DE102022124061A1 - System and method for the optical inspection of at least one feature of at least one object with a reflective surface and a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein System (18) zur optischen Prüfung wenigstens eines Merkmals wenigstens Objekts (15) mit einer reflektierenden Oberfläche, aufweisend eine Detektionseinrichtung (20), die eingerichtet ist, Lichtstrahlen (26), die von einer der Detektionseinrichtung (20) abgewandten Oberfläche des Objekts (15) reflektiert werden, zu erfassen und Bilddaten zu erzeugen, und eine Datenverarbeitungseinrichtung (22), die eingerichtet ist, die Bilddaten hinsichtlich des Merkmals auszuwerten. Des Weiteren ein Verfahren zur optischen Prüfung wenigstens eines Objekts mit einer reflektierenden Oberfläche mittels eines derartigen Systems, ein Computerprogrammprodukt sowie ein Fahrzeug.The invention relates to a system (18) for the optical inspection of at least one feature of at least one object (15) with a reflecting surface, having a detection device (20) which is set up to emit light beams (26) from a surface facing away from the detection device (20). of the object (15) are reflected and to generate image data, and a data processing device (22) which is set up to evaluate the image data with regard to the feature. Furthermore, a method for optically inspecting at least one object with a reflective surface using such a system, a computer program product and a vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur optischen Prüfung wenigstens eines Merkmals wenigstens eines Objekts mit einer reflektierenden Oberfläche. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur optischen Prüfung wenigstens eines Objekts mit einer reflektierenden Oberfläche mittels eines derartigen Systems, ein Computerprogrammprodukt sowie ein Fahrzeug.The invention relates to a system for the optical inspection of at least one feature of at least one object with a reflective surface. The invention further relates to a method for the optical inspection of at least one object with a reflective surface using such a system, a computer program product and a vehicle.
Im Fahrzeugbau ist es bekannt, Karosserieteile durch Verschweißen miteinander zu verbinden. Die Schweißpunkte müssen hinsichtlich ihrer Qualität überprüft werden, um den Sicherheitsanforderungen zu genügen.In vehicle construction, it is known to connect body parts to one another by welding. The welding points must be checked for quality in order to meet safety requirements.
Zur Prüfung der Schweißpunkte ist es bekannt, eine optische Qualitätsprüfung mittels Kameratechnik und geeigneter, auf künstlicher Intelligenz basierender Computeralgorithmen durchzuführen. Dazu wird ein Bild der zu bewertenden Schweißverbindung aufgenommen, welches dann mittels des Computeralgorithmus ausgewertet wird. Dies erfordert Kameras an allen relevanten Positionen, da Schweißpunkte an einer Karosserie von beiden Seiten bewertet werden müssen. Dadurch muss an beiden Seiten der Schweißverbindung jeweils eine Kamera installiert werden, um Bilder aufzunehmen. Die beidseitige Zugänglichkeit zur Bildaufnahme erfordert jedoch Platz und zusätzliche Hardware, was mit Kosten und technischen Restriktionen verbunden ist.To inspect the weld spots, it is known to carry out an optical quality inspection using camera technology and suitable computer algorithms based on artificial intelligence. To do this, an image of the welded joint to be evaluated is taken, which is then evaluated using the computer algorithm. This requires cameras at all relevant positions, as weld points on a body have to be evaluated from both sides. This means that a camera must be installed on both sides of the welded joint in order to take images. However, accessibility from both sides for image capture requires space and additional hardware, which is associated with costs and technical restrictions.
Aus
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodutk sowie ein Fahrzeug zu schaffen, die eine kostengünstige optische Prüfung eines Merkmals eines Objekts ermöglichen.The present invention is based on the object of creating a system, a method, a computer program product and a vehicle that enable a cost-effective optical inspection of a feature of an object.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6, ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vorgeschlagen.To solve the problem, a system with the features of claim 1, a method with the features of claim 6, a computer program product with the features of claim 7 and a vehicle with the features of claim 8 are proposed.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Systems sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous configurations of the system are the subject of the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein System zur optischen Prüfung wenigstens eines Merkmals wenigstens eines Objekts mit einer reflektierenden Oberfläche, insbesondere zur computergestützten optischen Prüfung wenigstens eines Merkmals wenigstens Objekts mit einer reflektierenden Oberfläche vorgeschlagen. Das System weist eine Detektionseinrichtung, die eingerichtet ist, Lichtstrahlen, die von einer der Detektionseinrichtung abgewandten Oberfläche des Objekts reflektiert werden, zu erfassen und Bilddaten zu erzeugen, und eine Datenverarbeitungseinrichtung, die eingerichtet ist, die Bilddaten hinsichtlich des Merkmals auszuwerten, auf.According to a first aspect of the invention, a system for optical testing of at least one feature of at least one object with a reflective surface, in particular for computer-aided optical testing of at least one feature of at least one object with a reflective surface, is proposed. The system has a detection device that is set up to detect light rays that are reflected from a surface of the object facing away from the detection device and to generate image data, and a data processing device that is set up to evaluate the image data with regard to the feature.
Das System ermöglicht die Beurteilung eines Merkmals, insbesondere hinsichtlich der Qualität des Merkmals nur auf Basis der Reflexionen einer Oberfläche eines Objekts. Dadurch muss nur noch eine Detektionseinrichtung an den Stellen installiert werden, die den indirekten Blick auf die Reflexion eine Rückseite des Objekts erfasst. Infolgedessen ist somit weniger Hardware zur optischen Beurteilung eines Objekts erforderlich, so dass die Kosten des Systems reduziert sind.The system enables the assessment of a feature, in particular with regard to the quality of the feature, based only on the reflections of a surface of an object. This means that only one detection device needs to be installed at the points that captures the indirect view of the reflection on the back of the object. As a result, less hardware is required to visually assess an object, so that the cost of the system is reduced.
Unter einem Objekt wird vorliegend eine Schraubverbindung, eine Schweißverbindung und/oder eine Lötverbindung verstanden. Unter einem Merkmal des Objekts wird vorliegend die Vollständigkeit der Schweiß-, Schraub- und/oder Lötverbindung und/oder eine Qualität der Schweiß-, Schraub- und/oder Lötverbindung, das heißt, die Schweiß-, Schraub- und/oder Lötverbindung wird in Hinblick auf Unterbrechungen, Form und Breite überprüft, verstanden. Unter der der Detektionseinrichtung abgewandten Oberfläche des Objekts wird vorliegend eine Rückseite des Objekts verstanden, welche von der Detektionseinrichtung abgewandt ist.In the present case, an object is understood to mean a screw connection, a welded connection and/or a soldered connection. In the present case, a feature of the object is the completeness of the welded, screwed and/or soldered connection and/or a quality of the welded, screwed and/or soldered connection, that is, the welded, screwed and/or soldered connection is in checked and understood with regard to breaks, shape and width. In the present case, the surface of the object facing away from the detection device is understood to mean a back side of the object, which faces away from the detection device.
Die von der Detektionseinrichtung erfassten Lichtstrahlen können Lichtstrahlen im sichtbaren Spektralbereich sein, das heißt, Lichtstrahlen mit einer Wellenlänge zwischen 400 nm und 700 nm.The light rays detected by the detection device can be light rays in the visible spectral range, that is, light rays with a wavelength between 400 nm and 700 nm.
Wenn wenigstens ein Merkmal einer Vielzahl an Objekte mittels des optischen Systems geprüft werden soll, so kann entweder die Detektionseinrichtung derart positioniert werden, dass diese alle von den der Detektionseinrichtung abgewandten Oberflächen der Objekte reflektierten Lichtstrahlen erfasst, oder es können mehrere Detektionseinrichtungen vorgesehen sein, wobei jeweils eine Detektionseinrichtung die von der Rückseite dieses Objekts reflektierten Lichtstrahlen erfasst.If at least one feature of a large number of objects is to be checked using the optical system, either the detection device can be positioned in such a way that it detects all light rays reflected from the surfaces of the objects facing away from the detection device, or several detection devices can be provided, each a detection device detects the light rays reflected from the back of this object.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Detektionseinrichtung mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbunden. Hierzu kann die Detektionseinrichtung über ein Kabel oder über eine Funkverbindung, beispielsweise über WLAN, mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbunden sein. Die Detektionseinrichtung erzeugt auf Basis der erfassten, von der pastösen Masse emittierten Lichtstrahlen Bilddaten und übermittelt diese an die Datenverarbeitungseinrichtung. Hierzu kann die Detektionseinrichtung eine Schnittstelle aufweisen, welche mit der Datenverarbeitungseinrichtung beispielsweise über ein Kabel oder eine Funkverbindung verbunden sein kann.In an advantageous embodiment, the detection device is connected to the data processing device. For this purpose, the detection device can be connected to the data processing device via a cable or via a radio connection, for example via WLAN. The detection device generates image data based on the detected light beams emitted by the pasty mass and transmits these to the data processing device. For this purpose, the detection device can have an interface, which can be connected to the data processing device, for example via a cable or a radio connection.
Die Datenverarbeitungseinrichtung kann eine Speichereinrichtung zum Speichern von Bilddaten, eine Recheneinheit zum Auswerten der Bilddaten und eine Schnittstelle zum Verbinden der Datenverarbeitungseinrichtung mit der Detektionseinrichtung über ein Datenkabel oder eine Funkverbindung, wie beispielsweise W-LAN, aufweisen.The data processing device can have a storage device for storing image data, a computing unit for evaluating the image data and an interface for connecting the data processing device to the detection device via a data cable or a radio connection, such as Wi-Fi.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Detektionseinrichtung eingerichtet, neben den von der Detektionseinrichtung abgewandten Oberfläche reflektierten Lichtstrahlen von einer der Detektionseinrichtung zugewandten Oberfläche zu erfassen. Dadurch kann die Detektionseinrichtung sowohl die von einer Rückseite eines Objektes reflektierten Lichtstrahlen als auch die von einer Vorderseite des Objekts reflektierten Lichtstrahlen erfassen. Infolgedessen muss die Detektionseinrichtung nur noch an der Stelle positioniert werden, dass die Lichtstrahlen von einer Rück- und einer Vorderseite des Objekts erfasst werden. Wenn die erfassten Lichtstrahlen in der Detektionseinrichtung in Bilddaten umgewandelt werden, so enthalten die aufgenommenen Bilder den direkten Blick auf die Vorderseite des Objekts sowie den indirekten Blick auf die Reflexion der Rückseite des Objekts. Dadurch ist es nicht mehr erforderlich, eine Detektionseinrichtung für die Vorderseite und eine Detektionseinrichtung für die Rückseite zu positionieren. Die von der Rückseite reflektierten Rückstrahlen können zunächst an einer dem Objekt gegenüberliegenden Oberfläche eines Bauteils oder Objekts reflektiert werden und dann von der Detektionseinrichtung erfasst werden.In an advantageous embodiment, the detection device is set up to detect light rays reflected from a surface facing the detection device in addition to the surface facing away from the detection device. As a result, the detection device can detect both the light rays reflected from a back side of an object and the light rays reflected from a front side of the object. As a result, the detection device only needs to be positioned at the point so that the light rays from a back and a front side of the object are detected. If the detected light rays are converted into image data in the detection device, the captured images contain the direct view of the front of the object and the indirect view of the reflection of the back of the object. This means that it is no longer necessary to position a detection device for the front and a detection device for the back. The back rays reflected from the back can first be reflected on a surface of a component or object opposite the object and then be detected by the detection device.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung nutzt die Datenverarbeitungseinrichtung eine künstliche Intelligenz (KI), die eingerichtet ist, die Bilddaten hinsichtlich des Merkmals auszuwerten. Vorteilhaft wird die künstliche Intelligenz mit Trainingsdaten angelernt. Die künstliche Intelligenz kann ein Deep Learning System sein, insbesondere ein auf künstlicher Intelligenz basierender Bildverarbeitungs-Algorithmus, beispielsweise ein Object-Detection-Algorithmus, sein. Beispielsweise können mittels eines Object Detection Algorithmus die Bilddaten hinsichtlich der Qualität des Auftrags der ersten pastösen Masse und/oder der zweiten pastösen Masse ausgewertet werden.In an advantageous embodiment, the data processing device uses an artificial intelligence (AI) that is set up to evaluate the image data with regard to the feature. The artificial intelligence is advantageously trained using training data. The artificial intelligence can be a deep learning system, in particular an image processing algorithm based on artificial intelligence, for example an object detection algorithm. For example, the image data can be evaluated with regard to the quality of the application of the first pasty mass and/or the second pasty mass using an object detection algorithm.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Detektionseinrichtung wenigstens eine Kamera auf. Mittels der Kamera werden die reflektierten Lichtstrahlen aufgenommen und wenigstens ein Bild wird davon erzeugt. Das Bild wird in Bilddaten umgewandelt und an die Datenverarbeitungseinrichtung zur Weiterverarbeitung übersandt. Die Kamera nimmt somit Bilder auf, welche den direkten Blick auf die Vorderseite des Objekts enthalten sowie den indirekten Blick auf die Reflexion der Rückseite des Objekts enthalten. Dadurch muss zur Auswertung von mehreren Merkmalen nur noch ein Bild statt mehrere Bilder aufgenommen werden. Wenn Merkmale mehrerer Objekte optisch geprüft werden sollen, dann kann die Detektionseinrichtung mehrere Kameras aufweisen, wobei jede Kamera entweder die Lichtstrahlen eines Objekts oder die Lichtstrahlen zweier oder mehrerer Objekte erfasst.In an advantageous embodiment, the detection device has at least one camera. The camera records the reflected light rays and at least one image is created. The image is converted into image data and sent to the data processing device for further processing. The camera thus records images that contain a direct view of the front of the object and an indirect view of the reflection of the back of the object. This means that only one image instead of several images has to be taken to evaluate several features. If features of several objects are to be checked optically, then the detection device can have several cameras, with each camera detecting either the light rays of one object or the light rays of two or more objects.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens eine Lichtquelle vorgesehen, die die der Detektionseinrichtung abgewandten Oberfläche und/oder die der Detektionseinrichtung zugewandten Oberfläche bestrahlt. Dadurch kann die Intensität der von der Oberfläche reflektierten Lichtstrahlen erhöht werden, was die Auflösung der Bilddaten erhöht. Vorteilhaft ist die Lichtquelle ein Licht, das Lichtstrahlen im sichtbaren Spektralbereich emittiert. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Lichtquelle über ein Datenkabel oder eine Funkverbindung, wie beispielsweise W-LAN, mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbunden. Dadurch kann die Lichtquelle über die Datenverarbeitungseinrichtung angesteuert werden.In an advantageous embodiment, at least one light source is provided which irradiates the surface facing away from the detection device and/or the surface facing the detection device. This allows the intensity of the light rays reflected from the surface to be increased, which increases the resolution of the image data. The light source is advantageously a light that emits light rays in the visible spectral range. In an advantageous embodiment, the light source is connected to the data processing device via a data cable or a radio connection, such as Wi-Fi. This allows the light source to be controlled via the data processing device.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur optischen Prüfung wenigstens eines Merkmals wenigstens eines Objekts mit einer reflektierenden Oberfläche mittels eines erfindungsgemäßen Systems vorgeschlagen. Bei dem Verfahren werden zunächst mittels einer Detektionseinrichtung Lichtstrahlen, die von einer der Detektionseinrichtung abgewandten Oberfläche des Objekts reflektiert werden, erfasst, und Bilddaten erzeugt. Anschließend werden die Bilddaten an eine Datenverarbeitungseinrichtung übermittelt, die eingerichtet ist, die Bilddaten hinsichtlich des Merkmals auszuwerten.According to a further aspect of the invention, a method for optically inspecting at least one feature of at least one object with a reflective surface is provided by means of an inventive appropriate system proposed. In the method, light beams that are reflected from a surface of the object facing away from the detection device are first detected by means of a detection device, and image data is generated. The image data is then transmitted to a data processing device which is set up to evaluate the image data with regard to the feature.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen. Das Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, die bewirken, dass das erfindungsgemäße System das erfindungsgemäße Verfahren ausführt.According to a further aspect of the invention, a computer program product is proposed. The computer program product includes instructions that cause the system according to the invention to carry out the method according to the invention.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, das wenigstens ein Objekt mit einer reflektierenden Oberfläche aufweist, wobei ein Merkmal des Objekts mit einem erfindungsgemäßen System, einem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder einem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt geprüft ist.According to a further aspect of the invention, a vehicle is proposed which has at least one object with a reflective surface, a feature of the object being checked with a system according to the invention, a method according to the invention and/or a computer program product according to the invention.
Nachfolgend werden ein Fahrzeug, ein System und ein Verfahren zur optischen Prüfung wenigstens eines Merkmals wenigstens eines Objekts mit einer reflektierenden Oberfläche sowie weitere Merkmale und Vorteile anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Figuren schematisch dargestellt ist. Hierbei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Karosserie; und -
2 eine schematische Darstellung eines Systems zur optischen Prüfung eines Merkmals der Schweißverbindungen der Karosserie.
-
1 a schematic representation of a vehicle with a body; and -
2 a schematic representation of a system for visually inspecting a feature of the welded joints of the body.
In
Zur optischen Prüfung eines Merkmals der Schweißverbindungen 16 ist ein System 18 vorgesehen, die eine Detektionseinrichtung 20 und eine Datenverarbeitungseinrichtung 22 aufweist. Insbesondere wird die Vollständigkeit, die Form und/oder die Breite der Schweißverbindung 16 überprüft und/oder ob die Schweißverbindung 16 Unterbrechungen aufweist.For the optical inspection of a feature of the welded
Die Detektionseinrichtung 20 ist eine Kamera 24, die von einer Rückseite 28 der Schweißverbindungen 16 und einer Vorderseite 30 der Schweißverbindungen 16 reflektierten Lichtstrahlen 26 (s. Pfeile in
Die Kamera 24 wandelt die von der Vorder- 30 und der Rückseite 28 der Schweißverbindungen 16 reflektierten Lichtstrahlen 26 in Bilddaten um, welche von der Datenverarbeitungseinrichtung 22 ausgewertet werden. Hierzu ist die Kamera 24 über eine Verbindung 32, die in
Die Datenverarbeitungseinrichtung 22 weist eine Speichereinrichtung 34 zum Speichern der Bilddaten, eine Recheneinheit 36 zum Auswerten der Bilddaten und eine Schnittstelle 38 zum Verbinden der Verbindung 32 mit der Kamera 24 auf. In der Speichereinrichtung 34 kann ein auf künstlicher Intelligenz basierender Bildverarbeitungsalgorithmus, wie beispielsweise ein Object Detection Algorithmus, gespeichert sein, der zum Auswerten der Bilddaten in die Recheneinheit 36 geladen wird.The
Die übermittelten Bilddaten werden von der Recheneinheit 36 mittels des in der Speichereinrichtung 34 gespeicherten, auf künstlicher Intelligenz basierenden Bildverarbeitungsalgorithmus dahingehend ausgewertet, ob die Schweißverbindung 16 vorhanden ist und/oder ob die Schweißverbindung 16 Unterbrechungen, die richtige Breite oder Form aufweist.The transmitted image data is evaluated by the
In einer nicht dargestellten Ausführungsform weist das System 18 eine Lichtquelle auf, die Rückseite 28 und/oder die Vorderseite 30 der Schweißverbindung 16 mit Licht, insbesondere mit sichtbaren Licht bestrahlt.In an embodiment not shown, the
Das System 18 und das Verfahren zur optischen Prüfung wenigstens eines Merkmals wenigstens Objekts 15 mit einer reflektierenden Oberfläche ermöglichen die Beurteilung der Vollständigkeit und/oder der Qualität der Schweißverbindungen 16 auf Basis der Reflexionen der Oberflächen der Schweißverbindungen 16. Dadurch ist es nur noch erforderlich, die Kamera 24 an der Stelle zu positionieren, die den indirekten Blick auf die Reflexion der Rückseite 28 der Schweißverbindung 16 erfasst. Infolgedessen ist somit weniger Hardware zur optischen Beurteilung der Schweißverbindung erforderlich. Dadurch weist das System 18 und das Verfahren reduzierte Kosten auf.The
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010
- Fahrzeugvehicle
- 1212
- FahrzeugkarosserieVehicle body
- 1414
- KarosserieteilBody part
- 1515
- Objektobject
- 1616
- SchweißverbindungWelded connection
- 1818
- Systemsystem
- 2020
- DetektionseinrichtungDetection device
- 2222
- DatenverarbeitungseinrichtungData processing device
- 2424
- Kameracamera
- 2626
- reflektierender Lichtstrahlreflective beam of light
- 2828
- Rückseiteback
- 3030
- Vorderseitefront
- 3232
- VerbindungConnection
- 3434
- SpeichereinrichtungStorage facility
- 3636
- RecheneinheitComputing unit
- 3838
- Schnittstelleinterface
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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DE102022124061.4A Pending DE102022124061A1 (en) | 2022-09-20 | 2022-09-20 | System and method for the optical inspection of at least one feature of at least one object with a reflective surface and a vehicle |
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- 2022-09-20 DE DE102022124061.4A patent/DE102022124061A1/en active Pending
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