DE202004020912U1 - Structure recognition process for adhesive to be applied to substrate involves applying structure to substrate by applicator device, monitoring it by cameras - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur mit zumindest zwei bzw. mehreren Kameras gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The The present invention relates to a device for detecting a on a substrate to be applied structure with at least two or several cameras according to the generic term of claim 1.
Herkömmlicherweise werden bislang zum Erkennen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur optische Vermessungen durchgeführt, wobei häufig verschiedene Systeme zur vollautomatischen Prüfung der Struktur, u.a. Klebstoff und Dichtmittelraupen, verwendet werden. Hierzu werden mehrere Videokameras auf die zu erkennende Struktur gerichtet, wobei zusätzlich ein Beleuchtungsmodul erforderlich ist, das zur Erzeugung eines kontrastreichen Kamerabildes dient.traditionally, So far, for detecting a structure to be applied to a substrate optical surveys performed, being common various systems for fully automatic inspection of the structure, i.a. adhesive and sealant beads. This will be several video cameras directed to the structure to be recognized, with an additional Lighting module is required to produce a high-contrast camera image serves.
Hierbei besteht Bedarf nach einem Verfahren zum Erkennen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur für zumindest zwei bzw. mehrere Kameras, welches eine Auftragsstruktur bzw. Kleberspur mit hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit während des Auftragens überwacht. Um eine fehlerfreie Überwachung mit mehreren Kameras zu ermöglichen, ist es von wesentlicher Bedeutung, dass die Bildungsauswertung der einzelnen Kameras derart vorgenommen wird, dass die Software zur Bewertung der aufgenommenen Bilder diese Daten in geeigneter Weise verarbeiten kann.in this connection There is a need for a method for detecting one on one Substrate applied structure for at least two or more cameras, which a job structure or adhesive trace with high accuracy and speed during supervised by the order. For error-free monitoring to allow with multiple cameras It is essential that the educational evaluation of individual cameras is made such that the software for Evaluation of the captured images this data in an appropriate manner can handle.
Problematisch ist hierbei ferner ein bahnförmige Verlauf der Kleberspur auf dem Substrat, da die Kleberspur in Abhängigkeit von der Bewegung der Auftragseinrichtung relativ zu dem Substrat von dem Überwachungsbereich einer Kamera in den Überwachungsbereich einer anderen Kamera wechselt.Problematic Here is also a web-shaped Course of the adhesive trace on the substrate, since the glue trace in dependence from the movement of the applicator relative to the substrate from the surveillance area a camera in the surveillance area another camera changes.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Erkennen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur für zumindest zwei bzw. mehreren Kameras bereitzustellen, welche die Überwachung einer Auftragsstruktur bzw. Kleberspur mit hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit insbesondere während des Auftragens der Kleberspur auf dem Substrat ermöglicht.Therefore It is an object of the present invention to provide a device for Recognizing a structure to be applied to a substrate for at least provide two or more cameras, which monitoring a job structure or adhesive track with high accuracy and Speed especially during the application of the adhesive trace on the substrate allows.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.These The object is achieved with the features of claim 1.
Mit vorliegender Erfindung wird eine Vorrichtung zum Erkennen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur, vorzugsweise eine Kleberraupe oder Kleberspur, bereitgestellt, wobei zumindest ein Beleuchtungsmodul und eine Sensoreinheit vorgesehen ist. Hierzu ist die Sensoreinheit aus zumindest zwei bzw. mehreren Kameras aufgebaut, welche um die Einrichtung zum Auftragen der Struktur vorgesehen und angeordnet sind sowie auf die Einrichtung zum Auftragen der Struktur jeweils ausgerichtet sind, wobei die Kameras mit zumindest einem Überlappungsbereich auf die aufgebrachte Struktur ausgerichtet sind, und wobei die aufgebrachte Struktur, insbesondere die Kanten der Kleberspur, auf zumindest einer umlaufenden Bahn um die Auftragseinrichtung ermittelt wird und wobei die umlaufende Bahn derart vordefiniert ist, dass die aufgebrachte Struktur nach dem Aufbringen auf dem Substrat die umlaufende Bahn schneidet. Dadurch ist es möglich, dass der Verfahrweg der Vorrichtung über einem Substrat bzw. ein Verfahrweg des Substrats bzgl. der Auftragsvorrichtung stets in allen Richtungen durch die Ausrichtung der Kameras auf die Auftragseinrichtung mittels der umlaufenden Bahn überwacht werden kann. Wenn sich ferner die axiale Längsachse der einzelnen Kameras in Blickrichtung im wesentlichen mit der axialen Längsachse der Auftragseinrichtung schneidet, so ist es gemäß der Erfindung vorteilhaft, dass ein enger Bereich um die Auftragseinrichtung mit geeigneter Auflösung und hoher Bildaufnahmefrequenz überwacht werden kann, wobei ein entsprechend großer Überlappungsbereich der einzelnen Kameras vorliegt.With The present invention is an apparatus for detecting a on a substrate to be applied structure, preferably a bead of adhesive or Glue trace provided, wherein at least one lighting module and a sensor unit is provided. For this purpose, the sensor unit composed of at least two or more cameras, which are around the Device provided and arranged for applying the structure are as well as on the device for applying the structure respectively aligned, with the cameras having at least one overlap area are aligned to the applied structure, and wherein the applied Structure, in particular the edges of the adhesive trace, on at least one circulating path around the applicator is determined and where the orbiting path is predefined so that the applied Structure after application to the substrate the circulating path cuts. This makes it possible that the travel of the device over a substrate or a Traverse path of the substrate with respect to the applicator always in all directions by the alignment of the cameras on the applicator means the orbiting track monitors can be. Furthermore, if the axial longitudinal axis of each camera in the direction of view substantially with the axial longitudinal axis the applicator device cuts, it is advantageous according to the invention that a narrow area around the applicator with appropriate resolution and monitored high image recording frequency can be, with a correspondingly large overlap area of each camera is present.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind einzelne Kameras, insbesondere 3 Kameras, in Umfangsrichtung in jeweils gleichem Abstand voneinander angeordnet.According to one preferred embodiment individual cameras, in particular 3 cameras, in the circumferential direction in each arranged the same distance from each other.
Vorteilhafterweise werden die einzelnen Kameras derart verschaltet, dass die Bilder der Kameras in einer Bildsequenz gespeichert werden, so dass diese Bilder synchron und parallel sowie zugeordnet aufgenommen werden können.advantageously, The individual cameras are interconnected in such a way that the pictures the cameras are stored in a picture sequence, so this one Pictures are recorded synchronously and in parallel as well as assigned can.
Für eine höhere Geschwindigkeit zur Verarbeitung der von den Kameras aufgenommenen Bildern ist es vorteilhaft, wenn von jeder Kamera lediglich ein Streifen des Bildes unter Bildung eines Teils der Bildsequenz aufgenommen wird.For a higher speed it is for processing the pictures taken by the cameras advantageous if only one strip of the image from each camera is recorded to form part of the image sequence.
Gemäß einer Ausgestaltung einer Erfindung bilden die Kameras einen Kreiscaliper, dessen Mittelpunkt die Auftrageinrichtung der Struktur bildet. Dabei können ein oder mehrere kreisförmige Caliper verwendet werden, die es ermöglichen, dass die Ermittlung der Kante der Kleberspur auf einer Kreisbahn oder mehreren konzentrischen Kreisbahnen um die Auftragseinrichtung stattfindet.According to one Embodiment of an invention, the cameras form a circular caliper, whose center forms the applicator of the structure. there can one or more circular Caliper are used, which make it possible to identify the edge of the glue track on a circular path or more concentric Circular paths around the applicator takes place.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, wenn jede Kamera einen Teil der umlaufenden Bahn derart überwacht, dass die einzelnen Teile der umlaufenden Bahn der Kameras gemeinsam mit den Überlappungsbereichen eine geschlossene umlaufende Bahn bilden, welche als Überwachungsbereich auf dem Substrat um die Auftragseinrichtung umlaufend verläuft.One Another advantage is that each camera is part of the circulating track so monitored, that the individual parts of the orbiting track of the cameras in common with the overlapping areas form a closed circumferential path, which serves as a surveillance area on the substrate runs circumferentially around the applicator.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die einzelnen Kameras einen Überlappungsbereich von jeweils mindestens 10° zur nächsten Kamera auf. Dieser Überlappungsbereich ermöglicht ein vollautomatisches Umschalten von benachbarten Kameras, wenn die Klebstoffspur von dem Überwachungsbereich einer Kamera in den nächsten verläuft, da die Auswahl der Kamera nicht gebunden an die Roboterposition oder eine zeitliche Komponente gebunden ist, sondern sich auf die aktuellen Inspektionsergebnisse bezieht, d.h. auf der Anordnung auf der Kreisbahn des Kreiscalipers bzw. auf dem dadurch gebildeten globalen Koordinatensystem.According to one preferred embodiment the individual cameras an overlap area each of at least 10 ° to next Camera on. This overlap area allows one fully automatic switching from neighboring cameras when the Adhesive trace from the surveillance area one camera in the next runs, because the selection of the camera is not tied to the robot position or a temporal component is bound, but on the relates to current inspection results, i. on the arrangement on the circular path of the Kreiscalipers or on the thus formed global coordinate system.
Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn zur Kalibrierung der einzelnen Kameras für die Zuordnung der Winkelzugehörigkeit eine Kalibrierscheibe mit einzelnen Form elementen verwendet wird, wobei diese Formelemente insbesondere einen Winkelabstand von im wesentlichem 10° aufweisen. Dadurch kann der Skalierungsfaktor, die Winkelzugehörigkeit und der Mittelpunkt sowie der Radius des Suchkreises für die einzelnen Kameras zugeordnet werden. Erfindungsgemäß weist die Kalibrierscheibe zumindest drei Markierungsstellen auf, die in einem Kreisbogen der Kalibrierscheibe von im wesentlichen 0°, 120° und 240° angeordnet sind, um drei Kameras zu kalibrieren.Furthermore it is advantageous when calibrating the individual cameras for the Assignment of the angle affiliation a calibration disk with individual mold elements is used, wherein these form elements in particular an angular distance of in have a significant 10 °. This allows the scaling factor, the angle membership and the center as well as the radius of the search circle for the individual Cameras are assigned. According to the invention, the calibration disk at least three marking points, which in a circular arc of the Calibration disc of essentially 0 °, 120 ° and 240 ° are arranged to three cameras to calibrate.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the remaining dependent claims.
Anhand der nachfolgenden Zeichnungen werden beispielhaft vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt.Based The following drawings are exemplary advantageous embodiments represented the invention.
Im
Weiteren wird nun der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erkennen
einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur gemäß den
Mit
dem Bezugszeichen
Bei
der Klebstoffinspektion wird nun entweder die Auftragseinrichtung
mit den Kameras oder das Substrat verfahren, wobei gleichzeitig
die Klebstoffspur
In
Wenn die Bilder der drei Kameras in einer Bildsequenz gespeichert worden sind, wird beim Einlernen der Referenzkleberspur anschließend eine Parametrierung dieser Referenzspur durchgeführt. Für die Parametrierung wird der Roboterverfahrweg, die Roboterverfahrzeit, die Richtung, die Breite und die Güte der Klebespur verwendet. Somit ergibt sich für die Kleberspur eine Art Vektorkette, wodurch es möglich ist, die hohe Bildaufnahmefrequenz und die vergleichsweise kurzen Teilabschnitte (zwischen 1 und 3 mm) zu erzielen. Die Vektorvisierung hat ferner den Vorteil, dass die Kleberspur in Form einer Vektorkette in einem kameraübergreifenden, globalem Koordinatensystem abgelegt werden kann.If the pictures of the three cameras have been saved in a picture sequence are, when learning the Referenzkleberspur then a parameterization performed this reference track. For the parameterization becomes the robot travel, the robot travel time, the direction, the width and the goodness used the adhesive trace. Thus, the glue trace is a kind of vector chain, making it possible is, the high picture-taking frequency and the comparatively short Partial sections (between 1 and 3 mm) to achieve. The vector vision has the further advantage that the adhesive trace in the form of a vector chain in a cross-camera, can be stored global coordinate system.
Wie
aus dem untersten Streifen von
Falls
die Kleberspur nun aus dem Sichtbereich einer Kamera läuft, befindet
sich die Kleberspur übergangsweise
im Überlappungsbereich
der Winkelbereiche der beiden Kameras. Wenn nun die Kleberspur von
dem Segment der Kreisbahn der einen Kamera über den Überlappungsbereich in das Segment
der Kreisbahn einer anderen Kamera verläuft, wird von der einen zur
anderen Kamera automatisch umgeschaltet. Dies ist insbesondere in
Die
obigen Vorteile werden dadurch erzielt, dass die einzelnen Kameras
einen Kreiscaliper bilden, dessen Mittelpunkt die Auftrageinrichtung
Im Folgenden wird nun eine Teach-In-Lauf bzw. ein Einlernen einer Referenzkleberspur erläutert.The following is now a teach-in run or teaching a reference adhesive track explained.
Der Einlernvorgang der Referenzkleberspur kann mittels eines Mausklicks vom Bediener auf die Spur begonnen werden, wodurch die Lage der Kleberspur angezeigt wird. Dies ist ausreichend, um in den nächsten Kamerabildern die Position und Richtung der Kleberspur voll automatisch zu erkennen, da die Bildaufnahmefrequenz entsprechend hoch ist und die einzelnen Bildaufnahmen sehr kurz hintereinander stattfinden, beispielsweise alle 1 mm bis 3 mm. Ab dem Startpunkt findet Bild für Bild die Kleberantastung statt, wobei die im aktuellen Bild gefundene Kleberspurposition und Kleberspurwinkel als A-Priori-Wissen für das kommende Bild verwendet wird. Da die Spurradien zumeist größer als 20 mm betragen, wird somit das vollautomatische Erfassen der Kleberspur möglich, ohne dass ein Mensch das Bild bzw. die Lage der Kleberspur ermitteln bzw. bewerten muss. Als Folge davon kann der Suchbereich eingeschränkt werden, wodurch mittels der hohen Bildaufnahmefrequenz errechnet werden kann, wo die Kleberspur im wesentlichen im nächsten Bild verlaufen wird.Of the Learning the reference adhesive track can be done with a mouse click be started by the operator on the track, reducing the location of the Adhesive trace is displayed. This is sufficient to see in the next camera pictures Automatically recognize the position and direction of the adhesive trace because the image acquisition frequency is correspondingly high and the individual Image captures take place very quickly in quick succession, for example every 1 mm to 3 mm. From the starting point, picture by picture takes place Kleberantastung instead, with the adhesive track position found in the current image and glue track angles are used as a priori knowledge for the upcoming picture becomes. Since the track radii are usually greater than 20 mm, is thus the fully automatic detection of the adhesive trace possible, without that a person determine the image or the position of the adhesive trace or must evaluate. As a result, the search area can be restricted which are calculated by means of the high image recording frequency can where the glue trace will essentially go in the next picture.
In
Die
Onlineüberwachung
einer aufgebrachten Klebstoffspur wird nun kurz erläutert. Die
in
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Bewertungsfunktion zum Auffinden der Kanten der Klebstoffspur, insbesondere eine Fuzzy-Bewertung, verwendet werden. Um die Klebstoffspur zu ermitteln und zu bewerten, werden mittels einer Fuzzy-Bewertung folgende Parameter miteinander verrechnet: Breite des Kantenpaares (Kante 1: linke Kante der Klebstoffspur, Kante 2: rechte Kante der Kleberspur), mittlerer Grauwert des projizierten Grauwertprofils zwischen dem Kantenpaar, Randkontrast (geometrischer Mittelwert der Amplituden der beiden Kanten) und Positionsverlauf (gerichtete Abweichung des Mittelpunkts zwischen den beiden Kleberkanten vom Mittelpunkt des Suchbereichs in Pixel). Durch diese Vielzahl an Parametern kann, auch mit Hilfe der Fuzzy-Bewertungsfunktion, die Klebstoffspur sehr genau beschrieben werden, damit diese sicher automatisch erkannt wird.According to one embodiment The present invention can provide an evaluation function for finding the edges of the adhesive trace, in particular a fuzzy rating used become. To identify and evaluate the trace of adhesive using a fuzzy evaluation, the following parameters are calculated together: Width of the edge pair (edge 1: left edge of the glue trace, Edge 2: right edge of the glue track), mean gray value of the projected Gray value profile between the edge pair, edge contrast (geometric contrast) Average of the amplitudes of the two edges) and position progression (directed Deviation of the center between the two adhesive edges of Center of the search area in pixels). Through this variety Parameters can, even with the help of the fuzzy evaluation function, the Adhesive trace can be described very accurately, so this safe automatically detected.
Für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist das nicht gezeigte Beleuchtungsmodul aus LEDs, insbesondere Infrarot-LEDs, UV-LEDs oder RGB-LEDs, aufgebaut. Um hohe Kontraste bei der Bildaufnahme zu erhalten, können die LEDs geblitzt werden, d.h., dass kurze, starke Stromimpulse auf die Dioden im Bereich von 1,0 bis 0,01 ms aufgebracht werden. Dabei sind insbesondere derartige Leuchtdioden vorteilhaft, die verschiedenfarbiges Licht emittieren können, sodass der Sensoraufbau ohne Umbauten auf andere Klebertypen bzw. Kleberfarben umgestellt werden kann.For the device according to the invention is not shown lighting module of LEDs, in particular Infrared LEDs, UV LEDs or RGB LEDs, constructed. To high contrasts when capturing the image, the LEDs can be flashed, that is, short, strong current pulses on the diodes in the range be applied from 1.0 to 0.01 ms. Here are in particular Such light-emitting diodes advantageous, the different colored light can emit, so that the sensor structure without modifications to other types of adhesives or Adhesive colors can be changed.
Gemäß einer nicht gezeigten Ausführungsform werden mehrere Kreiscaliper durch mehrere Kameras gebildet, welche um die Auftragseinrichtung angeordnet sind, jedoch in einem unterschiedlichen Radius von dem Mittelpunkt der Auftragseinrichtung angebracht sind. Zur Inspektion einer Auftragsstruktur bzw. Kleberspur werden die Kameras auf einen Kreis bzw. eine Kreisbahn ausgerichtet, dessen Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt der Auftragseinrichtung übereinstimmt. Auf dieser Kreisbahn findet die oben erläuterte optische Erfassung der Kleberspur statt.According to one not shown embodiment Several circular calipers are formed by multiple cameras, which are arranged around the applicator, but in a different radius are attached from the center of the applicator. to Inspection of a job structure or adhesive trace become the cameras aligned to a circle or a circular path, whose center coincides with the center of the applicator. On this circular path finds the above explained optical detection of the adhesive trace instead.
Die
auf das Substrat aufgebrachte Klebstoffspur
Ein
derartiger bahnförmiger
Verlauf ist insbesondere in
In
der oberen Position von
Wenn
die Klebstoffspur
Wie
in der zweiten unteren Position von
Gemäß nicht dargestellten Ausführungsform, kann der Kreiscaliper auch durch eine umlaufende Bahn bzw. Umlaufbahn im wesentlichen in elliptischer, polytonaler Form oder als Linienzug für die Ermittlung der Klebstoffspur mittels Grauwertantastung vorgesehen sein.Not according to illustrated embodiment, The circular caliper can also by a circulating orbit essentially in elliptical, polytonal or as a polyline for the investigation the adhesive trace be provided by means of gray value scanning.
Somit wird ein Verfahren zum Erkennen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur, vorzugsweise eine Klebstoffspur, mit mindestens zwei Kameras, insbesondere drei oder mehreren Kameras beschrieben, wobei die aufzubringende Struktur von einer Auftragseinrichtung auf das Substrat aufgebracht wird, und wobei die durch die Auftragseinrichtung auf dem Substrat aufgebrachte Struktur von den Kameras derart überwacht, dass die Kameras mit zumindest einem Überlappungsbereich auf die aufgebrachte Struktur aufgerichtet sind, und wobei die aufgebrachte Struktur insbesondere die Kanten der Klebstoffspur, auf zumindest einer umlaufenden Bahn um die Auftragseinrichtung ermittelt wird, und wobei die umlaufende Bahn derart vordefiniert ist, dass die aufgebrachte Struktur nach dem Aufbringen auf dem Substrat die umlaufende Bahn schneidet.Thus, a method for detecting a structure to be applied to a substrate, preferably an adhesive trace, with at least two cameras, in particular three or more cameras is described, wherein the structure to be applied by an applicator on the substrate wherein the structure applied by the applicator on the substrate is monitored by the cameras such that the cameras are erected with at least one overlap region on the applied structure, and wherein the applied structure is in particular the edges of the adhesive trace on at least one circulating path around the applicator is determined, and wherein the circulating path is predefined such that the applied structure after application to the substrate intersects the circulating path.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (4)
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-
2004
- 2004-12-23 DE DE202004020912U patent/DE202004020912U1/en not_active Expired - Lifetime
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Effective date: 20061005 |
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R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
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R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: , |
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