DE202009018183U1

DE202009018183U1 - Scannen zur Kontrolle von Spritzguss-Teilen und Werkzeugen

Info

Publication number: DE202009018183U1
Application number: DE200920018183
Authority: DE
Original assignee: Fuchs Engineering 72070 GmbH; FUCHS ENGINEERING GmbH
Current assignee: Fuchs Engineering 72070 GmbH; FUCHS ENGINEERING GmbH
Priority date: 2009-11-23
Filing date: 2009-11-23
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2019-11-24

Abstract

Scannsystem zur Erstellung von zwei- und dreidimensionalen Bildern, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass Licht durch eine Beleuchtungseinheit auf die Prüfszene emittiert. Das zurückgeworfene Licht wird über einen Spiegel mit dem Anstellwinkel α1 in eine Zeilenkamera überträgt. Durch das Abbewegen des Scannsystems und das gleichzeitige Synchronisieren dieser Bewegung mit weiteren Scannvorgängen ein hochauflösendes zweidimensionales Abbild mit Grauwert bzw. Farbinformationen liefert. Durch eine weitere Bildaufnahme während der Aufbewegung mit geändertem Anstellwinkel α2 entsteht ein dreidimensionales Stereobild.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen scannen von Produktionsteilen und Werkzeugen um diese Daten zur Qualitätskontrolle bereitzustellen. Insbesondere ist diese Vorrichtung gedacht um Spritzgussteile direkt in der Produktionsmaschine prüfen zu können.
Stand der Technik
Es existieren Scanner welche in der Lage sind zweidimensionale und dreidimensionale Abbildungen von Objekten zu generieren. Diese Sensoren sind in der Lage abhängig vom Abstand zum Objekt eine entsprechende zweidimensionale Abbildung zu generieren. Diese Scanner werden für unterschiedliche Kontrollzwecke eingesetzt um z. B. Qualitätskontrolle an Teilen außerhalb der Produktionsmaschine durchzuführen. Dazu werden die Teile in einer definierten Lage vor dem Sensor positioniert. Dieser erzeugt dann ein zweidimensionales Bild und generiert mit Hilfe einer entsprechenden Auswerteeinheit ein Qualitätsergebnis.
Solche Kamerasysteme sind bereits seit mehreren Jahren auf dem Markt und werden durch Firmen wie SIEMENS u. a. vertrieben.
Es existieren ebenfalls Scanner welche in der Lage sind dreidimensionale Abbilder zu erzeugen. Diese Abbilder werden entweder durch eine spezielle Beleuchtungseinrichtung oder durch die Anordnung von mehreren Sensoren erzeugt. Bei der JP2001108421 ist ein 3D-Scanner bekannt welcher durch die Bewegung des Objekts aus unterschiedlichen Ansichten Szenen aufnimmt und ein 3D-Abbild generiert. Weitere Systeme nutzen strukturierte Beleuchtungen DE10104512A1 um über den Triangulationswinkel die 3D-Daten zu erzeugen.
Auch die Natur liefert durch das menschliche Sehen Vorlagen für ein Stereo Verfahren zur 3D-Abbildung. Entsprechende Systeme wurden bereits für Leergutautomaten umgesetzt DE 10 2005 007 492 A1
Nachteil dieser Verfahren ist es, dass der Abstand der Sensoren und somit die Bauform für die engen Verhältnisse in einer Spritzgussmaschine nicht geeignet sind. Auch die empfindliche Elektronik würde dem Temperaturumfeld einer Spritzgussmaschine nicht standhalten.
Aufgabenstellung
Die Erfindung resultiert aus der Aufgabenstellung ein System zu schaffen welches in der Lage ist, bei geöffnetem Werkzeug, eine Qualitätskontrolle unter Vermeidung der o. g. Nachteile durchzuführen
Dabei soll der Scanner in der Lage sein zweidimensionale Bilder zu liefern um Informationen über die Kontrastierung und Farbe der Prüflinge zu liefern.
Der Scanner soll zweidimensionale Geometrieabbilder liefern um ebene Dimensionen kontrollieren zu können.
Der Scanner soll zweidimensionale Intensitätsabbilder liefern um Oberflächen in Farbe und Grauwert kontrollieren zu können.
Der Scanner soll dreidimensionale Abbilder liefern um räumliche Qualitätsprüfungen durchführen zu können.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung dargelegt.
Der Scanner aus Bild 1 besteht aus einer Zeilenkamera [1] welche in der Lage ist eine hochauflösende eindimensionale Bildinformation zu liefern. Die Bildinformation wird mit Hilfe eines Spiegels [3] um α1 umgelenkt. Dadurch ist gewährleistet, dass die Kamera immer außerhalb des Werkzeuges und somit des Gefahrenbereichs bleibt. Durch die Umlenkung werden extrem kurze Abstände zur Prüfoberfläche möglich.
Durch eine lineare Abwärtsbewegung [2] taucht die Einheit in das Werkzeug ein. Während der Abwärtsbewegung werden kontinuierlich weitere Zeilen abgetastet. Diese Zeilen werden mit der Bewegung synchronisiert. Somit ergibt sich durch die Aneinanderreihung der Zeilen ein hochauflösendes zweidimensionales Abbild des Werkzeuges mit Farb-, bzw. Grauwertinformationen.
In Spiegelnähe wird eine Beleuchtungszeile [4] mitgeführt um die Szene [5] [6] auszuleuchten.
Vor der Aufwärtsbewegung wird der Spiegel [3] auf α2 gekippt. Dadurch entsteht während der Aufwärtsbewegung ein weiteres zweidimensionales Abbild, allerdings unter einem veränderten Betrachtungswinkel α2.
Somit sind zwei zweidimensionale Bilder entstanden, jeweils unter dem Betrachtungswinkel α1 und α2. Dies entspricht den Stereobildern der menschlichen Augen. Durch Weiterverarbeitung dieser Bilder durch entsprechende Standartsoftware z. B. ScorpionVision von der Firma Tordivel o. a., entstehen aus diesen Daten Punktewolken, welche für die Qualitätskontrolle weiterverarbeitet werden können.
Die Darstellung aus Bild 2 zeigt den Scanner im geöffneten Werkzeug. Durch diese Anordnung wird außerdem die Kameraelektronik [1] vom Werkzeug ferngehalten.
Weitere Anwendungen sind denkbar, um hochauflösende zwei- und dreidimensionale Bilder mit der Scannvorrichtung zu erzeugen.
Zusammenfassung

1. Scanner zur Kontrolle von Spritzguss-Teilen und -Werkzeugen
2.1. Bei bekannten 2D- und 3D-Scannern werden die Bilder mit Hilfe einer aufwendigen Scanneinrichtung generiert, so dass einen Aufnahme der Szene in einem Spritzgusswerkzeug nicht möglich ist. Dies beruht im Wesentlichen auf die umfangreiche Bauform. Die Vorrichtung soll ein scannen der Bilder direkt im Spritzgusswerkzeug inline ermöglichen.
2.2. Der Scanner besteht aus einer Zeilenkamera [1] welche in der Lage ist eine hochauflösende eindimensionale Bildinformation zu liefern. Die Bildinformation wird mit Hilfe eines Spiegels [3] um α1 umgelenkt. Dadurch ist gewährleistet, dass die Kamera immer außerhalb des Werkzeuges [6] und somit des Gefahrenbereichs bleibt. Durch die Umlenkung werden extrem kurze Abstände zur Prüfoberfläche möglich.

Durch eine lineare Abwärtsbewegung [7] taucht die Einheit in das Werkzeug ein. Während der Abwärtsbewegung werden kontinuierlich weitere Zeilen abgetastet. Diese Zeilen werden mit der Bewegung synchronisiert. Somit ergibt sich durch die Aneinanderreihung der Zeilen ein hochauflösendes zweidimensionales Abbild des Werkzeuges mit Farb-, bzw. Grauwertinformationen.
In Spiegelnähe wird eine Beleuchtungszeile [4] mitgeführt um die Szene auszuleuchten.
Vor der Aufwärtsbewegung wird der Spiegel auf α2 gekippt. Dadurch entsteht während der Aufwärtsbewegung ein weiteres zweidimensionales Abbild, allerdings unter einem veränderten Betrachtungswinkel α2.
Somit sind zwei zweidimensionale Bilder entstanden, jeweils unter dem Betrachtungswinkel α1 und α2. Dies entspricht den Stereobildern der menschlichen Augen. Durch Weiterverarbeitung dieser Bilder durch entsprechende Standartsoftware entstehen aus diesen Daten Punktewolken, welche für die Qualitätskontrolle weiterverarbeitet werden können.

2.3. Der Scanner eignet sich auf Grund seiner kompakten Bauform und der Umlenkung der Bildaufnahme zur Kontrolle von Kunststoffteilen welche auf einer Spritzgussmaschine erzeugt werden. Diese Kontrolle kann direkt während des Produktionszykluses, inline, durchgeführt werden.

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

JP 2001108421 [0004]
DE 10104512 A1 [0004]
DE 102005007492 A1 [0005]

Claims

Scannsystem zur Erstellung von zwei- und dreidimensionalen Bildern, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass Licht durch eine Beleuchtungseinheit auf die Prüfszene emittiert. Das zurückgeworfene Licht wird über einen Spiegel mit dem Anstellwinkel α1 in eine Zeilenkamera überträgt. Durch das Abbewegen des Scannsystems und das gleichzeitige Synchronisieren dieser Bewegung mit weiteren Scannvorgängen ein hochauflösendes zweidimensionales Abbild mit Grauwert bzw. Farbinformationen liefert. Durch eine weitere Bildaufnahme während der Aufbewegung mit geändertem Anstellwinkel α2 entsteht ein dreidimensionales Stereobild.
Vorrichtung gemäß [1] dadurch gekennzeichnet, dass es die Erzeugung zweidimensionaler Bilder im geöffneten Werkzeug einer Spritzgusskontrolle ermöglicht, um eine Qualitätskontrolle an Kunststoffteilen direkt im Werkzeug durchzuführen.
Vorrichtung gemäß [1] dadurch gekennzeichnet, dass es die Erzeugung zweidimensionaler Bilder im geöffneten Werkzeug einer Spritzgusskontrolle ermöglicht, um eine Qualitätskontrolle von Einlegeteilen vor dem Umspritzen mit Kunststoff durchzuführen.
Vorrichtung gemäß [1] dadurch gekennzeichnet, dass es die Erzeugung zweidimensionaler Bilder im geöffneten Werkzeug einer Spritzgusskontrolle ermöglicht, um eine Qualitätskontrolle des Werkzeugs vor und nach dem Umspritzen mit Kunststoff durchzuführen.
Vorrichtung gemäß [1] dadurch gekennzeichnet, dass es die Erzeugung dreidimensionaler Bilder im geöffneten Werkzeug zur Ergänzung der o. g. zweidimensionalen Bilder ermöglicht.