DE3712513A1

DE3712513A1 - Verfahren und vorrichtung zur erkennung von oberflaechenfehlern

Info

Publication number: DE3712513A1
Application number: DE19873712513
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Klenk; Horst Dipl Phys Dr Krasowski; Gerhard Dipl Phys Dr Juenemann
Original assignee: Roth Electric GmbH
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1987-04-13
Filing date: 1987-04-13
Publication date: 1988-11-03
Also published as: JPS6438638A; DE3712513C2; CA1285331C; ES2059421T3; JP2578897B2; EP0286994B1; EP0286994A3; US4918321A; EP0286994A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Fehlern auf der Oberfläche eines Gegenstandes, vorzugsweise zur Erken nung von Lackfehlern auf der Oberfläche einer Kraftfahrzeug- Karosserie oder auf der vorzugsweise veredelten Oberfläche anderer industriell produzierter Gegenstände, bei dem auf die ser Oberfläche mittels eines Beleuchtungssystems ein Licht streifen erzeugt und dieser durch eine Relativbewegung zwischen dem Beleuchtungssystem und der Oberfläche über diese hinwegge führt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind beispielsweise aus der DE-PS 43 18 317 bekannt. Sie sind mit dem Nachteil verbun den, daß bestimmte und insbesonders kleinere Oberflächenfehler wegen geringer Kontraste bei der Auswertung des durch Ober flächenfehler beeinflußten reflektierten Lichts nur schwer erkennbar sind. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Glanzgrad der zu prüfenden Oberfläche nicht optimal ist.

Gemäß der vorerwähnten DE-PS 34 18 317 wurde bereits vorge schlagen, zur Durchführung des eingangs genannten Verfahrens mehrere nebeneinanderliegende Leuchtreihen vorzusehen. Durch die Erzeugung mehrerer voneinander abgesetzter Lichtstreifen auf der zu untersuchenden Oberfläche sollte bei einer Relativ bewegung zwischen dieser Oberfläche und der Beleuchtungs anordnung ein Oberflächenfehler nacheinander mehrere Licht streifen durchwandern und durch wiederholtes Aufscheinen in den aufeinanderfolgenden Lichtstreifen visuell leichter erkennbar werden. Dieses Verfahren erfordert jedoch vom Prüfpersonal fortwährend höchste Aufmerksamkeit und ist daher auf Dauer sehr ermüdend, ohne daß eine hinreichende Gewähr für ein weitgehend lückenloses Erfassen auch von schwieriger erkennbaren Fehlern gegeben ist.

Gemäß der US-PS 46 29 319 wurde auch schon vorgeschlagen, bei der flächenhaften Ausleuchtung von Oberflächen zur Fehler erkennung eine Kontrasterhöhung im reflektierten Meßlicht durch Verwendung von sog. Retrofolien zu erzielen, die in den Strah lengang des reflektierten Lichtes eingebracht und das auf eine solche Folie auftreffende Licht mit einer gewissen Streucharak teristik zurückwerfen, worauf es nach nochmaliger Reflexion an der zu überprüfenden Oberfläche in eine Videokamera gelangt. Dieses Verfahren erfordert jedoch einen großen Einfallswinkel für das Meßlicht, was den Raumbedarf für die gesamte Prüfanord nung erheblich vergrößert, so daß der praktische Einsatz bei beengten räumlichen Verhältnissen auf dem Prüfstand Schwierig keiten bereitet. Außerdem führen bei der Prüfung gewölbter Oberflächen Änderungen in der Topografie infolge des großen Einfallswinkels des Meßlichts rasch zu erheblichen Verzerrun gen, die einer sicheren Fehlererkennung entgegenstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine sichere Detektierung von Fehlern an oder in Oberflächen von Kraftfahrzeugen und anderen Gegenständen ermöglicht, und zwar auch dann, wenn die Oberfläche wie im Fall der Vorlackie rung bei Kraftfahrzeug-Karosserien matt ist und daher eine stärkere Streuung des reflektierten Lichtes bewirkt. Trotzdem soll die Prüfanordnung raumsparend und daher vielseitig einsetzbar sein und die Gestehungskosten überwiegend in den elektronischen Bereich verlegen, in dem im allgemeinen mit deutlicher Kostendegression zu rechnen ist. Darüber hinaus soll eine einfache, das Prüfpersonal weitgehend entlastende Handhabung der Prüfanordnung erzielt werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 11 gelöst.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient zur Erkennung von Lackfehlern auf der Karosserie von Kraftfahrzeugen ist im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen

Fig. 1 einen Prüfstand zur Oberflächen-Fehlererkennung in der Ansicht und mit Rechnern in schematischer Darstellung

Fig. 2 den Prüfstand von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung mit Sensoreinheiten in schematischer Darstellung,

Fig. 3 eine Beleuchtungseinheit und eine Sensoreinheit aus Fig. 2 in detaillierter Darstellung,

Fig. 4 die Beleuchtungs- und Sensoreinheiten von Fig. 3 in der Ansicht von unten,

Fig. 5 die Sensoreinheit aus Fig. 3 in vergrößerter Dar stellung,

Fig. 6 die Sensoreinheit von Fig. 5 in der Ansicht von oben,

Fig. 7 die Wiedergabe eines auf einem Monitor der Sensor einheit erscheinenden Bildes von der Abtastung der geprüften Oberfläche.

In Fig. 1 und 2 ist ein Prüfstand mit einem Gestell 1 darge stellt, das beispielsweise durch miteinander verschraubte Rohre oder Profilteile gebildet ist. In den Innenraum des Gestells 1 ist als kreisbogenförmige Linie ein Portal 2 eingezeichnet. Längs dieser kreisbogenförmigen Linie sind jeweils mehrere Beleuchtungseinheiten 3 und Sensoreinheiten 4 angeordnet. Diese Einheiten sind am Geräteaufbau 1 mit nicht dargestellten Haltearmen derart befestigt, daß ihre Anordnung längs der kreisbogenförmigen Linie des Portals 2 gewährleistet ist. Die Beleuchtungseinheiten 3 bilden insgesamt ein Beleuch tungssystem, während die Sensoreinheiten 4 insgesamt ein Auf zeichnungssystem bilden, wie dies nachfolgend näher beschrieben wird.

Das Portal 2 ist so dimensioniert, daß auf einem Transport schlitten 5 die Karosserie 6 eines Personenkraftwagens durch das Portal senkrecht zur Zeichenebene von Fig. 1 und 2 hin durchgeführt werden kann und von diesem Portal überspannt wird, wobei die Karosserie mit den Flanken- und Dachpartien einen etwa gleichmäßigen Abstand zu den jeweils gegenüberliegenden Portalsektoren einhält. In Fig. 1 und 2 ist die Karosserie 6 des Kraftwagens in ihrer jeweils linken Hälfte mit der Front seite und in ihrer jeweils rechten Hälfte mit der Heckseite gezeigt. Sie ist ohne Räder mit nicht dargestellten Lager mitteln auf den Transportschlitten 5 aufgesetzt. Der Schlitten 5 kann mit der auf ihn aufgesetzten Kraftwagen-Karosserie 6 auf nicht dargestellten, senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Schienen langsam und möglichst gleichmäßig durch das Portal 2 hindurchgefahren werden, wozu er mit einem ebenfalls nicht dargestellten Kettenantrieb versehen ist.

Längs der kreisbogenförmigen Linie des Portals 2 befinden sich ca. 30 unter sich gleich gestaltete Beleuchtungseinheiten 3. Eine dieser Beleuchtungseinheiten ist in Fig. 3 und 4 näher dargestellt.

Die Beleuchtungseinheit 3 weist in einem schachtartigen Gehäuse 7, dessen Flächen mattschwarz lackiert sind, eine Halogenlampe 8 auf, die kaltverspiegelt ist und einen Lichtkegel von ca. ±20° erzeugt. Das von der Lampe 8 ausgehende Licht fällt auf einen Spezialreflektor 9, der zur optischen Achse der Lampe 8 unter einem Winkel von ca. 45° geneigt ist und das Licht zu einem Austrittsfenster 10 lenkt, das am schachtartigen Gehäuse 7 an geordnet ist und durch welches das Licht auf die Oberfläche der Karosserie 6 des Kraftwagens gelenkt wird. Der Reflektor 9 wirkt für Lichtstrahlenkomponenten parallel zur Zeichenebene von Fig. 3 wie ein Spiegel und für Lichtstrahlenkomponenten senkrecht zur Zeichenebene wie ein Diffusor.

Die Richtung, in welcher die Kraftwagen-Karosserie 6 durch das Portal 2 hindurchbewegt wird, ist in Fig. 3 und 4 durch den Pfeil 11 markiert. Das Lichtaustrittsfenster 10 ist parallel zum Pfeil 11 verhältnismäßig schmal, hat jedoch senkrecht hier zu eine relativ große Ausdehnung.

Die Beleuchtungseinheiten 3 sind am Portal 2 derart angeordnet, daß die Lichtaustrittsfenster 10 benachbarter Beleuchtungs einheiten 3 mit ihren Schmalseiten aneinanderstoßen, so daß längs der Linie des Portals 2 ein durchgehendes schmales Licht band entsteht, das der Portallinie in einem Poygonzug nähe rungsweise folgt. Wird die Karosserie 6 auf dem Schlitten 5 durch das Portal 2 hindurchgeführt, so wird das jeweils unter dem Portal 2 befindliche Querschnittsprofil der Karosserie gleichmäßig beleuchtet in Form eines schmalen, durchgehenden Lichtbandes, das sich auf dem zum obigen Querschnittsprofil gehörigen schmalen Abschnitt der Oberfläche 12 der Karosserie 6 senkrecht zur Transportrichtung vom unteren Rand der einen Flanke über das Dach bzw. Haubenteil bis zum unteren Rand der anderen Flanke der Karosserie erstreckt. Das auf der Karos serie-Oberfläche 12 erzeugte Lichtband hat eine Breite von ca. 50 bis 100 mm. Beim Hindurchführen durch das Portal wandert die Karosserie 6 unter diesem Lichtband hindurch und wird von ihm jeweils streifenweise beleuchtet.

Ferner befindet sich am Portal 2 dicht neben den Beleuchtungs einheiten 3 eine Anzahl von 26 Sensoreinheiten 4, die zur streifenweisen optischen Abtastung und Aufzeichnung von Bildern der von den Beleuchtungseinheiten 3 beleuchteten Oberflächen abschnitte der Karosserie 6 dienen. Die Sensoreinheiten 4 sind auf dem Portalbogen derart verteilt angeordnet, daß sie mit ihrem Aufnahmewinkel insgesamt alle Teilabschnitte des Quer schnittsprofils der Karosserie 6 lückenlos erfassen. Dabei dienen zur Erfassung der linken und rechten Flankenflächen der Karosserie 6 die Sensoreinheiten L 1 bis L 6 bzw. R 1 bis R 6, während für die Erfassung der nach oben gerichteten Dach- und Haubenflächen die Sensoreinheiten D 1 bis D 7 bzw. H 1 bis H 7 dienen. Die Sensoreinheiten 4 sind unter sich im wesentlichen gleich ausgebildet. Sie unterscheiden sich lediglich hinsicht lich der Fokussierung der in ihnen enthaltenen, weiter unten näher beschriebenen Aufnahmekameras auf unterschiedliche Abstände der von ihnen erfaßten Karosseriebereiche, um zu berücksichtigen, daß die Bereiche der Motor- und Kofferraum hauben der Karosserie vom Portalbogen einen größeren Abstand haben als die Dach- und Seitenbereiche.

Eine der Sensoreinheiten 4 ist ebenfalls in Fig. 3 und 4 näher dargestellt. Sie umfaßt eine Montageplatte 13, auf der eine mit einem Flächen-CCD ausgestattete Videokamera 14 mit einem Auf nahmeobjektiv 15 sowie eine Abtasteinheit (Scanner) 16 mit einem um eine Achse 17 drehbaren Abtastspiegel 18 angeordnet sind. Die in einer Matrix angeordneten CCD-Elemente der Video kamera 13 bilden optoelektronische Wandler zur fersehgerechten Umwandlung der empfangenen analogen Lichtsignalen in elektri sche Digitalsignale. Ferner trägt die Montageplatte 12 ein ent spiegeltes Lichteintrittsfenster 19, hinter dem der Abtastspie gel 18 der Abtasteinheit 16 angeordnet ist. Der Abtastspiegel 18 lenkt das von der Lampe 8 ausgehende und von der Oberfläche 12 der Karosserie 6 reflektierte Licht nach Durchtritt durch das Lichteintrittsfenster 19 in das Objektiv 15 der Kamera 14 um.

Der Abtastspiegel 18 der Abtasteinheit 16 wird rechnergesteuert durch ein nicht näher dargestelltes Antriebssystem angetrieben und hat eine Winkelgeschwindigkeit von ca. 0,5 Umdrehungen pro Minute. Er kompensiert die Bewegungsunschärfe, die bei der Auf nahme der Karosserie-Oberfläche 12 während der Förderbewegung durch den Schlitten 5 ohne eine derartige Kompensation entste hen würde. Darüber hinaus können Unregelmäßigkeiten in der Fördergeschwindigkeit des Schlittens 5 bei ruckartigem Antrieb durch eine entsprechende zusätzliche Regelung der Bewegung des Abtastspiegels 18 ausgeglichen werden, wenn z. B. durch einen an sich bekannten und nicht dargestellten Tachogenerator am Ritzel einer den Schlitten 5 antreibenden Kette derartige Geschwindigkeitsschwankungen registriert und entspechende Sig nale in die Scanner-Steuerung aller Sensoreinheiten 4 einge geben werden.

Wenn sich in gewölbten Oberflächenbereichen der Karosserie 6 der Einfallswinkel für das von den Beleuchtungeinheiten 3 kom mende Abtastlicht beim Fördern der Karosserie durch das Portal 2 ändert, wandert das auf die Bildmitte eines an die Video kamera 14 angeschlossenen Monitors eingestellte Bild des auf der Karosserie erzeugten Lichtbandes aus der Bildmitte aus. Um dies zu verhindern, hat die Abtasteinheit 16 der Sensoreinheit 4 auch noch die Aufgabe, durch entsprechende Ansteuerung des Abtastspiegels 18 ein solches Auswandern des Lichtband-Bildes aus der Bildmitte des Monitors zu verhindern.

Die Montageplatte 13 ist lösbar an eine Trägerplatte 20 ange setzt, die unter Verwendung bekannter und daher nicht darge stellter Befestigungsmittel an einem Winkelträger 21 justierbar angeordnet ist. Der Winkelträger 21 wiederum befindet sich an einer Armatur 22, mit der die Sensoreinheit 4 am Portal 2 befestigt ist.

Die Sensoreinheit 4 wird vor dem Ansetzen an die Trägerplatte 20 vorjustiert und danach durch Justierung der Trägerplatte 20 gegenüber dem Winkelträger 21 endgültig justiert. Diese End justage ist unabhängig vom jeweiligen Typ des zu prüfenden Fahrzeuges. Ist die Endjustage erzielt, kann die Trägerplatte 20 gegen weitere Verstellung gegenüber dem Winkelträger 21 durch Verkleben, Verschrauben oder Verstiften gesichert werden. Dies hat den Vorteil, daß eine defekte Sensoreinheit 4 von der Trägerplatte 20 abgenommen und durch eine neue, gleichartige und vorjustierte Sensoreinheit ersetzt werden kann, ohne die Justage der Gesamtanordnung zu verlieren.

Die Justage der Gesamtanordnung jeder Sensoreinheit 4 am Portal 2 erfolgt derart, daß sich die Aufnahmebereiche der Videokame ras von benachbart angeordneten Sensoreinheiten auf der Ober fläche 12 der Karosserie 6 überlappen, wie dies aus Fig. 2 er sichtlich ist. Hierdurch wird erreicht, daß bei der nachfolgend näher beschriebenen Überprüfung der Karosserie-Oberfläche auf Lackfehler kein Teilbereich dieser Oberfläche ausgelassen wird und ungeprüft bleibt. Darüber hinaus ist bei der Justage darauf zu achten, daß das Bild des auf der Karosserie-Oberfläche er zeugten Lichtbandes, das auf den an die Videokameras ange schlossenen Monitoren erscheint, etwa in der Bildmitte liegt, wenn senkrecht zum Querschnittsprofil der Karosserie orientier te Oberflächenbereiche erfaßt werden. Das Weglaufen des Licht bandes aus der Bildmitte bei gewölbten Oberflächenbereichen wird - wie bereits erwähnt - durch die Rechnersteuerung der Abtasteinheit 18 verhindert.

Wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, sind am Portal 2 die Beleuchtungseinheiten 3 und die Sensoreinheiten 4 dicht neben einander angeordnet, so daß die Lichteintrittsfenster 19 der Sensoreinheiten 4 dicht neben den Lichtaustrittsfenstern 10 der Beleuchtungseinheiten 3 in einer Ebene liegen. Das von den Beleuchtungseinheiten 3 ausgehende Licht wird somit an der Karosserie-Oberfläche 12 unter einem sehr kleinen Reflexions winkel zu den Sensoreinheiten 4 reflektiert. Dadurch bleiben Verzerrungen an den konvexen und konkaven Oberflächenbereichen der Karosserie 6 gering.

Die Videokamera jeder Sensoreinheit 4 ist an je einen separaten Kamerarechner angeschlossen. Diese Kamerarechner, welche dem handelsüblichen Rechnerangebot entstammen können, sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, in einem ersten Schaltschrank 23 unter gebracht. Allerdings kann bei der in Fig. 2 gezeigten Ausfüh rungsform mit 26 Sensoreinheiten die Anzahl der Kamerarechner von 26 auf 19 Stück reduziert werden, wenn die Rechner der Kameras der Sensoreinheiten D 1 bis D 7, welche zur Abtastung der Dachflächen der Karosserie 6 dienen, wechselweise auch an die Kameras der Sensoreinheiten H 1 bis H 7, die zur Abtastung der Haubenflächen der Karosserie 6 dienen, angeschlossen werden. Dies ist möglich, weil sich Dach- und Haubenflächen der Karos serie 6 in der Draufsicht von oben nicht überschneiden und des halb die Sensoreinheiten D 1 bis D 7 und die Sensoreinheiten H 1 bis H 7 niemals gleichzeitig, sondern stets wechselweise in Funktion treten. Die Rechner der Kameras steuern die Abtast einheiten 18 der Sensoreinheiten 4 und werten die von ihren Videokameras erzeugten Bildsignale aus.

Die Ausgangssignale der im Schaltschrank 23 angeordneten Kamerarechner gehen an 3 Zwischenrechner, die gemäß Fig. 1 in einem Schaltschrank 24 untergebracht sind und die Daten der Sensorgruppen L 1 bis L 6, R 1 bis R 6 und D 1/ H 1 bis D 7/ H 7 weiter aufarbeiten, bis sie an einen Großrechner 25 weitergegeben werden. Die im Schaltschrank 24 installierten Monitore können wechselweise auf alle Sensoreinheiten 4 geschaltet werden, um das Originalbild zu überwachen.

Im Großrechner 25 erfolgt die Zusammenfassung aller Meßdaten. Er ist mit einer Datenausgabestation ausgestattet, welche Informationen von detektierten Oberflächenfehlern ausdruckt.

Mit dieser Anordnung läuft nun ein Prüfgang folgendermaßen ab. Die auf Lackfehler zu prüfende Karosserie 6 eines Kraftwagens wird außerhalb des Portals 2 auf den entsprechend weit verfahr baren Schlitten 5 aufgesetzt, vorzugsweise mit der Frontseite zum Portal hin. Anschließend werden die Beleuchtungseinheiten 3 und Sensoreinheiten 4 sowie der Antrieb für den Schlitten 5 eingeschaltet, worauf sich die Karosserie 6 auf dem Schlitten 5 in das Portal 2 hineinbewegt und dieses mit der Fördergeschwin digkeit des Schlittenantriebs durchläuft. Bei der beschriebenen Ausführungsform beträgt die Fördergeschwindigkeit des Schlit tens 5 etwa 50-100 mm/sec.

Dabei wandert relativ zur Karosserie 6 das schmale Lichtband, das von den Beleuchtungeinheiten 3 erzeugt wird, über die Ober fläche 12 der Karosserie 6 hinweg und beleuchtet in einem Quer schnittsprofil der Karosserie jeweils einen schmalen Streifen von 50-100 m Breite. Die auf dem jeweiligen Querschnitts profil unter dem Lichtband liegenden Abschnitte der Karosserie- Oberfläche 12 werden von je einer Videokamera 14 der Sensor einheiten 4 erfaßt.

Die im Schaltschrank 23 angeordneten Kamerarechner veranlassen automatisch, daß die ihnen zugeordneten Videokameras jeweils gleichzeitig alle 10 mm des Karosserie-Vorschubes durch das Portal 2 hindurch ein Bild der jeweils erfaßten Karosserie- Oberflächenabschnitte aufnehmen. Bei einer Vorschubgeschwindig keit im oben erwähnten Bereich (50-100 mm/sec) führt dies zu ca. 5 Bildern pro Sekunde. Hat die Karosserie 6 eine übliche Lange von 4 m, so liefert demnach jede Videokamera während des Durchlaufs einer Karosserie durch das Portal 2 schrittweise eine Gesamtzahl von 400 Aufnahmen, d. h. es werden schrittweise 400 Querschnittsprofile zwischen dem frontseitigen und dem heckseitigen Ende der Karosserie 6 abgetastet und aufgezeich net. Da diese Aufzeichnungen in Schritten von jeweils 10 mm aufeinanderfolgen und das zur Abtastung auf der Karosserie- Oberfläche 12 erzeugte Lichtband eine Breite von 50 bis 100 mm aufweist, ist wegen der im Vergleich zur Breite des Lichtbandes wesentlich geringeren Schrittweite der Aufzeichnungsfolgen sichergestellt, daß kein Abschnitt der Karosserie-Oberfläche 12 unerfaßt bleibt. Im Gegenteil, die zeitlich aufeinanderfolgen den Bilder der Oberflächenabschnitte überlappen sich in ihrem Bildinhalt jeweils um ca. 70%.

Um eine aufwendige Belichtungssteuerung in den Objektiven der Videokameras 14 der Sensoreinheiten 4 zu vermeiden, können die Lampen 8 aller Beleuchtungseinheiten 3 gemeinsam derart gesteu ert oder geregelt werden, daß die Intensität des von ihnen aus gehenden und von der Oberfläche 12 der Karosserie 6 zurückge worfenen Lichtes der helleren oder dunkleren Farbe der Karos serie-Lackierung angepaßt wird. Dadurch kann die Intensität des in die Videokameras einfallenden Lichtes in allen Fällen in etwa konstant gehalten werden.

Auf den Monitoren, die auf die Videokameras 14 der Sensorein heiten 4 aufgeschaltet werden können, erscheinen Fehler auf der Oberfläche der Karosserie 6 entweder als dunkle Stellen im hellen Bild des auf der Karosserie 6 erzeugten Lichtbandes oder als Änderungen in der Kontur des Bildes dieses Lichtbandes. Eine Aufnahme eines solchen Monitorbildes zeigt Fig. 7. Darin ist das Bild des Lichtbandes mit 26 bezeichnet, worin ein Lack fehler als dunkle Stelle 27 erscheint.

Die Daten der von den Videokameras 14 der Sensoreinheiten 4 gleichzeitig aufgezeichneten Teilbilder der einzelnen Ober flächenabschnitte des jeweils erfaßten Querschnittsprofils und die Daten der so erfaßten Bilder der nacheinander unter dem Lichtband hindurchwandernden Querschnittsprofile der Karosserie 6 werden in den Rechnern weiterverarbeitet und zu einem Gesamt bild zusammengesetzt, das von der Datenausgabestation des Rech ners 25 beispielsweise als Hardcopy-Ausdruck ausgegeben wird und über etwaige Fehler auf der gesamten Oberfläche der Karos serie 6 und über die Koordinaten dieser Fehlerstellen Aufschluß gibt.

Anhand dieser Informationen können die mit der obigen Anlage detektierten Fehler auf der Oberfläche der untersuchten Karos serie durch das mit der Fehlerbeseitigung beauftragte Personal auch dann leicht aufgefunden und beseitigt werden, wenn die visuelle Erkennung dieser Fehler an sich schwierig ist.

Damit Oberflächenfehler, die auf der Oberfläche 12 der Karos serie 6 im Überlappungsbereich der Videokameras 14 zweier benachbart angeordneter Sensoreinheiten 4 liegen, durch das beschriebene System nicht doppelt gemeldet werden, kann fol gendes Verfahren angewendet werden.

Vor der Inbetriebnahme der vorgeschlagenen Anordnung zur Erken nung von Oberflächenfehlern der serienmäßig zu untersuchenden Karosserien eines bestimmten Fahrzeugtyps wird zunächst ein hell-farbiges Karosserie-Muster dieses Fahrzeugtyps nachein ander vorzugsweise an vier Stellen (vorderer Bereich, Tür bereich, hinterer Bereich) in das Portal 2 gestellt und jeweils mit dem von den Beleuchtungseinheiten 3 erzeugten Lichtband beleuchtet. In der ersten dieser vier Positionen werden jeweils die beiden Monitorbilder benachbarter Sensoreinheiten 4 beob achtet, so daß ungefähr in der Mitte des Überlappungsbereiches eine Markierung, z. B. mit schwarzem Filzstift, auf der Muster- Karosserie angebracht werden kann, was auf den Monitorbildern mitverfolgt und kontrolliert werden kann. In dieser Weise werden die Überlappungsbereiche aller Sensoreinheiten L 1/2 bis R 2/ R 1 des Portals auf der Muster-Karosserie markiert. Die gleichen Markierungsarbeiten werden in den folgenden zweiten bis vierten Positionen der Muster-Karosserie wiederholt. So erhält man z. B. an jeder Seitenwand der Muster-Karosserie 20 Markierungspunkte, die in 5 Zeilen angeordnet sind. An schließend werden jeweils von Hand die vier in jeder Zeile angeordneten Markierungspunkte zu einer von vorn nach hinten durchgezogenen schwarzen Linie verbunden, wozu keine besondere Sorgfalt angewendet werden muß. Somit wird die Gesamtfläche der Muster-Karosserie an den beiden Seitenflächen und an den Dach- und Haubenflächen mit insgesamt 16 von vorn nach hinten ver laufenden Markierungslinien überzogen. Diese so markierte Muster-Karosserie wird nun aus dem Portal 2 herausgefahren und anschließend erneut in das Portal 2 eingeführt und in einem regulären Prüfgang, wie er oben beschrieben wurde, durch das Portal 2 hindurchgeführt.

Ein spezielles Inbetriebnahmeprogramm der Rechner erkennt nun in jedem Bild, das von den Sensoreinheiten 4 erzeugt wird, maximal 2 Markierungslinien und legt damit jeweils exakt den Meßbereich jeder Sensoreinheit 4 an jeder Stelle der Karos serie-Oberfläche des durch die markierte Muster-Karosserie repräsentierten Fahrzeugtyps fest.

Der Meßbereich der Videokameras 14 von jeweils zwei benachbart angeordneten Sensoreinheiten 4 wird also mit diesem Inbetrieb nahmeprogramm so beschränkt, daß der Meßbereich der einen Kamera unterhalb und der Meßbereich der anderen Kamera oberhalb ein und derselben Markierungslinie bleibt.

Nach diesem Inbetriebnahmeprogramm kann die reguläre Unter suchung der serienmäßig vom Montageband kommenden Karosserien des betreffenden Fahrzeugtyps aufgenommen werden, wie dies oben beschrieben wurde. Wegen der mittels der Muster-Karosserie durchgeführten Begrenzung der an sich überlappenden Meßbereiche der Videokameras unterbleibt eine doppelte Fehlererfassung, ohne daß die mit der vorgeschlagenen Anordnung serienmäßig ge prüften Karosserien erneut markiert werden müssen.

Die nach dem oben beschriebenen Verfahren markierte Muster- Karosserie dient somit zum Referieren der Anlage und wird für eventuelle spätere Nachjustierungen aufbewahrt.

Selbstverständlich ist es erforderlich, für jeden Fahrzeugtyp, der sich hinsichtlich der Gestaltung seiner Karosserie von anderen Fahrzeugtypen unterscheidet, eine eigene Muster-Karos serie zu schaffen und die Anlage mittels des jeweiligen Inbe triebnahmeprogramms softwaremäßig darauf einzustellen.

Anstatt den beweglich gelagerten Schlitten 5 mit der Karosserie 6 durch das feststehende Portal 2 hindurchzuführen, kann auch die Karosserie 6 ortsfest bleiben und das Portal 2 nach Aus stattung mit einem Schienenfahrwerk über die Karosserie 6 hin wegbewegt werden. Wesentlich ist nur, daß zwischen der Karos serie 6 und dem Portal 2 mit den Beleuchtungseinheiten 3 und den Sensoreinheiten 4 eine Relativbewegung stattfindet.

Mit der vorgeschlagenen Anlage können auch die Front- und Heckseiten der Karosserie von Fahrzeugen auf Oberflächenfehler untersucht werden, wenn hierfür zusätzliche und geeignet ange ordnete Sensoreinheiten vor bzw. hinter dem Portal 2 vorgesehen werden.

Schließlich eignen sich das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung bei entsprechender Anpassung auch zur Erkennung von Fehlern an Oberflächen anderer industriell hergestellter Gegenstände, beispielsweise von Gegenständen aus Flach- oder Hohlglas, Keramik, Kunststoff, etc. oder von Küchengeräten und sonstigen Gebrauchsgütern, von denen der Erwerber oder Benutzer einwandfreie Oberflächen erwartet.

Bezugszeichenliste: 1 = Gestell
2 = Portal
3 = Beleuchtungseinheit
4 = Sensoreinheit
5 = Schlitten
6 = Karosserie
7 = Gehäuse
8 = Lampe
9 = Reflektor
10 = Lichtaustrittsfenster
11 = Richtungspfeil
12 = Oberfläche der Karosserie
13 = Montageplatte
14 = Videokamera
15 = Aufnahmeobjektiv
16 = Abtasteinheit
17 = Spiegelachse
18 = Abtastspiegel
19 = Lichteintrittsfenster
20 = Trägerplatte
21 = Winkelträger
22 = Armatur
23 = Gehäuse für Kamerarechner
24 = Gehäuse für Zwischenrechner
25 = Großrechner
26 = Lichtband-Bild
27 = Fehlerstelle

Claims

1. Verfahren zur Erkennung von Fehlern auf der Oberfläche eines Gegenstandes, vorzugsweise zur Erkennung von Lack fehlern auf der Oberfläche einer Kraftfahrzeug-Karosserie, bei dem auf der Oberfläche mittels eines Beleuchtungs systems ein Lichtstreifen erzeugt und dieser durch eine Relativbewegung zwischen dem Beleuchtungssystem und der Oberfläche über diese hinweggeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß streifenförmige Abschnitte der Oberfläche des Gegenstandes jeweils im Bereich des Lichtstreifens schrittweise aufgezeichnet werden, wobei die Schrittweite der aufeinanderfolgenden Aufzeichnungen kleiner ist als die Breite des Lichtstrei fens.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlererkennung durch Detektierung von Intensitäts- oder Konturenänderungen im aufgezeichneten Bild des auf der Oberfläche erzeugten Lichtstreifens erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Beleuchtungssystem ausgehenden und auf die Oberfläche auftreffenden Lichtstrahlen und die von ihr zurückgeworfenen und die Bildaufzeichnung bewirken den Lichtstrahlen einen verhältnismässig kleinen Einfalls- bzw. Reflexionswinkel bilden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungen mittels eines opto elektronische Wandler enthaltenden Aufzeichnungssystems erfolgen.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungen unter Zwischenschal tung einer Abtasteinheit erfolgen, welche derart gesteuert wird, daß sie die Relativbewegung zwischen der Oberfläche und dem Aufzeichnungssystem während der Aufzeichnung und/oder von Aufzeichnungsschritt zu Aufzeichnungsschritt eintretende Winkeländerungen in der Topografie der Ober fläche ausgleicht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördergeschwindigkeit des zu prüfenden Gegenstandes bzw. des Aufzeichnungssystems erfaßt und Schwankungen derselben durch die Abtasteinheit ausgeglichen werden.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das streifenförmige Reflexionsbild der Oberfläche in mehrere Unterabschnitte aufgeteilt wird, die von je einer Sensoreinheit des Aufzeichnungssystems jeweils gleichzeitig aufgezeichnet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Aufnahmebereiche der Sensoreinheiten überlappen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Aufzeichnungsbereiche der Sensoreinheiten durch ein mittels Markierungslinien gekennzeichnetes Referenzmuster des Prüfgegenstandes eingestellt werden.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Aufzeichnungen entstehen den Teilbilder durch Rechnermittel zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungssystem mindestens eine Beleuchtungseinheit (3) mit einem Lichtaustrittsfenster (10) und das Aufzeichnungs system mindestens eine Sensoreinheit (4) mit einem Licht eintrittsfenster (19) aufweisen und daß Lichtaustritts fenster (10) und Lichteintrittsfenster (19) eng benachbart angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungeinheit (3) eine Lampe (8) und einen Reflek tor (9) umfaßt, der in der einen Richtung als Spiegel und in der anderen Richtung als Diffusor wirkt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich net, daß das Beleuchtungssytem mehrere Beleuchtungsein heiten (3) umfaßt, die ein durchgehendes Lichtband erzeugen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtband den Prüfgegenstand (6) zumindest teilweise umgibt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtband dem Querschnittsprofil des Prüfgegenstandes (6) zumindest näherungsweise angepaßt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinheiten (3) ein Portal (2) bilden, das den Prüfgegenstand (6) überspannt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinheiten (3) in ihrer Lichtintensität gemeinsam steuerbar sind.

18. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensoreinheit (4) eine Videokamera (14) und eine Abtasteinheit (16) umfaßt, die mit einem beweglichen Spiegel (18) zwischen dem Lichteintrittsfenster (19) und der Videokamera (14) angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensoreinheit (4) ein Rechner zuge ordnet ist, der die Abtasteinheit (16) derart steuert, daß die Relativbewegung zwischen dem Prüfgegenstand (6) und der Sensoreinheit (4) während der Bildaufzeichnung und/oder von Aufzeichnungsschritt zu Aufzeichnungsschritt eintretende Winkeländerungen in der Topografie der Oberfläche (12) des Prüfgegenstandes (6) ausgeglichen wird.

20. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungssystem mehrere Sensor einheiten (4) umfaßt, deren Aufzeichnungsbereiche sich aneinander anschließen.

21. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechner der Sensoreinheiten (4) an einen weiteren Rechner (25) angeschlossen sind, der ein Gesamtbild der mit den einzelnen Sensoreinheiten (4) aufge zeichneten Einzelbilder erstellt.