vorgesehen sein, dass selbst dann, wenn kein potentiell fehlerbehafteter Bereich des Gegenstands vorhergesagt wird, dennoch zumindest ein Bild vom Gegenstand, vorzugsweise auch mehrere Bilder, vom Gegenstand aufgenommen werden, um dennoch nach möglichen Fehlern zu suchen. Beispielsweise kann es zudem auch vorgesehen sein, dass auf Basis der Vorhersage immer zumindest ein Bereich vorhergesagt wird, und zwar der Bereich des Gegenstands, der am wahrscheinlichsten einen solchen möglichen Fehler aufweist, selbst dann, wenn die Wahrscheinlichkeit hierfür gering ist. Auf diese Weise kann vorteilhafterweise zusätzlich die Wahrscheinlichkeit erhöht werden, dass eventuell mögliche Fehler nicht übersehen werden.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Sinterverfahren, mittels welchem der Gegenstand gefertigt wurde, mittels einer Computersimulation simuliert und in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Simulation die Vorhersage bereitgestellt. Die Art des Sinterverfahrens beziehungsweise die Parameter eines solchen Sinterverfahrens haben dabei einen wesentlichen Einfluss darauf, ob oder wo Fehler, insbesondere Risse, in einem Gegenstand entstehen können. Bei der Vorhersage lässt sich also nicht nur die Geometrie des Gegenstands selbst berücksichtigen, sondern auch die Verfahrensparameter des Sinterverfahrens, welchem der Gegenstand unterzogen wurde. Durch eine solche Simulation des Sinterverfahrens, im Folgenden auch kurz Sintersimulation genannt, kann zum Beispiel festgestellt werden, welche Bereiche des Gegenstands der größten Schrumpfung unterlegen haben oder welche Bereiche der größten geometrischen Veränderung während des Sinterprozesses unterlegen haben. Solche Bereiche können dann zum Beispiel entsprechend als potentiell fehlerbehaftete Bereiche des Gegenstands identifiziert werden, die dann durch das Aufnehmen von Bildern zur automatisierten Riss- beziehungsweise Fehlerdetektion genauer unter die Lupe genommen werden können.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn auf Basis der Vorhersage zumindest ein Bereich des Gegenstands vorhergesagt wird, welcher eine nach einem vorgebbaren Kriterium erhöhte Wahrscheinlichkeit für ein Vorhandensein einer Beschädigung, insbesondere eines Risses, aufweist. Die Beschädigung stellt dabei ein Beispiel für einen Fehler des Gegenstands dar. Basierend auf der Vorhersage, insbesondere basierend auf der Computersimulation des Sinterverfahrens, können nun vorteilhafterweise Bereiche des Gegenstands mit Schädigungspotential, auch Brennpunkte gekannt, identifiziert werden. Solche Bereiche weisen also eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für ein Vorhandensein einer Beschädigung auf. Eine solche Beschädigung bezieht sich dabei im Allgemeinen auf die Oberfläche des Gegenstands. Auch wenn kleine Teile des Gegenstands abgebrochen sind, ist hierbei eine Beschädigung zu verstehen. Vorzugsweise ist unter einer Beschädigung hierbei wiederum beispielsweise ein Riss oder mehrere Risse zu verstehen.
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Gemäß dem vorgebbaren Kriterium kann ein Bereich des Gegenstands mit erhöhter Wahrscheinlichkeit für ein Vorhandensein einer solchen Beschädigung beispielsweise dadurch definiert sein, dass dieser Bereich eine höhere Wahrscheinlichkeit für ein Vorhandensein einer solchen Beschädigung aufweist, als andere Bereiche des Gegenstands. Dabei muss diese Wahrscheinlichkeit nicht notwendigerweise einen bestimmten Schwellwert überschreiten. Nichtsdestoweniger kann dennoch durch das vorgebbare Kriterium zum Beispiel ein Schwellwert für eine solche Wahrscheinlichkeit vorgegeben sein. Dann kann gemäß dem vorgegebenen Kriterium der Bereich dann als mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit assoziiert gelten, wenn diese Wahrscheinlichkeit diesen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Die Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen beziehungsweise für ein Vorhandensein einer Beschädigung kann gemäß einer vorgegebenen Metrik errechnet werden. Einflussgrößen zur Berechnung einer solchen Wahrscheinlichkeit können zum Beispiel Spannungsbelastungen des Gegenstands in den betreffenden Bereichen oder das Ausmaß der Schrumpfung des Gegenstands in diesen Bereichen oder ähnliches sein. Eine solche Wahrscheinlichkeit lässt sich insbesondere dann besonders genau ermitteln, wenn zur Vorhersage die oben genannte Computersimulation verwendet wird, die das Sinterverfahren, mit welchem der Gegenstand hergestellt wurde, simuliert wird. Durch eine solche Computersimulation kann entsprechend auch die geometrische Veränderung des Gegenstands im Laufe des Sinterverfahrens simuliert werden, und damit einhergehend auch zum Beispiel eine Rissentstehung in bestimmten Bereichen des Gegenstands. Die Bereiche, die gemäß dieser Computersimulation entsprechend am Ende des Sinterverfahrens Risse aufweisen, können dann einem solchen Bereich des Gegenstands mit erhöhter Wahrscheinlichkeit für ein Vorhandensein einer Beschädigung gleichgesetzt werden. Anschließend kann gezielt in diesen Bereichen des Gegenstands nach Rissen gesucht werden, insbesondere indem Bilder von den betreffenden Bereichen aufgenommen werden und diese Bilder hinsichtlich des Vorhandenseins solcher Risse analysiert werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt der mindestens eine Aufnahmeparameter eine Aufnahmeperspektive, aus welcher der zumindest eine Bereich des Gegenstands aufgenommen wird, fest. Diese Aufnahmeperspektive wird entsprechend wiederum abhängig von den Bereichen, die als mit erhöhter Wahrscheinlichkeit eine Beschädigung aufweisen, klassifiziert wurden, festgelegt, und zwar so, dass diese Bereiche entsprechend aus den ihnen zugeordneten Aufnahmeperspektiven sichtbar sind, das heißt im Bild sichtbar sind, welches aus dieser Aufnahmeperspektive aufgenommen wurde. Mit anderen Worten können also beispielsweise zunächst auf Basis der Vorhersage, insbesondere auf Basis der Sintersimulation, zunächst Bereiche des Gegenstands mit Schädigungspotential ermittelt werden. Um nun geeignete Bildaufnahmen von diesen Bereichen zu machen, wird also zunächst in Abhängigkeit von diesen identifizierten beziehungsweise vorhergesagten Bereichen jeweils eine Aufnahmeperspektive festgelegt, aus welcher dann entsprechend die Bildaufnahmeeinrichtung ein Bild von dem Gegenstand macht, sodass der entsprechende vorhergesagte Bereich im Bild sichtbar ist. So können also vorteilhafterweise gezielt Bilder von denjenigen Bereichen gemacht werden, die ein erhöhtes Schädigungspotential aufweisen. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit, eventuelle Fehler, insbesondere Risse, vollständig zu detektieren, deutlich erhöht werden, und zwar auf besonders effiziente Art und Weise, da beispielsweise von Bereichen ohne solches Schädigungspotential keine Aufnahmen gemacht werden müssen.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Aufnahmeparameter auch einen Vergrößerungsfaktor beziehungsweise Zoomfaktor der Bildaufnahmeeinrichtung festlegen, mit welchem das Bild von dem Bereich des Gegenstands aufgenommen werden soll. Dies ist beispielsweise besonders vorteilhaft, wenn ein besonders kleiner Riss gefunden werden soll. Entsprechend kann zur Detektion solcher kleinen Risse ein größerer Vergrößerungsfaktor für die Bildaufnahme gewählt werden. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass kleine Risse auf Basis einer solchen Bildaufnahme auch gefunden werden können. Ob in einem Bereich kleine oder große Risse zu erwarten sind, kann beispielsweise auch auf Basis der Vorhersage, insbesondere auf Basis der Sintersimulation, vorhergesagt werden. Durch diese Anpassungsmöglichkeit wird die Effizienz des Verfahrens weiter gesteigert.
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Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vor dem Aufnehmen des Bildes der Gegenstand in Abhängigkeit von dem mindestens einen Aufnahmeparameter relativ zur Bildaufnahmeeinrichtung mittels einer automatischen Positioniereinrichtung positioniert, insbesondere so, dass das nachfolgende Aufnehmen des mindestens einen Bildes aus der festgelegten Aufnahmeperspektive erfolgt. Mit anderen Worten wird also der Gegenstand abhängig von der festgelegten Aufnahmeperspektive, aus welcher der Bereich des Gegenstands mittels der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen werden soll, entsprechend automatisch positioniert und orientiert, insbesondere mit der genannten Positioniereinrichtung. Dies hat den Vorteil, dass die Bildaufnahmeeinrichtung selbst nicht in ihrer Position und/oder Orientierung veränderbar ausgebildet werden muss. Würde umgekehrt der Gegenstand lediglich auf einen Auflagebereich aufgelegt werden und anschließend mit einer beweglichen Bildaufnahmeeinrichtung aus unterschiedlichen Perspektiven fotografiert werden, so bestünde zum Beispiel nicht die Möglichkeit, ein Bild von der Auflagefläche des Gegenstands aufzunehmen. Wird stattdessen der Gegenstand in unterschiedliche Positionen und/oder Orientierungen gebracht, so kann der Gegenstand aus jeder gewünschten Perspektive fotografiert werden.
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Die Positioniereinrichtung kann beispielsweise als Roboter beziehungsweise Roboterarm ausgebildet sein. Die Positioniereinrichtung kann zudem eine Greifeinrichtung aufweisen, mittels welcher der Gegenstand zum Beispiel gegriffen werden kann. Diese Greifeinrichtung kann um mehrere Achsen rotierbar und/oder in mehreren Raumrichtungen bewegbar ausgebildet sein, sodass der Gegenstand letztendlich in jede beliebige Position und Orientierung relativ zur Aufnahmeeinrichtung gebracht werden kann.
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Entsprechend ist es auch bevorzugt, dass die Bildaufnahmeeinrichtung selbst eine statische Kamera darstellt. Die Bildaufnahmeeinrichtung bleibt also zur Aufnahme von Bildern des Gegenstands aus unterschiedlichen Perspektiven in ihrer Position und/oder Orientierung unverändert. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Ausbildung der Bildaufnahmeeinrichtung.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird für den Fall, dass auf Basis der Vorhersage mehrere mögliche Fehler in unterschiedlichen Bereichen des Gegenstands vorhergesagt werden, einem jeweiligen vorhergesagten Bereich eine Aufnahmeperspektive zugeordnet und ein Bild von einem jeweiligen Bereich aus der zugeordneten Aufnahmeperspektive aufgenommen, wobei zu einer jeweiligen Aufnahme der Gegenstand mittels der automatischen Positioniereinrichtung so positioniert wird, dass das nachfolgende Aufnehmen aus der festgelegten Aufnahmeperspektive erfolgt. Mit anderen Worten kann zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Aufnahmen der Gegenstand mittels der Positioniereinrichtung in eine neue Position und/oder Orientierung relativ zur Bildaufnahmeeinrichtung gebracht werden. Die Positioniereinrichtung kann entsprechend in Abhängigkeit von dem mindestens einen bereitgestellten Aufnahmeparameter, welcher zum Beispiel die Aufnahmeperspektive festlegt, angesteuert werden. Mit anderen Worten können zunächst wiederum in Abhängigkeit von der Vorhersage jeweilige Aufnahmeparameter festgelegt werden, die wiederum für einen jeweiligen auf Basis der Vorhersage ermittelten Bereich eine Aufnahmeperspektive definieren. Während der Aufnahme muss darüber hinaus der Gegenstand nicht notwendigerweise von der Positioniereinrichtung gehalten werden, sondern kann optional auch auf eine Auflage aufgelegt werden, insbesondere so, dass der Bereich, der aus der zugeordneten Aufnahmeperspektive im Bild sichtbar sein soll, aus Sicht der Bildaufnahmeeinrichtung auch sichtbar ist. Wird jedoch der Gegenstand von der Positioniereinrichtung auch während einer jeweiligen Bildaufnahme gehalten, so hat dies den Vorteil, dass sich eine vorgegebene Perspektive deutlich präziser einstellen lässt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird überprüft, ob anhand des mindestens einen Bildes ein Fehler des Gegenstands, insbesondere ein Riss, detektierbar ist, insbesondere mittels Computervision, und falls ein Fehler detektiert wurde, wird der Fehler auf ein computergeneriertes, geometrisches Modell des Gegenstands abgebildet. Ein solches geometrisches Modell kann zum Beispiel in Form eines CAD-Modells bereitgestellt sein. Die Rissdetektion mittels Computervision ermöglicht eine besonders zuverlässige Detektion von Rissen anhand der gemachten Bildaufnahmen. Computer-Vision-Verfahren sind in ausreichender Menge aus dem Stand der Technik bekannt und werden daher hier nicht im Detail erläutert. Der besonders große Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass auf diese Weise Risse nicht nur zuverlässig detektierbar sind, sondern dass diese auch präzise in ihrer Position und Form bestimmbar sind. Mit anderen Worten kann auf Basis eines aufgenommenen Bildes, in welchem ein Riss detektiert wurde, auch die Position und zum Beispiel auch der Positionsverlauf eines solchen Risses ermittelt werden. Dies erlaubt es, diesen Riss positionsgenau auf das computergenerierte geometrische Modell des Gegenstands abzubilden. Vorzugsweise wird dabei dasjenige computergenerierte geometrische Modell des Gegenstands verwendet, welches dem 3D-Druckverfahren, mittels welchem der Gegenstand gefertigt wurde, zugrunde gelegt wurde. Mit anderen Worten ist ein solches geometrisches Modell ohnehin vorhanden und kann nun vorteilhafterweise dazu verwendet werden, um darauf die detektierten Risse positionsgenau abzubilden. Dies hat den Vorteil, dass das geometrische Modell nicht zusätzlich erstellt werden muss, was dessen Aufwand wiederum reduziert.
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Darüber hinaus ist es auch möglich, dass, falls ein Fehler detektiert wurde, insbesondere ein Riss, der Fehler hinsichtlich seiner Größe klassifiziert wird und der Fehler einschließlich seiner Klassifikation dokumentiert wird. Mit anderen Worten können Risse hinsichtlich ihrer Rissgröße, zum Beispiel Länge und/oder Tiefe, klassifiziert werden und dann entsprechend die jeweiligen Risse mit ihren zugehörigen Positionen und Positionsverläufen sowie ihrer Klassifikation als zum Beispiel groß, mittel, klein dokumentiert werden. Die Dokumentation der Positionen beziehungsweise der Positionsverläufe der Risse kann in Form der Abbildung der detektierten Risse auf das geometrische Modell erfolgen.
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In Abhängigkeit von diesen detektierten Rissparametern, das heißt deren Positionen und/oder Klassifikationen, kann dann zum Beispiel ein entsprechendes Signal ausgegeben werden und/oder ein weiterer Vorgang gesteuert werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die so dokumentierten Rissparameter zum Beispiel dazu verwendet werden, um Einstellparameter des Sinterverfahrens zu ändern beziehungsweise anzupassen. Die exakte Kenntnis der Risspositionen ermöglicht es nämlich vorteilhafterweise, die Parameter des Sinterverfahrens so anzupassen, dass ein erneut gefertigter, gleichartiger Gegenstand eine verminderte Wahrscheinlichkeit für das Auftreten solcher Risse aufweist.
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Die detektierten Risse können mithilfe einer geometrischen Koordinatentransformation auf das geometrische Modell, insbesondere das 3D-CAD-Modell, abgebildet werden. Mit den abgebildeten Daten sind die Risse digital in dem 3D-euklidischen geometrischen Raum bestimmt. Vorzugsweise werden die Risse nach Rissarten gefiltert, das heißt klassifiziert, und zwar vorzugsweise gemäß der beiden Rissklassen Mikrorisse und Makrorisse. Dabei kann eine definierte Grenze festgelegt sein, zum Beispiel für die Länge und/oder Tiefe eines solchen Risses, um entweder bei Unterschreiten dieser Grenze als Mikroriss klassifiziert zu werden und bei Überschreiten dieser Grenze als Makroriss. Eine solche Filterung der Rissarten beziehungsweise der Sortierung der Risse hinsichtlich ihrer Größe, insbesondere in diese beiden Kategorien Makrorisse und Mikrorisse, kann dabei nicht nur auf Basis der detektierten Risse durchgeführt werden, sondern zum Beispiel bereits für die auf Basis der Sintersimulation vorhergesagten Risse. Wie oben bereits erwähnt, erlaubt dies beispielsweise Bereiche, in welchen sehr kleine Risse, das heißt also Mikrorisse, vorhergesagt werden, zum Beispiel mit einem größeren Vergrößerungsfaktor aufzunehmen, um solche Mikrorisse besser detektieren zu können.
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Auch kann die Kenntnis der Rissart genutzt werden, zum Beispiel als Eingangsparameter für das Computer-Vision-Verfahren zur Analyse der Bilder, um die Detektionswahrscheinlichkeit zu erhöhen. Mit anderen Worten kann beim Computer-Vision-Verfahren hierdurch vorteilhafterweise vorgegeben werden, nach welcher Art von Rissen im aufgenommenen Bild gesucht werden soll beziehungsweise welche Art von Riss hier zu erwarten ist. Entsprechend können die Suchparameter des Computer-Vision-Verfahrens angepasst werden. Die Filterung beziehungsweise Klassifizierung der Risse nach ihrer Größe, seien es die tatsächlich detektierten Risse oder die vorhergesagten Risse, hat damit vielzählige Vorteile.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Inspektionseinrichtung zum Überprüfen eines mittels eines Sinterverfahrens gefertigten Gegenstands auf mögliche Fehler, wobei die Inspektionseinrichtung eine Bildaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen zumindest eines Bildes von zumindest einem Teil des Gegenstands aufweist und ein Überprüfungsmodul zum Überprüfen, ob ein Fehler des Gegenstands im zumindest einen aufgenommenen Bild zu erkennen ist. Weiterhin weist die Inspektionseinrichtung ein Vorhersagemodul auf, das dazu ausgebildet ist, vor dem Aufnehmen des zumindest einen Bildes eine Vorhersage betreffend einen möglichen Fehler des Gegenstands bereitzustellen und, zumindest falls eine vorbestimmte Voraussetzung erfüllt ist, in Abhängigkeit von der Vorhersage zumindest einen Aufnahmeparameter zu bestimmen, wobei die Inspektionseinrichtung dazu ausgebildet ist, das Aufnehmen des zumindest einen Bildes in Abhängigkeit von dem zumindest einen bestimmten Aufnahmeparameter mittels der Bildaufnahmeeinrichtung durchzuführen.
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Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und seine Ausgestaltungen beschriebenen Vorteile gelten in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Inspektionseinrichtung. Darüber hinaus ermöglichen die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und seinen Ausgestaltungen genannten Merkmale die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Inspektionseinrichtung durch weitere korrespondierende gegenständliche Merkmale. Entsprechend gehören zu der Erfindung auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Inspektionseinrichtung, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Inspektionseinrichtung hier nicht noch einmal beschrieben.
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Die Inspektionseinrichtung kann beispielsweise auch die oben genannte Positioniereinrichtung umfassen, die den Gegenstand in Abhängigkeit von zumindest einem bestimmten Aufnahmeparameter relativ zur Bildaufnahmeeinrichtung positioniert. Weiterhin kann das Vorhersagemodul zur Ausführung einer Computersimulation zur Simulation eines Sinterverfahrens oder kurz Sintersimulation ausgelegt sein.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Inspektionsseinrichtung zum Überprüfen eines mittels eines Sinterverfahrens gefertigten Gegenstands auf mögliche Fehler gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms zur Veranschaulichung eines ersten Teils eines Verfahrens zum Überprüfen eines gefertigten Gegenstands auf mögliche Fehler gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms zur Veranschaulichung eines zweiten Teils des Verfahrens zum Überprüfen des gefertigten Gegenstands gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 4 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms zur Veranschaulichung eines dritten Teils des Verfahrens zum Überprüfen des gefertigten Gegenstands gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Inspektionseinrichtung 10 zum Überprüfen eines mittels eines Sinterverfahrens gefertigten Gegenstands auf mögliche Fehler R gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Insbesondere kann die Inspektionseinrichtung 10 dazu verwendet werden, einen Gegenstand 12, wie zum Beispiel der in 2 dargestellte, welcher mittels eines 3D-Druckverfahrens gedruckt und nachträglich gesintert wurde, auf mögliche Risse R als Beispiel für solche Fehler oder Beschädigungen zu überprüfen. Als 3D-Druckverfahren kann zum Beispiel ein Binder-Jetting-Verfahren verwendet werden. Beim Binder-Jetting-Verfahren wird ein Bindemittel auf ein Pulverbett gedruckt, um die metallischen Ausgangspulverpartikel schichtweise zu verbinden. Das so hergestellte Bauteil wird als Grünteil bezeichnet. Solche Grünteile haben in der Regel eine hohe Porosität und besitzen daher keine guten Materialeigenschaften. Um diese mechanischen Eigenschaften von Grünteilen zu verbessern, werden sie nachträglich in einem Sinterofen gesintert. Dabei werden die Grünteile erhitzt. Bei der Sinterung treten Porositätsreduzierungen auf, wodurch der Gegenstand 12 schrumpft. Während dieses Schrumpfens können Risse R entstehen beziehungsweise gebildet werden. Die Rissbildungen können dabei aus verschiedenen Gründen auftauchen. Um Risse R zu vermeiden, können die Prozessparameter des Sinterverfahrens geeignet eingestellt und optimiert werden. Hierzu muss aber bekannt sein, wo genau Risse R am gefertigten Gegenstand 12 auftreten und insbesondere auch, wie diese Risse R beschaffen sind. Daraus können wiederum geeignete Parameter für das Sinterverfahren abgeleitet werden, um eine solche Rissbildung bei der Fertigung nachfolgender Bauteile zu verhindern oder zumindest in ihrem Ausmaß zu reduzieren.
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Durch die hier bereitgestellte Inspektionseinrichtung 10 wird es vorteilhafterweise ermöglicht, bei einem Gegenstand 12 entstandene Risse R zu detektieren, zu filtern, einzusortieren, zu dokumentieren und auf ein CAD-Modell abzubilden, insbesondere auf ein 3D-CAD-Modell. Zu diesem Zweck umfasst die Inspektionseinrichtung 10 zunächst eine Steuereinrichtung 14. Diese weist wiederum ein Vorhersagemodul 16 auf. Das Vorhersagemodul 16 stellt dabei eine Computersimulation des Sintervorgangs, mit welchem der Gegenstand 12 gefertigt wurde, bereit. Das Vorhersagemodul 16 ist also dazu ausgelegt, den Sintervorgang beziehungsweise den Sinterprozess, welchem der Gegenstand 12 unterzogen wurde, physikalisch zu simulieren. Auf Basis einer solchen Simulation können Bereiche des Gegenstands 12 identifiziert werden, in denen sich aller Wahrscheinlichkeit nach Risse R gebildet haben. Solche Bereiche mit Schädigungspotential werden auch Brennpunkte genannt. Derartige Brennpunkte des Gegenstands 12 werden also mittels der Simulation, welche vom Vorhersagemodul 16 ausgeführt wird, simuliert. Somit ist nun vorteilhafterweise bekannt, in welchem Bereich des Gegenstands 12 nun nach Beschädigungen, insbesondere Rissen R, gesucht werden sollte. Diese Suche erfolgt nun kamerabasiert. Zu diesem Zweck weist die Inspektionseinrichtung 10 eine Kamera 18 als Beispiel für eine Bildaufnahmeeinrichtung auf. Um nun vor allem gezielt Bilder B von den identifizierten Bereichen des Gegenstands 12 mit erhöhtem Beschädigungspotential aufzunehmen, ist es weiterhin vorgesehen, dass nicht die Kamera 18 selbst um den Gegenstand 12 bewegt wird, sondern stattdessen der Gegenstand 12 gemäß vorgegebener Perspektiven, aus welchen dieser Gegenstand 12 mittels der Kamera 18 aufgenommen werden soll, positioniert wird. Zu diesem Zweck umfasst die Inspektionseinrichtung 10 weiterhin eine Positioniereinrichtung, die in diesem Beispiel als Roboterarm 20 ausgebildet ist. Dieser Roboterarm 20 ist dazu ausgelegt, den Gegenstand 12 zu greifen und in unterschiedliche zu diesen Perspektiven korrespondierende Positionen relativ zur Kamera 18 zu bringen. Hierzu werden dem Roboterarm 20 zunächst vom Vorhersagemodul 16 Aufnahmeparameter P übermittelt, welche die Positionen und/oder Orientierungen definieren, in welche der Gegenstand 12 relativ zur Kamera 18 gebracht werden soll, um diesen Gegenstand 12 aus den in Abhängigkeit vom Ergebnis der Simulation festgelegten Aufnahmeperspektiven zu fotografieren. Mit anderen Worten werden vom Vorhersagemodul 16 zunächst in Abhängigkeit vom Ergebnis der Simulation, welche die Bereiche mit erhöhtem Beschädigungspotential des Gegenstands 12 identifiziert, diesen Bereichen entsprechende Aufnahmeperspektiven festgelegt. Insbesondere werden diese Perspektiven dabei so festgelegt, dass eine Bildaufnahme aus einer solchen Perspektive von diesem Gegenstand 12 einen solchen Bereich des Gegenstands 12 mit erhöhtem Schädigungspotential umfasst. Zu einer jeweiligen solchen Perspektive kann dann eine betreffende Position und Orientierung des Gegenstands 12 relativ zur Kamera 18 festgelegt werden und diese Positionen beziehungsweise Orientierungen in Form der Aufnahmeparameter P an den Greifarm beziehungsweise Roboterarm 20 übermittelt werden. Der Roboterarm 20 ist nun dazu ausgelegt, den Gegenstand 12 zeitlich sequentiell in diese mittels der Aufnahmeparameter P spezifizierten Positionen zu bringen. Nachdem der Roboterarm 20 den Gegenstand 12 in eine erste solche Position gebracht hat, wird von der Kamera 18 ein Bild vom Gegenstand 12 aufgenommen. Anschließend bringt der Roboterarm 20 den Gegenstand 12 gegebenenfalls in eine nächste mittels der Aufnahmeparameter P spezifizierte Position und die Kamera 18 nimmt wiederum ein Bild P vom Gegenstand 12 auf. Diese Vorgehensweise wird solange wiederholt, bis der Gegenstand 12 aus allen definierten Perspektiven fotografiert wurde.
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Dabei können die Aufnahmeparameter P nicht nur die Perspektive beziehungsweise korrespondierenden Positionen und/oder Orientierungen festlegen, sondern beispielsweise auch für die Kamera 18 einen Zoomfaktor. Optimal können durch die mittels dem Vorhersagemodul 16 ausgeführte Simulation auch vorhergesagt werden, welche Art von Rissen R zu erwarten ist, insbesondere ob Makrorisse oder Mikrorisse zu erwarten sind. Um Mikrorisse besser aus Bildern B extrahieren zu können, empfiehlt es sich hier, eine Bildaufnahme mit höherem Vergrößerungsfaktor zu wählen. Auch dies kann beispielsweise durch die Aufnahmeparameter P spezifiziert werden. Die von der Kamera 18 letztendlich aufgenommenen Bilder B werden weiterhin wieder an die Steuereinrichtung 14, insbesondere an ein Überprüfungsmodul 22, übermittelt. Dieses Überprüfungsmodul 22 ist dazu ausgelegt, die übermittelten Bilder B mittels Computervisionansätzen zu analysieren und darauf basierend Schädigungen, insbesondere Risse R, zu detektieren. Die detektierten Risse R können dann nachfolgend vom Überprüfungsmodul 22 an ein Auswertungsmodul 24 übermittelt werden. Dieses Auswertungsmodul 24 ist dazu ausgelegt, die detektierten Risse beispielsweise nach ihrer Größe zu filtern und zu sortieren und auch ein dreidimensionales geometrisches Modell des Gegenstands 12 abzubilden. Diese Abbildung kann mittels geometrischer Koordinatentransformation erfolgen. Das dreidimensionale geometrische Modell kann beispielsweise als 3D-CAD-Modell bereitgestellt sein. Dieses 3D-CAD-Modell kann beispielsweise das initial zur Fertigung des Gegenstands 12 bereitgestellte geometrische Modell darstellen. Mit anderen Worten kann als geometrisches Modell dasjenige geometrische Modell verwendet werden, welches bereits initial für den 3D-Druck des Gegenstands 12 verwendet wurde. Es muss also kein neues geometrisches Modell des Gegenstands 12 erstellt werden. Mit den auf dieses Modell abgebildeten Daten sind die Risse R digital in dem 3D-euklidischen geometrischen Raum bestimmt. Dadurch können Risse exakt in ihrer Position auf dem Gegenstand 12 dokumentiert werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn beispielsweise auf Basis dieses Ergebnisses E, welches letztendlich von der Steuereinrichtung 14 ausgegeben wird, insbesondere vom Auswertungsmodul 24, die Verfahrensparameter für das Sensorverfahren neu eingestellt werden sollen, um die Anzahl und/oder Größe von Rissen R in nachfolgend gefertigten Gegenständen zu reduzieren. Das Ergebnis E kann damit als 3D-CAD-Modell des Gegenstands 12 mit darauf abgebildeten positionskorrekten detektierten Rissen R ausgegeben werden, wobei weiterhin die jeweiligen Risse R zusätzlich hinsichtlich ihrer Größe in eine vorgegebene Anzahl verschiedener Gruppen eingestellt wurde.
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Im Übrigen können das Vorhersagemodul 16, das Überprüfungsmodul 22 sowie das Auswertungsmodul 24 Funktionsmodule darstellen, die zum Beispiel in Form von Software bereitgestellt sind. Diese müssen nicht notwendigerweise in einer gemeinsamen physischen Einrichtung verbaut sein. Beispielsweise können diese auch auf unterschiedlichen Rechnern beziehungsweise im Allgemeinen Steuereinheiten, auch räumlich voneinander separiert, laufen. Mit anderen Worten muss auch die Steuereinrichtung 14 selbst keine bauliche Einheit darstellen, sondern kann in ihrer Funktion auch auf mehrere bauliche Einheiten, die zum Beispiel jeweilige Steuergeräte umfassen können, aufgeteilt, und insbesondere auch räumlich verteilt sein.
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2, 3 und 4 zeigen jeweilige Teile eines Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Überprüfung eines mittels eines Sinterverfahrens gefertigten Gegenstands 12 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Verfahren beginnt zunächst in 2 mit dem Schritt S10, in welchem zunächst dieser gefertigte Gegenstand 12 bereitgestellt wird. Dieser kann zum Beispiel mit einem Binder-Jetting-Verfahren gedruckt und nachfolgend gesintert worden sein. Dieser Gegenstand 12 kann nun Fehler beziehungsweise Beschädigungen, zum Beispiel in Form von Rissen R, aufweisen. Diese sollen nun mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren detektiert und dokumentiert werden. Zu diesem Zweck wird zunächst in Schritt S12 eine Computersimulation ausgeführt, welche genau dieses Sinterverfahren, mit welchem der Gegenstand 12 gefertigt wurde, simuliert. Mit genau diesem Sinterverfahren ist hierbei so zu verstehen, dass die Verfahrens- und Prozessparameter, zum Beispiel Dauer, Temperatur oder ähnliches, als Eingangsparameter in diese Situation eingehen.
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Auf Basis einer solchen physikalischen Sintersimulation, welche in Schritt S12 simuliert wird, können Bereiche 12a, 12b, 12c, 12d des Gegenstands 12 mit Schädigungspotential identifiziert beziehungsweise vorhergesagt werden. Zu einem jeweiligen Bereich 12a, 12b, 12c, 12d kann zudem eine Aufnahmeperspektive P1, P2, P3, P4 festgelegt werden. Die Identifikation dieser Bereiche 12a, 12b, 12c, 12d mit Schädigungspotential sowie die Festlegung von korrespondierenden Aufnahmeperspektiven P1, P2, P3, P4 erfolgt dabei in Schritt S14. Weiterhin werden im Schritt S16 anschließend die diese Aufnahmeperspektiven P1, P2, P3, P4 definierenden Aufnahmeparameter P an einen Roboterarm 20 als Beispiel für eine Positioniereinrichtung übermittelt. Der Gegenstand 12 kann weiterhin in eine Kamerastation gebracht werden. Beispielsweise kann dieser Gegenstand 12 mittels eines Förderbands in eine solche Kamerastation transportiert werden. Sollen beispielsweise mehrere solcher Gegenstände 12 nacheinander auf mögliche Schädigungen wie zum Beispiel Risse hin untersucht werden, so können die jeweiligen Gegenstände 12, auf einem solchen Förderband platziert werden und damit nacheinander in die Kamerastation transportiert werden. In dieser Kamerastation befindet sich die zuvor beschriebene Kamera 18. Die Kamera 18 ist dabei mit dem Roboterarm 20 synchronisiert. Auch der Roboterarm 20 befindet sich in der Kamerastation. Mittels der Kamera 18 kann der Gegenstand 12 nun aus verschiedenen Blickwinkeln fotografiert werden. Dazu wird der Gegenstand 12 mittels des Roboterarms 20 in die korrespondierenden Positionen gebracht. Dies ist in 3 veranschaulicht. Hierbei bringt der Roboterarm 20 den Gegenstand 12 in Schritt S18 zuerst in eine erste Position X1. Diese erste Position X1 korrespondiert zum Beispiel zur mittels der Simulation festgelegten Aufnahmeperspektive P1. Der Schritt S18 wird insbesondere nach dem Schritt S16 ausgeführt. Ist nunmehr der Gegenstand 12 in diese erste Position X1 gebracht, so nimmt die mit dem Roboterarm 20 synchronisierte Kamera 18 ein Bild des Gegenstands 12 auf. Unter Synchronisation ist dabei insbesondere zu verstehen, dass die Kamera 18 darüber informiert wird, wann der Roboterarm 20 den Gegenstand 12 final positioniert hat, sodass nun eine Aufnahme von dieser Position X1 mittels der Kamera 18 gemacht werden kann. Hat die Kamera dann entsprechend eine solche Bildaufnahme B gemacht, so wird dies wiederum entsprechend dem Roboterarm 20 mitgeteilt, sodass dieser den Gegenstand 12 in eine neue Position X2 bringen kann, und so weiter. Mit anderen Worten wird also zunächst in Schritt S18 mittels des Roboterarms 20 der Gegenstand 12 in eine erste vorgegebene Position X1 gebracht, und nachfolgend nimmt die Kamera 18 ein Bild B in Schritt S20 vom Gegenstand 12 auf. Anschließend positioniert der Roboterarm 20 in Schritt S22 den Gegenstand 12 neu und bringt diesen entsprechend in die nächste vorgegebenen Position X2. Anschließend wird von der Kamera 18 in Schritt S24 wiederum ein Bild B vom Gegenstand 12 aufgenommen. Daraufhin erfolgt wiederum eine Neupositionierung des Gegenstands 12 in Schritt S26, sodass dieser in die nächste Position X3 gebracht wird, und in Schritt S28 nimmt die Kamera 18 wieder ein Bild vom Gegenstand 12 aus dieser neuen Aufnahmeperspektive auf. Im letzten Schritt S30 wird der Gegenstand 12 wieder in die nächste vorgegebene Position X4 gebracht, und die Kamera 18 macht wiederum ein Bild B vom Gegenstand 12 in dieser neuen Position X4 in Schritt S32. So kann also der Gegenstand 12 aus verschiedenen Blickwinkeln fotografiert werden, insbesondere den vorgegebenen Blickwinkeln. Nach jedem Bild B greift der Roboterarm 20 den Gegenstand, dreht und legt ihn gemäß einem neuen vorgegebenen Blickwinkel. Da der Roboterarm 20 mit der physikalischen Sintersimulation verbunden ist, in welcher Bereiche mit Schädigungspotential identifiziert werden, greift der Roboterarm 20 den Gegenstand 12 und dreht diesen gemäß dem nächsten vorgegebenen Blickwinkel, aus welchem der Gegenstand 12 zu fotografieren ist und aus welchem Risse R vermutlich zu sehen und zu erwarten sind. Diese Drehung und Neupositionierung findet dabei so lange statt, bis alle Brennpunkte abgedeckt und fotografiert sind. Im nachfolgenden Schritt S34, welcher in 4 illustriert ist, werden die aufgenommenen Bilder B mittels Computervision analysiert und eventuelle Schädigungen beziehungsweise Risse R detektiert. Exemplarisch sind hierbei vier Bilder B1, B2, B3, B4 aus unterschiedlichen Ansichten des Gegenstands 12 dargestellt. Auf Basis der ersten beiden Bilder B1, B2 können im vorliegenden Beispiel keine Risse detektiert werden. Auf Basis des dritten Bildes B3 werden zwei Risse R1, R2 detektiert, von denen einer einen Makroriss R1 darstellt und einer einen Mikroriss R2. Auch auf Basis des vierten Bildes B4 wird ein Riss R3, insbesondere ebenfalls ein Makroriss, detektiert. In Schritt S36 können die detektierten Risse R1, R2, R3 nun sortiert und gefiltert werden, insbesondere hinsichtlich ihrer Größe. Weiterhin werden die genauen Positionen der Risse R1, R2, R3 in Schritt S38 auf ein geometrisches 3D-Modell 26 des Gegenstands 12 abgebildet und damit dokumentiert. Diese Resultate können insbesondere ausgegeben werden, zum Beispiel einem Benutzer angezeigt werden und/oder einem weiteren System, zum Beispiel zur Anpassung der Sinterparameter, bereitgestellt werden und/oder zur Steuerung eines weiteren anschließenden Verfahrens genutzt werden.
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Zusammenfassend kann man sagen, dass auf Basis von Simulationsergebnissen der Simulation Bereiche mit Schädigungsgefahr erkannt werden können, sogenannte Brennpunkte, die dann wiederum die Ansichten für den Roboterarm 20 definieren, in welche dieser den Gegenstand 12 aus Sicht der Kamera 18 bringen soll. Dieser Roboterarm 20 hebt die Teile, das heißt die jeweiligen Gegenstände 12, auf und bringt sie in die benötigten Fotoansichten, aus welchen sie von der Kamera 18 fotografiert werden. Mittels Computer Vision werden dann mögliche Risse R detektiert, die wiederum sortiert und gefiltert werden und in ihrer genauen Position auf ein 3D-Modell 26 abgebildet und dokumentiert werden.
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Insgesamt wird es vorteilhafterweise durch die Erfindung ermöglicht, Risse zu filtern und nach Rissarten zu sortieren, insbesondere Mikro- und Makrorisse. Ermöglicht wird dies durch Simulations- und Bilderkennungsergebnisse. Zudem können die Risse digital in dem 3D-euklidischen geometrischen Raum abgebildet werden. Somit können durch ein solches Verfahren besonders schnell gedruckte Gegenstände dokumentiert werden, Risse und Schädigungen genau und automatisch detektiert werden, Risse gefiltert und nach Rissarten sortiert werden und zudem die Risse digital im 3D-euklidschen geometrischen Raum abgebildet werden. Neben vielzähliger vorteilhafter Anwendungsmöglichkeiten in der Automobilindustrie ergeben sich hieraus auch zahlreiche vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten außerhalb der Automobilbranche, insbesondere in allen Bereichen, welche sich mit der additiven Fertigung von Gegenständen beschäftigen. Das Verfahren lässt sich auch im Bereich der Pulvermetallurgie und der MIM(Metal Injection Molding)-Industrie anwenden. Ebenfalls die Luft- und Raumfahrtindustrie sowie Medizintechnik können potentielle weitere Anwendungsgebiete darstellen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Inspektionseinrichtung
- 12
- Gegenstand
- 12a
- Bereich mit Beschädigungspotential
- 12b
- Bereich mit Beschädigungspotential
- 12c
- Bereich mit Beschädigungspotential
- 12d
- Bereich mit Beschädigungspotential
- 14
- Steuereinrichtung
- 16
- Vorhersagemodul
- 18
- Kamera
- 20
- Roboterarm
- 22
- Überprüfungsmodul
- 24
- Auswertungsmodul
- 26
- Modell
- B
- Bild
- B1
- Bild
- B2
- Bild
- B3
- Bild
- B4
- Bild
- E
- Ergebniss
- P
- Aufnahmeparameter
- P1
- Aufnahmeperspektive
- P2
- Aufnahmeperspektive
- P3
- Aufnahmeperspektive
- P4
- Aufnahmeperspektive
- R
- Riss
- R1
- Riss
- R2
- Riss
- R3
- Riss
- X1
- Position
- X2
- Position
- X3
- Position
- X4
- Position
- S10
- Schritt
- S12
- Schritt
- S14
- Schritt
- S16
- Schritt
- S18
- Schritt
- S20
- Schritt
- S22
- Schritt
- S24
- Schritt
- S26
- Schritt
- S28
- Schritt
- S30
- Schritt
- S32
- Schritt
- S34
- Schritt
- S36
- Schritt
- S38
- Schritt
