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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermessung von Prüflingen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zur
Vermessung von Prüflingen
mit Hilfe von Bildverarbeitungseinheiten sind bereits verschiedene Vorrichtungen
bekannt geworden.
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So
gibt es die Möglichkeit,
Prüflinge über eine
geneigte Gleitplatte durch den Strahlengang zwischen einer Beleuchtung
und einer Kamera in einer Gleitbewegung hindurchzuführen und
dabei beim Durchtritt durch den Strahlengang eine Momentaufnahme
der Prüflinge
zu erzeugen. Mit Hilfe einer Bildverarbeitungseinheit kann unter
Zuhilfenahme entsprechender Hard- und Software ein derartiges Bild dahingehend
ausgewertet werden, dass bestimmte Maße des Prüflings mit ausreichender Messgenauigkeit
bestimmt werden können.
Im Anschluss an die Gleitschiene können darüber hinaus Sortiervorrichtungen
vorgesehen werden, um eine Sortierung der Teile vorzunehmen.
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Bei
einer Gleitschiene besteht der grundsätzliche Nachteil, dass eine
Bestimmung der Höhe des
Prüflings,
d.h. das Ausmaß senkrecht
zur Gleitebene, nur schwer bestimmbar ist, da in der Seitenansicht
die auf der Gleitschiene aufliegende Seitenkante nicht mit der genügenden Genauigkeit
darstellbar bzw. in ihrer Position durch die Bildverarbeitungseinheit
bestimmbar ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Vermessung von
Prüflingen
vorzuschlagen, bei der ein Auflageelement für die Prüflinge vorgesehen ist und die
dennoch eine zuverlässige
und genaue Bestimmung der Höhe
der Prüflinge
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
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Durch
die in den Unteransprüchen
genannten Maßnahmen
sind vorteilhafte Ausführungen
und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
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Dementsprechend
zeichnet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Vermessung von Prüflingen
dadurch aus, dass das Auflageelement so ausgebildet ist, dass die
Prüflinge
in einer definierten Position mit einem Überstand auf dem Auflageelement
positionierbar sind, so dass die Prüflinge im Bereich des Überstandes
von dem Auflageelement ungestört
vermessbar sind.
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Mit
dieser Maßnahme
wird auf einfache Art und Weise ein Teil der Prüflinge quasi frei schwebend im
Strahlengang zwischen Beleuchtung und Kamera geführt, so dass die Höhe ungestört von der
Auflage mit großer
Genauigkeit vermessbar ist.
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Um
die definierte Position selbsttätig
einstellen zu können,
wird die erfindungsgemäße Vorrichtung
vorteilhafterweise mit Positionierungsmitteln versehen, mittels
denen die Prüflinge in
der definierten Position positionierbar sind.
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Vorteilhafterweise
wird das Auflageelement wenigstens im Messbereich im Wesentlichen
eben ausgebildet. Hierdurch ergibt sich zum einen eine stabile Lage
für Prüflinge mit
einer ebenen Auflagefläche.
Darüber
hinaus kann auf einer ebenen Auflage der Prüfling auch in Querrichtung
zur Auflagefläche,
d.h. von oben oder von unten, ohne Störung durch das Auflageelement
vermessen werden.
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Weiterhin
ist es von Vorteil, die Blickrichtung der Kamera im Wesentlichen
parallel zur Ebene des Messbereichs auszubilden. Auf diese Weise
ergibt sich im Bereich des freien Überstandes des Prüflings eine
Projektion der abzubildenden Seite des Prüflings in dem erfassten Bild,
aus der anhand der präzise
abbildbaren Kanten die Maße
und insbesondere die Höhe
des Prüflings
mit hoher Genauigkeit bestimmbar sind.
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Vorteilhafterweise
wird weiterhin die Beleuchtung auf die Kamera hin ausgerichtet.
Auch diese Maßnahme
dient zur guten Abbildung des Prüflings
im Bereich des Überstandes
in der Projektion auf der Kamera, wobei die zu vermessenden Kanten gut
sichtbar sind und keine störenden
Reflexionen in Blickrichtung der Kamera erzeugt werden.
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In
einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung wird das Auflageelement beweglich ausgebildet, so
dass es möglich
ist, durch die Bewegung des Auflageelements die Prüflinge in
den Strahlengang zwischen Beleuchtung und Kamera zu bringen und
von dort wieder abzuführen.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden
stationäre
Positionierungsmittel vorgesehen, um die Prüflinge in der definierten Position
mit Überstand
zu positionieren. Durch stationäre
Positionierungsmittel, beispielsweise in Form von Führungsschienen,
Anschlägen,
oder dergleichen, lässt
sich auf besonders einfache Weise eine definierte Position in Bezug
auf die ebenfalls stationäre
Kamera bzw. eine ebenfalls stationäre Beleuchtung vornehmen.
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Insbesondere
in Verbindung mit einer beweglichen Aufnahme sind stationäre Positionierungsmittel
von Vorteil, da die Bewegung der Prüflinge entlang derartiger stationärer Positionierungsmittel
bzw. an derartige stationäre
Positionierungsmittel heran durch das bewegliche Auflageelement
bewirkt wird, so dass in Verbindung mit den stationären Positionierungsmitteln
keine separaten Elemente zur Bewegung der Prüflinge erforderlich sind.
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In
einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung wird das Auflageelement drehbar ausgebildet. Ein drehbares
Auflageelement ist besonders einfach anzutreiben, wobei Prüflinge,
die auf dem Auflageelement liegen, in der gleichen Bewegung in den Messbereich
vor der Kamera zuführbar
und auch wieder von dort entfernbar sind.
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Vorzugsweise
wird die Drehachse des Auflageelementes im Wesentlichen senkrecht
angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, die Prüflinge in stabiler
Lage in einer horizontalen Bewegungsebene zu transportieren. Da
zur Erfassung der gewünschten
Bildprojekte weiterhin die Blickrichtung der Kamera parallel zur
Bewegungsebene der Prüflinge ausgerichtet
ist, sind die Prüflinge
in diesem Fall während
der gesamten Bewegung vor der Kamera entsprechend ausgerichtet.
Somit steht ein größeres Zeitintervall
zur Vermessung der Prüflinge
zur Verfügung.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung wird das Auflageelement im Wesentlichen kreisrund
ausgebildet. Ein kreisrundes Auflageelement ermöglicht beispielsweise die Verteilung
mehrerer Prüflinge
entlang dem Umfang, die in der Kreisbewegung in den Messbereich
vor der Kamera zugeführt
und anschließend
in der gleichen Kreisbewegung aus dem Messbereich entfernt werden.
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Vorzugsweise
wird die Auflage aus einem transparenten Material, beispielsweise
Glas oder dergleichen, gefertigt. Dies ermöglicht neben der erfindungsgemäßen Höhenvermessung
der Prüflinge auch
eine Vermessung in anderer Blickrichtung, beispielsweise orthogonal
zur Auflageebene der Prüflinge
im Durchlichtverfahren, beispielsweise vor oder nach der erfindungsgemäßen Vermessung.
Dabei kann die Transparenz der Glasplatte an das verwendete Licht
angepasst werden, beispielsweise kann unter Verwendung von Infrarotlicht
das Auflageelement für
Infrarotlicht transparent ausgebildet sein.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist vor allem zur Vermessung der Höhe der auf dem Auflageelement
liegenden Prüflinge
vorteilhaft verwendbar, wobei die der Kamera nachgeschaltete Bildverarbeitungseinheit
zur entsprechenden Bildverarbeitung der abgebildeten Projektion
ausgebildet wird.
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Weiterhin
ist es von Vorteil, bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen telezentrischen Strahlengang
vorzusehen. Ein telezentrischer Strahlengang hat den Vorteil, dass
die Entfernung des Prüflings
von der Kamera für
die Abbildung keine Rolle spielt. Im Falle einer beweglichen Auflage
bedeutet dies, dass der Ort, an dem das auszuwertende Bild aufgenommen
wird, ohne Einbußen
in der Messgenauigkeit durchaus in gewissem Umfang schwanken kann.
Im Falle eines kreisrunden, drehenden Auflageelementes heißt dies
beispielsweise, dass die Außenkontur
des Auflageelementes durchaus gewisse Toleranzen aufweisen kann,
ohne dass hierdurch das Messergebnis verfälscht wird. Darüber hinaus
ist auch die Länge
des Überstandes
bei einem solchen Auflageelement oder generell bei jeder gekrümmten Bewegungslinie
durch den Strahlengang ohne Störeffekt.
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Dementsprechend
ist bei einer derartigen Ausbildung auch die Präzision der Positionierungsmittel
von untergeordneter Bedeutung, solange nur ein ausreichender Überstand
zur Bestimmung der Höhe
der Prüflinge
vorhanden ist.
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Auch
an die Geschwindigkeit der Prüflinge beim
Durchtritt durch den Messbereich sind bezüglich der Konstanz oder Reproduzierbarkeit
keine großen
Anforderungen vorhanden, da der Abstand der Prüflinge von der Kamera im Moment
der Bildaufnahme beim telezentrischen Strahlengang keine Rolle spielt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann z.B. bei Herstellungsverfahren zur Qualitätssicherung während oder
nach der Fertigung der zu prüfenden Werkstücke eingesetzt
werden. Besonders vorteilhaft ist dabei die Kombination mit Markierungs-
oder Sortiereinheiten, um fehlerhafte Teile zu markieren oder auszusortieren.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der
Figuren nachfolgend näher
erläutert.
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Im
Einzelnen zeigen
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1 eine
Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung und
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2 einen
Schnitt durch Schnittlinie II in 1.
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Die
Vorrichtung 1 gemäß 1 umfasst
eine Kamera 2 mit Objektiv 3 zur Bilderfassung.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 eine Beleuchtung 4,
ebenfalls mit einem Objektiv 5.
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Eine
ringförmiges
Auflageelement 6, das beispielsweise als Glasplatte ausgebildet
sein kann, ist drehbar so angeordnet, dass es einen Prüfling 7 in den
Messbereich 8 zwischen Kamera 2 und Beleuchtung 4 befördert. Die
Prüflinge 7 sind
in der vorliegenden Ausführungsform
scheibenförmig
und werden durch ein statisches Positionierungsmittel, z.B. eine Führungsschiene 9,
so an den Rand 10 des Auflageelementes 6 geschoben,
dass sie mit einem Überstand 11 über den
Rand 10 des Auflageelementes 6 hinausstehen. Im
Bereich dieses Überstandes 11 befindet
sich der Messbereich 8, so dass die Höhe H (vgl. 2)
des Prüflings
quasi frei schwebend bestimmbar ist, ohne dass das Auflageelement 6 das Messergebnis
stören
kann.
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In
der dargestellten Ausführungsform
ist das Auflageelement 6 eine ebene, ringförmige Glasscheibe,
so dass bei Bedarf an anderer Position auch eine Vermessung der
Prüflinge 7 in
anderer Richtung, beispielsweise in Richtung senkrecht zur Auflagenebene
(vgl. Pfeil d) erfolgen kann.
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Die
Objektive 3 und 5 können so ausgestaltet werden,
dass sich ein telezentrischer Strahlengang ergibt, so dass die Momentaufnahme
des Messbildes nicht unbedingt an der stets gleichen Position für alle Prüflinge 7, 7' erfolgen muss.
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Durch
eine nicht näher
dargestellte Vorrichtung zur Zuführung
der Prüflinge
werden diese, wie anhand des Prüflings 7' dargestellt,
zuvor auf das Auflageelement zugeführt. Durch Positionierungsmittel,
im dargestellten Ausführungsbeispiel
durch die Führungsschiene 9,
werden die Prüflinge 7' sodann in die
korrekte Position 7 gebracht, wo sie mit einem Überstand 11 über den
Rand 10 des Auflageelementes 6 hinausstehen und
erfindungsgemäß in der Höhe H vermessbar
sind.
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Gegebenenfalls
können
nach der Vermessung der Höhe
H, d.h. hinter dem Messbereich 8, weitere Positionierungsmittel
angebracht werden, um die Prüflinge 7 wieder
vollständig
auf das Auflageelement 6 zu verschieben.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
wird das Auflageelement 6 im Uhrzeigersinn gedreht. Die Drehrichtung
kann auch umgekehrt ablaufen, sofern die Positionierungsmittel 9 dann
entsprechend umpositioniert werden.
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Die
Vorrichtung 1 kann für
unterschiedlich geformte Prüflinge
verwendet werden. Sie müssen nicht
scheibenförmig
wie die Prüflinge 7 im
Ausführungsbeispiel
sein. Wesentlich ist, dass die Form des Auflageelementes 6 sowie
der Prüflinge 7 derart
aufeinander angepasst ist, dass eine stabile und definierte Lage
im Messbereich 8 erzielbar ist. Im Falle ebener Flächen bei
den Prüflingen 7 zum
Auflegen auf eine Auflage empfiehlt sich dabei ein ebenes Auflageelement,
wie im Ausführungsbeispiel
dargestellt.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Kamera
- 3
- Objektiv
- 4
- Beleuchtung
- 5
- Objektiv
- 6
- Auflageelement
- 7
- Prüfling
- 8
- Messbereich
- 9
- Führungsschiene
- 10
- Rand
- 11
- Überstand