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Die Erfindung betrifft einen Kalibrierkörper zum Kontrollieren und Justieren einer optischen Messeinrichtung zum Prüfen von Objekten, die eine diffus streuende Oberfläche haben. Bei derartigen Objekten handelt es sich insbesondere um Reifen.
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Reifen werden zur Qualitätskontrolle und zur Reduzierung von Sicherheitsrisiken einer Werkstoffprüfung mittels einer Prüfvorrichtung unterzogen, die es ermöglicht, fehlerhafte Stellen, so genannte Fehlstellen, zu erkennen. Vor allem dann, wenn es sich um benutzte Reifen handelt, die runderneuert werden sollen, wird in der Regel eine zerstörungsfreie Werkstoffprüfung angewendet, die eine vergleichsweise schnelle Reihenuntersuchung gewährleistet. Häufig anzutreffen in der industriellen Praxis sind optische Messverfahren, wie zum Beispiel die Holographie oder die auch als Speckle-Pattern-Shearing-Interferometrie bezeichnete Shearographie. Derartige Prüfvorrichtungen sind beispielsweise aus
DE 102006015123 A1 oder
DE 10019387 A1 bekannt.
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Die Prüfung der Reifen erfolgt meist in automatisierten Anlagen. Hierbei wird der Reifen in die Prüfkammer automatisiert transportiert und mittels eines Prüfverfahrens geprüft. Beispielsweise bei einem Prüfverfahren basierend auf Shearographie erfasst die zur Prüfung vorgesehene Messeinrichtung mehrmals einen Teilbereich des Reifens in verschiedenen Prüfdurchläufen und vergleicht diese anschließend, um Fehlstellen zu erkennen.
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Bevor eine derartige Prüfung durchgeführt werden kann, muss die Messeinrichtung der Prüfvorrichtung kalibriert werden.
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Zur Verifizierung der Funktionalität der Prüfvorrichtung, insbesondere der Grundeinstellung der Messeinrichtung, wird die Anlage angehalten und ein Prüfblock mit bekannten, definierten Fehlstellen in die Prüfvorrichtung eingelegt und geprüft. Die erfassten Fehlstellen werden anschließend mit den bekannten, definierten Fehlstellen abgeglichen. Anhand der Abweichung zwischen den beiden Fehlstellen werden die Parameter der Prüfvorrichtung verifiziert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kalibrierkörper zum Kontrollieren und Justieren einer optischen Messeinrichtung zum Prüfen von Objekten, die eine diffus streuende Oberfläche haben, zu schaffen, der einfach herzustellen ist und eine praxisgerechte Handhabung gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird durch einen Kalibrierkörper gemäß Anspruch 1 und einem Kalibrierverfahren nach Anspruch 17 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kalibrierkörpers werden in den Ansprüchen 2 bis 16 definiert.
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Der erfindungsgemäße Kalibrierkörper ist durch einen Träger gekennzeichnet, der eine Oberseite und eine der Oberseite abgewandte Unterseite hat und aus einem Trägermaterial besteht, das eine vorgegebene Dicke hat. Der Träger weist an der Oberseite wenigstens eine Kalibriermarke und an der Unterseite eine von einer ablösbaren Abdeckung bedeckte Klebeschicht auf. Der Träger ist nach Entfernen der Abdeckung mittels der Klebeschicht an der Oberfläche eines zu prüfenden Objekts temporär anbringbar.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass durch die Ausgestaltung des Kalibrierkörpers in Art eines Aufklebers sich eine einfache Herstellung ergibt. Der Kalibrierkörper kann etwa auf einen zu prüfenden Reifen aufgeklebt werden und die den Reifen prüfende Messeinrichtung somit kalibriert werden. Eine einfache und praxisgerechte Handhabung ist damit sichergestellt.
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Ferner muss eine Anlage mit einer Prüfvorrichtung zum Kontrollieren und Justieren einer optischen Messeinrichtung nicht angehalten werden. Vielmehr kann der Kalibriervorgang in einem Prüfvorgang integriert werden.
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Vorteilhaft ist zur Berechnung einer Größe, insbesondere der Länge, der mittels der optischen Messvorrichtung erfassten Kalibriermarke ein Abbildungsmaßstab hinterlegt, wobei der Abbildungsmaßstab mittels der erfassten Kalibriermarke kontrollierbar und justierbar ist.
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Insbesondere wird es mittels des erfindungsgemäßen Kalibrierkörpers ermöglicht, dass ein Abbildungsmaßstab genau justiert werden kann. Dies ist vor allem dadurch möglich, dass der Kalibrierkörper direkt auf dem zu prüfenden Objekt, beispielsweise dem Reifen, aufgebracht wird. Die Maße der Kalibriermarke sind hierbei als Solldaten gespeichert. In einem Abgleich der gespeicherten Maße der Kalibriermarke zu den mittels der optischen Messeinrichtung erfassten Maße der Kalibriermarke kann somit die Einstellung der optischen Messeinrichtung kontrolliert und, insofern eine Abweichung ermittelt wird, justiert werden.
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Die Kontrolle des Abbildungsmaßstabs erfolgt beispielsweise indem die mittels der optischen Messvorrichtung erfassten Kalibriermarke mit einer gespeicherten Information zu den Maßen, wie beispielsweise der Länge, abgeglichen werden. Bei einer Differenz in der Länge zwischen der mittels der optischen Messvorrichtung erfassten Kalibriermarke und den gespeicherten Solldaten zu der Länge einer Kalibriermarke, wird die Einstellung zu dem Abbildungsmaßstab der optischen Messvorrichtung derart justiert, dass die gemessene Länge der Markiervorrichtung den Solldaten zu der Länge der Kalibriermarke entspricht. Da der Kalibrierkörper direkt auf einem zu prüfenden Objekt aufgebracht werden kann, kann das Kalibrierverfahren auch während eines laufend Prüfverfahrens kontrolliert und gegebenenfalls justiert werden.
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Die Kalibriermethode mittels eines separaten Prüfblocks weist hingegen den Nachteil gegenüber einem direkt auf dem zu prüfenden Objekt aufgebrachten Kalibriermarke auf, dass sich die Kalibriermarke, die auf dem Prüfblock aufgebracht ist, nicht in gesicherter Weise auf der gleichen Ebene zu dem zu prüfenden Objekt befindet. Eine Abweichung in der Höhe der Ebene führt zu unterschiedlichen Distanzen zwischen dem Prüfblock und der optischen Messeinrichtung und zwischen dem zu prüfenden Objekt und der optischen Messeinrichtung. Die unterschiedlichen Distanzen zu der optischen Messeinrichtung führen folglich in bekannter Weise dazu, dass durch einen Pixel mittels der optischen Messeinrichtung ein unterschiedlich großer Bereich erfasst wird. Entsprechend kann hierbei die optische Messeinrichtung nicht genau kontrolliert und justiert werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Kalibrierkörpers wird das Trägermaterial aus der Gruppe gewählt, die Papier, Karton, Kunststoff, insbesondere PE, PP, PVC, PET und Polyolefine, und Gummi umfasst. Diese Trägermaterialien weisen den Vorteil auf, dass diese an die Kontur der Oberfläche eines Reifens angepasst werden können. Folglich kann die Unterseite der Kalibriermarke flächig auf der Oberfläche des zu prüfenden Objekts aufliegen und einen vollständige Verbindung der Klebeschicht mit dem zu prüfenden Objekt ermöglichen.
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Vorzugsweise ist das Trägermaterial eine Folie.
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Vorzugsweise ist das Trägermaterial an der Oberseite des Trägers mit der wenigstens einen Kalibriermarke bedruckt, wobei vorzugsweise ein Thermotransferdruck- oder Thermodirektdruck-verfahren verwendet wird.
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Vorzugsweise ist die Oberseite des Trägers in einer dunklen Farbe, vorzugsweise Schwarz, gedruckt ist, wobei die wenigstens eine Kalibriermarke in einer hellen Farbe, vorzugsweise Weiß, gedruckt ist, um einen hohen Kontrast sicherzustellen.
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Bevorzugt besteht die Abdeckung aus einem Material, das aus der Gruppe gewählt wird, die Papier, Karton, Kunststoff, insbesondere PE, PP, PVC, PET und Polyolefine, und Gummi umfasst.
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Vorzugsweise umfasst die Abdeckung eine Silikonschicht umfasst, die an der Klebeschicht anliegt.
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Bevorzugt beträgt die Dicke des Trägermaterials zwischen 100 µm und 500 µm, vorzugsweise zwischen 150 µm und 250 µm.
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Es hat sich herausgestellt, dass durch die geringe Dicke des Trägermaterials, die Prüfung des Bereichs unter dem Reifen nur geringfügig beeinflusst wird, sodass das Messergebnis durch den Kalibrierkörper nur unwesentlich beeinflusst wird.
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Bevorzugt hat der Träger eine Breite, die zwischen 3 cm und 50 cm, vorzugsweise zwischen 5 cm und 20 cm, beträgt, und eine Länge, die zwischen 3 cm und 50 cm, vorzugsweise zwischen 5 cm und 20 cm, beträgt.
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In der Praxis hat sich herausgestellt, dass diese vorgeschlagenen Größen eine ausreichende Kalibrierung ermöglichen und zugleich das Messergebnis zu dem Reifen nur gering beeinflussen.
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Bevorzugt weist der Kalibrierkörper eine vorzugsweise transparente Übertragungsfolie auf, welche die wenigstens eine Kalibriermarke an der Oberseite des Trägers abdeckt. Vorzugsweise ist die Übertragungsfolie von der der Oberseite des Trägers ablösbar.
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Die Übertragungsfolie ermöglicht, dass die Oberfläche des Trägers während der Lagerung nicht beschädigt wird. Denn Ablagerungen auf dem Träger, wie Fette, oder mechanische Beschädigungen, wie Kratzer, können dazu führen, dass die Oberfläche Spiegelungen aufweist und dadurch die Messeinrichtung die Kalibriermarken nicht ausreichend erkennt.
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Bevorzugt weist der Kalibrierkörper eine Vielzahl an Kalibriermarken auf, die unterschiedliche Längenmaße angeben.
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Bevorzugt umfasst die Vielzahl an Kalibriermarken eine senkrechte Kalibriermarke und eine waagerechte Kalibriermarke. Die waagerechte Kalibriermarke ist in einem definierten Winkel zu der senkrechten Kalibriermarke angeordnet. Der Winkel hat vorzugsweise 90°.
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Vorteilhaft umfasst die Vielzahl an Kalibriermarken eine dritte senkrechte Kalibriermarke und eine die dritte senkrechte Kalibriermarke mittig kreuzende erste waagerechte Kalibriermarke. Die dritte senkrechte Kalibriermarke und die erste waagerechte Kalibriermarke haben jeweils zwei Endbereiche. An den Endbereichen der dritten senkrechten Kalibriermarke sind jeweils eine waagerecht verlaufende Kalibriermarke angeordnet. An den Endbereichen der ersten waagerechten Kalibriermarke sind jeweils eine senkrecht verlaufende Kalibriermarke angeordnet.
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Ein Endbereich erstreckt sich jeweils vom Ende der Kalibriermarke bis zur Mitte. Vorzugsweise erstreckt sich der Endbereich jeweils vom Ende der Kalibriermarke bis zu einem Viertel der gesamten Länge der Kalibriermarke. Am bevorzugtesten befindet sich der Endbereich im Wesentlichen am Ende der Kalibriermarke.
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Vorzugsweise ist die dritte senkrechte Kalibriermarke länger als die in den Endbereichen der dritten waagerechte Kalibriermarke angeordneten senkrechten Kalibriermarken.
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Vorzugsweise ist die erste waagerechte Kalibriermarke länger als die in den Endbereichen der ersten senkrechten Kalibriermarke angeordneten waagerechten Kalibriermarken.
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Des Weiteren wird ein erfindungsgemäßes Kalibrierverfahren einer Prüfvorrichtung zum shearographischen Prüfen von Reifen mit einer diffus streuenden Oberfläche vorgeschlagen. Die Prüfvorrichtung umfasst einen Kalibrierkörper, eine Messeinrichtung und eine Steuervorrichtung mit einer Speichereinheit. Der Kalibrierkörper weist wenigstens eine Kalibriermarke auf und ist insbesondere wie zuvor beschrieben ausgebildet. Auf der Speichereinheit sind Solldaten zu der Kalibriermarke gespeichert. Das Kalibrierverfahren weist die folgenden Schritte auf. Schritt a) Aufbringen des Kalibrierkörpers auf der Oberfläche. Schritt b) Erfassen der wenigstens einen Kalibriermarke mittels der Messeinrichtung. Schritt c) Ermitteln von Abweichungen zwischen der erfassten Kalibriermarke mit den gespeicherten Solldaten zu der Kalibriermarke mittels der Steuervorrichtung und Schritt d) Justieren der Messeinrichtung anhand der ermittelten Abweichungen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass dies in einem laufenden Prüfverfahren durchgeführt werden kann. Hierbei wird es ermöglicht, dass ein direkter Bezug zu dem zu prüfenden Reifen ermöglicht wird. Es ist besonders vorteilhaft, dass der Kalibrierkörper direkt auf der zu prüfenden Oberfläche aufgebracht wird. Dadurch kann die Messeinrichtung derart kalibriert werden, dass der zu prüfende Bereich des Reifens mit einer genauen Maßangabe versehen werden kann. Denn bei variierenden Abständen der Oberfläche zu der Messeinrichtung variiert auch die Größe der Darstellung der erfassten Abbildungen. Insofern kann mittels eines auf dem Reifen aufgebrachten Kalibrierkörpers die Größe des Kalibrierkörpers und somit auch die Größe dieses Bereichs des Reifens in einfacher, schneller und genauen Weise ermittelt werden.
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Unter Justieren der Messeinrichtung ist zu verstehen, dass die Messeinrichtung derart eingestellt wird, dass die Größe der mittels der optischen Messeinrichtung erfassten Kalibriermarke der in den Solldaten gespeicherten Größe zu der Kalibriermarke entspricht. Folglich wird hierbei Abbildungsmaßstab justiert.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In den das Ausführungsbeispiel wiedergebenden schematischen Zeichnungen zeigen im Einzelnen:
- 1 eine perspektivische Ansicht des Kalibrierkörpers;
- 2 eine Draufsicht auf den Kalibrierkörper gemäß Anspruch 1 in einer ersten Ausführungsform;
- 3 eine Draufsicht auf den Kalibrierkörper gemäß Anspruch 1 in einer zweiten Ausführungsform;
- 4 einen Reifen mit einem Kalibrierkörper und
- 5 einen Kalibrierkörper mit einer Abdeckung und einer Übertragungsfolie.
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1 und 2 zeigen einen Kalibrierkörper in einer ersten Ausführungsform zum Kontrollieren und Justieren einer optischen Messeinrichtung 30. Die Messeinrichtung 30 dient zum Prüfen von Objekten, wie beispielsweise einen Reifen 20 für ein Fahrzeug.
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Der Kalibrierkörper weist einen Träger 10 mit einer Oberseite 11 und einer der Oberseite 11 abgewandten Unterseite 12 auf. Der Träger 10 hat eine vorgegebene Dicke d und erstreckt sich über eine Länge l und einer Breite b. Der Kalibrierkörper der ersten Ausführungsform hat eine Länge l von 150 mm und eine Breite b von 105 mm.
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Die Oberseite 11 des Trägers 10 weist eine erste senkrechte Kalibriermarke 13a, eine zweite senkrechte Kalibriermarke 13b, eine dritte senkrechte Kalibriermarke 13c, eine vierte senkrechte Kalibriermarke 13d, eine fünfte senkrechte Kalibriermarke 13e, eine erste waagerechte Kalibriermarke 14a, eine zweite waagerechte Kalibriermarke 14b, eine dritte waagerechte Kalibriermarke 14c und eine vierte waagerechte Kalibriermarke 14d auf.
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Jede Kalibriermarke 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 14a, 14b, 14c, 14d besteht aus einer geraden, gleichmäßig breiten Linie mit einer Linienstärke von 1 mm.
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Die Kalibriermarken13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 14a, 14b, 14c, 14d weisen ferner einen hohen farblichen Kontrast zur Oberseite 11 des Trägers 10 auf.
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Die waagerechte Erstreckung verläuft vorzugsweise entlang der Länge des Trägers und die senkrechte Erstreckung verläuft vorzugsweise entlang der Breite des Trägers.
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Die waagerecht verlaufenden Kalibriermarken 14a, 14b, 14c, 14d und die senkrecht verlaufenden Kalibriermarken 13a, 13b, 13c, 13d, 13e sind in einem definierten Winkel zueinander angeordnet. Der Winkel beträgt vorzugsweise 90°.
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Die Anordnung der ersten waagerechten Kalibriermarke 14a und der dritten senkrechten Kalibriermarke 13c bildet ein Kreuz. Die erste waagerechte Kalibriermarke 14a erstreckt sich über 140±0,5% mm und die dritte senkrechte Kalibriermarke 13c erstreckt sich über 100±0,5% mm. An den jeweiligen Endbereichen der ersten waagerechten Kalibriermarke 14a und der dritten senkrechten Kalibriermarke 13c ist jeweils eine im Lot zur jeweiligen Kalibriermarke 14a, 13c angeordnete weitere Kalibriermarke 13a, 13e, 14b, 14d angeordnet. Der Endbereich erstreckt sich jeweils bis zur Mitte der jeweiligen Kalibriermarke. Die erste senkrechte Kalibriermarke 13a und die fünfte senkrechte Kalibriermarke 13e erstrecken sich über 40±1 % mm. Die zweite waagerechte Kalibriermarke 14b und die vierte waagerechte Kalibriermarke 14d erstrecken sich über 20±1% mm.
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Zwischen der ersten senkrechten Kalibriermarke 13a und der dritten senkrechten Kalibriermarke 13c ist mittig eine zweite senkrechte Kalibriermarke 13b angeordnet. Zwischen der dritten senkrechten Kalibriermarke 13c und der fünften senkrechten Kalibriermarke 13e ist mittig eine vierte senkrechte Kalibriermarke 13d angeordnet. In einer bevorzugten Variante der ersten Ausführungsform ist zwischen der ersten waagerechten Kalibriermarke 14a und der zweiten waagerechten Kalibriermarke 14b mittig eine dritte waagerechte Kalibriermarke 14c angeordnet.
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3 zeigt einen Kalibrierkörper in einer zweiten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform ist im Wesentlichen gleich zu der ersten Ausführungsform. Funktionsgleiche Merkmale der ersten und zweiten Ausführungsform sind demnach mit den gleichen Bezugszeichen versehen, können jedoch Unterschiede in der Größe aufweisen.
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Der Kalibrierkörper der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich zu dem Kalibrierkörper der ersten Ausführungsform dadurch, dass zwischen den an den jeweiligen Enden der ersten waagerechten Kalibriermarke 14a und der dritten senkrechten Kalibriermarke 13c angeordneten Kalibriermarken 13a, 13e, 14b, 14d keine weiteren Kalibriermarken angeordnet sind.
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Der Kalibrierkörper der zweiten Ausführungsform hat eine Länge l von 80 mm und eine Breite b von 60 mm
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Ferner erstrecken sich die erste waagerechte Kalibriermarke 14a über 75±1% mm und die dritte senkrechte Kalibriermarke 13c über 55±1% mm. An den jeweiligen Enden der ersten waagerechten Kalibriermarke 14a und der dritten senkrechten Kalibriermarke 13c ist jeweils eine im Lot zur jeweiligen Kalibriermarke 14a, 13c angeordnete weitere Kalibriermarke 13a, 13e, 14b, 14d angeordnet. Die erste senkrechte Kalibriermarke 13a und die fünfte senkrechte Kalibriermarke 13e erstrecken sich über 30±1% mm. Die zweite waagerechte Kalibriermarke 14b und die vierte waagerechte Kalibriermarke 14d erstrecken sich über 20±1% mm.
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4 zeigt einen Reifen 20 mit einer Seitenwand, die eine Oberfläche 21 aufweist. Auf der Oberfläche 21 ist der Kalibrierkörper aufgeklebt, so dass dieser von einer Messeinrichtung 30 erfasst werden kann.
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5 zeigt den Träger 10 des Kalibrierkörpers mit einer auf der Oberseite 11 angeordneten Übertragungsfolie 17 und einer auf der Unterseite 12 angeordneten Klebeschicht 15. Der Träger 10 ist auf einer Abdeckung 16 mit einer Silikonschicht 16a angeordnet. Die Silikonschicht 16a ist auf der den Träger 10 zuweisenden Seite angeordnet.
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Zum Kalibrieren der Messeinrichtung 30 einer Prüfvorrichtung von Reifen 20 wird in einem ersten Schritt der Kalibrierkörper auf die Oberfläche 21 des Reifens aufgebracht. Anschließend wird der Kalibrierkörper mittels der optischen Messeinrichtung 30 erfasst. Die erfassten Messerergebnisse werden an eine Steuervorrichtung 40 mit einer Speichereinheit 41 übergeben. Die Steuervorrichtung 40 ermittelt eine Abweichung zwischen der berechneten Größe der Kalibriermarken 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 14a, 14b, 14c, 14d aus den erfassten Messergebnissen anhand des hinterlegten Abbildungsmaßstabs und der in den Solldaten gespeicherten Größe der Kalibriermarken 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 14a, 14b, 14c, 14d. Anschließend wird der Abbildungsmaßstab dahingehend justiert, dass die erfasste Größe der Kalibriermarken 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 14a, 14b, 14c, 14d der in den Solldaten gespeicherten Größe der Kalibriermarken 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 14a, 14b, 14c, 14d entspricht.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Träger
- 11
- Oberseite
- 12
- Unterseite
- 13a, b, c, d, e
- Kalibriermarke
- 14a, b, c, d, e
- Kalibriermarke
- 15
- Klebeschicht
- 16
- Abdeckung
- 16a
- Silikonschicht
- 17
- Übertragungsfolie
- 20
- Reifen
- 21
- Oberfläche
- 30
- Messeinrichtung
- 40
- Steuervorrichtung
- 41
- Speichereinheit
- d
- Dicke
- b
- Breite
- l
- Länge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006015123 A1 [0002]
- DE 10019387 A1 [0002]
