DE102023000965A1 - Verfahren und System zur optischen Prüfung einer Montage eines flexiblen Verschlusselementes an einem Bauteil, vorzugsweise einer Fahrzeugkarosserie - Google Patents

Verfahren und System zur optischen Prüfung einer Montage eines flexiblen Verschlusselementes an einem Bauteil, vorzugsweise einer Fahrzeugkarosserie Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Prüfung einer Montage eines flexiblen Verschlusselementes an einem Bauteil, vorzugsweise einer Fahrzeugkarosserie, bei welchem ein Prüfbereich (5) optisch erfasst und digital ausgewertet wird. Bei einem Verfahren, mit welchen das montierte Verschlusselement zuverlässig auf seine Dichtheit geprüft wird, wird ein Lichtmuster (15) auf den Prüfbereich (5) des montierten Verschlusselementes (1) projiziert, wobei ein Bild des montierten Verschlusselements (1) gemeinsam mit dem projizierten Lichtmuster (15) optisch erfasst und hinsichtlich des Montagesitzes des Verschlusselementes (1) ausgewertet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Prüfung einer Montage eines flexiblen Verschlusselementes an einem Bauteil, vorzugsweise einer Fahrzeugkarosserie, bei welchem ein Prüfbereich optisch erfasst und digital ausgewertet wird, sowie ein System zur Durchführung des Verfahrens.
  • Die DE 103 27 479 A1 offenbart eine Einrichtung zur Bestimmung der Position eines Werkstücks und ein Verfahren dafür unter Verwendung von mindestens einer elektronischen Kamera, bei welchen die Merkmale der Position des Werkstückes im 3D-Raum unter Verwendung der elektronischen Kamera und einer digitalen Bildverarbeitung bestimmt werden.
  • Aus der DE 10 2020 134 605 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer zeitveränderlichen kontinuierlichen Messgröße und ein Fahrzeug bekannt, bei welchem die Messgröße mit einem Messsystem, beispielsweise einem optischen Sensor, wiederholend gemessen und ein gleitender Mittelwert der Messgröße gebildet wird.
  • Ein optischer Sensor und ein Verfahren zum Betrieb des optischen Sensors sind aus der DE 10 2021 112 212 A1 bekannt. Mittels des optischen Sensors werden Objekte in einem Überwachungsbereich nachgewiesen. Dabei wird von dem Sensor Sendelicht in den Überwachungsbereich ausgesendet und mit einer Empfangseinheit mit einer Empfängeroptik das aus dem Überwachungsbereich kommende zurückgestrahlte Sendelicht detektiert. Eine Steuer- und Auswerteeinheit dient zum Ansteuern der Sendeeinheit und zum Auswerten des zurückgestrahlten Sendelichts.
  • Die EP 2 097 787 B1 zeigt eine automatisierte Bildgebung von Unstimmigkeiten bei Teilen. Mittels einer lichtemittierenden und einer laseremittierenden Einrichtung werden optische Muster auf das zu prüfende Teil projiziert. Der von dem Teil reflektierten Lichtstrahl und der ebenfalls reflektierte Laserstrahl werden von einer zerstörungsfreien Prüfeinheit hinsichtlich Inkonsistenzen des Teils untersucht.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein System zur optischen Prüfung einer Montage eines flexibel Verschlusselementes an einem Bauteil anzugeben, mit welchen das montierte Verschlusselement zuverlässig auf seine Dichtheit geprüft wird.
  • Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
  • Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Bei dem eingangs erläuterten Verfahren zur optischen Prüfung einer Montage eines flexiblen Verschlusselementes an einem Bauteil, vorzugsweise einer Fahrzeugkarosserie, bei welchem ein Prüfbereich optisch erfasst und digital ausgewertet wird, wird ein Lichtmuster auf den Prüfbereich des montierten Verschlusselementes projiziert, wobei ein Bild des montierten Verschlusselements gemeinsam mit dem projizierten Lichtmuster optisch erfasst wird und hinsichtlich des Montagesitzes des Verschlusselementes ausgewertet wird. Die Erkennung des Montagesitzes des Verschlusselementes erlaubt einen Rückschluss auf die Dichtigkeit des Verschlusselementes. Eine solche Prüfung auf Dichtigkeit kann während des Montageprozesses des Bauteils erfolgen. Neben dem direkten Aufdecken von Fehlern und somit einer Senkung der Fehlerquote erfolgt auch eine Kosteneinsparung durch die in den Montageprozess eingelagerte Prüfung. Es ist eine zuverlässige Beurteilung der Montagequalität der jeweiligen Produktion bei gleichzeitiger Ableitung von Kennzahlen möglich. Außerdem lassen sich Statistiken über Problemstellen am Fahrzeug mit erhöhter Anzahl an Montagefehlern erstellen.
  • Vorteilhafterweise wird ein Vergleich des aufgenommenen Bildes mit einem vorgegebenen Bild zur Ermittlung des Montagesitzes des Verschlusselementes durchgeführt, wobei bei einem korrektem Montagesitz des Verschlusselementes auf eine zuverlässige Dichtfunktion des Verschlusselementes geschlossen wird. Mit Hilfe des auf das Verschlusselement projizierten Lichtmusters wird durch einen einfache Soll-IstVergleich nicht nur erkannt, ob das Verschlusselement als solches verbaut ist, sondern auch, ob es korrekt verbaut ist.
  • In einer Ausgestaltung wird bei Erfassung einer Verformung des Verschlusselementes auf einen unkorrekten Montagesitz und eine unzuverlässige Dichtfunktion des Verschlusselementes geschlossen. Der unkorrekte Montagesitz lässt sich einfach optisch aus einer dezentralen Lage des Verschlusselementes gegenüber dem Projektionsmuster erkennen.
  • In einer Variante ist das Lichtmuster kreuzförmig und/oder linienförmig und/oder ringförmig ausgebildet. Die Auswahl des Lichtmusters kann dabei in Abhängigkeit der Form des zu prüfenden Verschlusselementes erfolgen.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System zur optischen Prüfung einer Montage eines flexiblen Verschlusselementes an einem Bauteil, vorzugsweise einer Fahrzeugkarosserie, umfassend mindestens eine Bilderfassungseinrichtung zur optischen Erfassung eines Prüfbereiches des Verschlusselementes, welche mit einer digitalen Auswerteeinheit zur Auswertung des von der Bilderfassungseinrichtung detektierten Bildes verbunden ist. Bei einem System, mit welchem das montierte Verschlusselement zuverlässig auf seine Dichtheit geprüft werden kann, sind eine ein Projektionsmuster abgebende Lichtquelle zur Ausleuchtung des Prüfbereiches des Bauteils und die digitale Auswerteeinheit zur Bewertung eines Montagesitzes des Verschlusselementes aus dem von der Bilderfassungseinrichtung detektierten Bild des mit dem Projektionsmuster beleuchteten Verschlusselementes ausgebildet.
  • Es ist von Vorteil, wenn die Lichtquelle als Laser ausgebildet ist. Mit Hilfe des Lasers lässt sich ein besonders scharfes und konturenreiches Prüfmuster erstellen, was eine genaue Einschätzung des Montagesitzes des Verschlusselementes erlaubt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung weist die digitale Auswerteeinheit eine künstliche Intelligenz zur Bestimmung einer korrekten Montage aus einer Verformung des Verschlusselementes auf. Die künstliche Intelligenz lernt über die Anzahl der Prüfschritte das Aussehen des zu betrachtenden Prüffeldes, was die Genauigkeit der Auswertung des Montagesitzes des Verschlusselementes erhöht.
  • In einer weiteren Variante sind die Lichtquelle und/oder die mindestens eine Bilderfassungseinrichtung statisch oder beweglich auf vorbestimmte Prüfbereiche des Bauteils ausgerichtet. So können während des Montagevorganges mehrere Prüfbereiche gleichzeitig angefahren werden.
  • In einer Ausführungsform erfolgt die Prüfung halb- oder vollautomatisch, was den Montageprozess beschleunigt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen:
    • 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems,
    • 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems dargestellt, wie es beispielsweise in einer Endmontage im Automobilbau verwendet wird. In der Endmontage werden prozessbedingte Karosserieöffnungen mittels Verschlusselementen, wie beispielsweise Stopfen, verschlossen. Solche Karosserieöffnungen sind notwendig, um für Prozesse in der Lackierung oder der Endmontage entsprechende Zugänglichkeiten zu gewährleisten. Zur Prüfung eines dichten Sitzes des Verschlusselementes 1 in der Karosserieöffnung der Fahrzeugkarosserie 3 wird ein das Verschlusselement 1 umfassender Prüfbereich 5 von einer Lichtquelle 7, beispielsweise einem Laser, mit einem optisch sichtbaren Lichtstrahl 9 bestrahlt. Eine kontaktlos, annähernd senkrecht zur dem Prüfbereich 5 angeordnete Kamera 11 erfasst den ausgeleuchteten Prüfbereich 5. Die Kamera 11 ist mit einer digitalen Auswerteeinheit 13 verbunden, die die Bilder der Kamera 11 analysiert. Gleichzeitig ist die die digitale Auswerteeinheit 13 mit der Lichtquelle 7 zu deren Steuerung gekoppelt.
  • Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches mit dem im Zusammenhang mit 1 erläuterten System durchgeführt wird, soll im Zusammenhang mit 2 erläutert werden. Im Block 100 werden die Lichtquelle 7 und die Kamera 11 gegenüber dem Prüfbereich 5 ausgerichtet. Anschließend projiziert die Lichtquelle 7 auf den das Verschlusselement 1 umschließenden Prüfbereich eine Lichtmarkierung 15 in Form eines Kreuzes (Block 110). Im Block 120 wird die Projektion des Prüfbereiches 5 von der Kamera 11 in einem Bild dokumentiert, welches von der digitalen Auswerteeinheit 13 mit einem Soll-Bild verglichen wird. Anhand eines solchen Soll-Ist-Vergleiches wird im Block 130 untersucht, ob das Verschlusselement 1 dicht in die Fahrzeugkarosserie 3 eingeführt ist. Sitzt das Verschlusselement 1 dicht in der Öffnung der Fahrzeugkarosserie 3 ist die Lichtmarkierung 15 in Form des Kreuzes zentrisch auf dem Verschlusselement 1 abgebildet.(Block 140). In diesem Fall ist der Montagevorgang in Ordnung. Ist das Kreuz der Lichtmarkierung 15 aus dem Zentrum des Verschlusselementes 1 verschoben (Block 150), liegt ein Montagefehler vor und das Verschlusselement 1 ist nicht dichtend an der Fahrzeugkarosserie 3 angebracht. Darüber hinaus kann im Block 160 erkannt werden, wenn das Verschlusselement 1 ganz fehlt. In diesem Fall fällt Licht durch die Öffnung der Fahrzeugkarosserie 3. Nach Abschluss des Vergleichs wird der Prüfprozess im Block 170 beendet.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Verschlusselement
    3
    Fahrzeugkarosserie
    5
    Prüfbereich
    7
    Lichtquelle
    9
    Lichtstrahl
    11
    Kamera
    13
    digitale Auswerteeinheit
    15
    Lichtmarkierung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10327479 A1 [0002]
    • DE 102020134605 A1 [0003]
    • DE 102021112212 A1 [0004]
    • EP 2097787 B1 [0005]

Claims (9)

  1. Verfahren zur optischen Prüfung einer Montage eines flexiblen Verschlusselementes an einem Bauteil, vorzugsweise einer Fahrzeugkarosserie, bei welchem ein Prüfbereich (5) optisch erfasst und digital ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtmuster (15) auf den Prüfbereich (5) des montierten Verschlusselementes (1) projiziert wird, wobei ein Bild des montierten Verschlusselements (1) gemeinsam mit dem projizierten Lichtmuster (15) optisch erfasst und hinsichtlich des Montagesitzes des Verschlusselementes (1) ausgewertet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleich des aufgenommenen Bildes mit einem vorgegebenen Bild zur Ermittlung des Montagesitzes des Verschlusselementes (1) durchgeführt wird, wobei bei einem korrektem Montagesitz des Verschlusselementes (1) auf eine zuverlässige Dichtfunktion des Verschlusselementes (1) geschlossen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfassung einer Verformung des Verschlusselementes (1) auf einen unkorrekten Montagesitz und eine unzuverlässige Dichtfunktion des Verschlusselementes (1) geschlossen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmuster (15) kreuzförmig und/oder linienförmig und/oder ringförmig ausgebildet ist.
  5. System zur optischen Prüfung einer Montage eines flexiblen Verschlusselementes an einem Bauteil, vorzugsweise einer Fahrzeugkarosserie, umfassend mindestens eine Bilderfassungseinrichtung (11) zur Erfassung eines Prüfbereiches (5) des Verschlusselementes (1), welche mit einer digitalen Auswerteeinheit (13) zur Auswertung des von der Bilderfassungseinrichtung (11) detektierten Bildes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine ein Projektionsmuster (15) abgebende Lichtquelle (7) zur Ausleuchtung des Prüfbereiches (5) des Bauteils (3) und die digitale Auswerteeinheit (13) zur Bewertung eines Montagesitzes des Verschlusselementes (1) aus dem von der Bilderfassungseinrichtung (11) detektierten Bildes des mit dem Projektionsmuster (15) beleuchteten Verschlusselementes (1) ausgebildet sind.
  6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (7) als Laser ausgebildet ist.
  7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Auswerteeinheit (13) eine künstliche Intelligenz zur Bestimmung einer korrekten Montage aus einer Verformung des Verschlusselementes (1) aufweist.
  8. System nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (7) und/oder die mindestens eine Bilderfassungseinrichtung (11) statisch oder beweglich auf vorbestimmte Prüfbereiche (5) des Bauteils (3) ausgerichtet sind.
  9. System nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung halb- oder vollautomatisch erfolgt.
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