DE4041166A1 - Beleuchtungsanlage zur visuellen qualitaetskontrolle hochglaenzender oberflaechen - Google Patents

Description

Die Kontrolle und Suche nach Oberflächenfehlern auf lackierten Flächen von großen prismatischen Grundkörpern, wie beispielsweise in der LKW-Fertigung, wird visuell von Prüfpersonen vorgenommen. Es sind deshalb bei der Beleuchtung der Prüfräume spezielle Anforderungen zu berücksichtigen, da insbesondere bei LKW-Führerhäusern die Qualitätsansprüche steigen und immer mehr Wert auf optimal decklackierte Oberflächen gelegt wird. Die für die Kontrolle bisher bekannten Beleuchtungsanlagen (z. B. gemäß DE 34 18 317 C1) weisen jedoch eindeutige Mängel auf, die die Prüfarbeit erschweren, so daß eine große Zahl von Fehlern nicht erkannt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für den eingangs genannten Zweck eine Beleuchtungsanlage zu schaffen, die eine optimale Erkennbarkeit von Oberflächenfehlern gewährleistet sowie deren Nacharbeit ermöglicht. Zugleich sollen die Arbeitsbedingungen für das Prüfpersonal aufgrund hoher Fehlerkontrastierung und Blendungsbegrenzung erheblich verbessert werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch Anwendung des Prinzips der Reflexbildbeleuchtung vorhandene Oberflächenfehler einen ausreichenden Leuchtdichtekontrast gegenüber ihrer Umgebung aufweisen und dadurch gut erkennbar werden. Der Kontrast entsteht durch eine recht geringe Leuchtdichte des Fehlerumfeldes, wobei sich im Fehler selbst Licht aus einem engen Richtungsbereich hell spiegelt.

Die für die einzelnen Kontrollbereiche vorgeschlagenen Reflexbildquellen weisen helle gleichmäßig leuchtende Flächen auf, die auf die zu kontrollierende Oberfläche gespiegelt und dabei einen möglichen Oberflächenfehler sichtbar werden lassen. Dies geschieht meist durch eine Verzerrung des Reflexbildes aufgrund der Störung der ebenen Spiegelfläche durch den Fehler oder in einer Spiegelung der Reflexbildquelle an bezüglich des Betrachtungswinkels günstig geneigten Flächen im Fehler. Meist wird auch das Streulicht der Reflexbildquelle im Fehler mit anderer Intensität als im Umfeld reflektiert und dadurch der Fehler erkennbar.

Anhand der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel nachstehend näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Gesamtansicht der Beleuchtungsanlage von oben,

Fig. 2 die Frontansicht einer Vertikalleuchte,

Fig. 3 schematisch einen Querschnitt durch die Vertikalleuchte,

Fig. 4 das Prinzip der visuellen Kontrolle im ersten Kontrollbereich und

Fig. 5 das Prinzip der visuellen Kontrolle im zweiten Kontrollbereich.

Die schematisch gezeigte Beleuchtungsanlage ist innerhalb einer etwa würfelförmigen Raumbegrenzung (1), beispielsweise einer Halle von etwa 6·6 m² Grundfläche, mit ausreichender Höhe angeordnet. Zur Vermeidung von Fremdreflexen sind ihre Wände (1a) einheitlich gestaltet, vorzugsweise durch Anbringung von Vorhängen oder vergleichbaren Anstrichen, um der Raumbegrenzung einen niedrigen und gleichmäßigen Reflexionsgrad sowie eine matte Oberflächenstruktur zu verleihen. Etwa in die Mitte des Raumes ist als Prüfobjekt ein LKW-Führerhaus (2) eingebracht, welches angenähert einen prismatischen Grundkörper mit rechteckiger oder nahezu quadratischer Grundfläche von jeweils gut zwei Metern Seitenlänge und etwa vergleichbarer Höhe darstellt.

Rings um das Prüfobjekt sind an den Wänden (1a) acht Stück Vertikalleuchten (3 bzw. 3′) angeordnet, die paarweise jeder der vier Seitenflächen des Führerhauses (2) zugeordnet sind, wobei mit (2a) dessen Front- bzw. Heckseite und mit (2b) die linke sowie rechte Seitenfläche mit nicht gezeigten Türeinstiegen bezeichnet sind. Die noch näher zu beschreibenden Vertikalleuchten an jeweils einer Wand sind mit ihren einander zugekehrten äußeren Längsseiten etwa bündig zur entsprechenden Außenecke des Führerhauses positioniert, wie in Fig. 1 ersichtlich ist. Dabei sind die der Front- und Heckseite (2a) des Führerhauses zugekehrten Vertikalleuchten seitlich verschiebbar, um das Führerhaus in Richtung des eingezeichneten Pfeiles (4) durch Tore (1b) und zwischen den Vertikalleuchten hindurch in die Raumbegrenzung einfahren und auch wieder ausfahren zu können. Zur visuellen Kontrolle der vier Seitenflächen als erstem Kontrollbereich werden nach dem Schließen der einheitlichen Raumbegrenzung die entsprechenden Vertikalleuchten bis auf Eckenhöhe des Führerhauses in die in Fig. 1 in Strichlinien dargestellte Position verschoben.

Jede der acht Vertikalleuchten (3, 3′) besteht aus einem Gehäuse (3a) für sechs zu dritt nebeneinander und zweifach übereinander angeordnete Leuchtstofflampen (3b) mit vorzugsweise je 58 W Leistungsaufnahme. Aufgrund dieser Leuchtstofflampen-Anordnung ergibt sich eine Gesamthöhe der Vertikalleuchte von über 3 m, bezogen auf den Fußboden, so daß sie das entsprechend der Fahrwerkhöhe aufgebockte Führerhaus noch überragt. Jede Leuchtstofflampe ist von einem trogförmigen Gehäuseteil ähnlich eines Reflektors umgeben, wobei die beiden jeweils äußeren trogförmigen Gehäuseteile (3c bzw. 3e) auf ihrer der Lampe zugekehrten Seite eine matt schwarze Oberfläche aufweisen, während der mittlere trogförmige Gehäuseteil (3d) als weißer Reflektor ausgebildet ist. An der Lichtaustrittsseite sind die beiden äußeren Gehäuseteile (3c, 3e) mit je einer in Lampenlängsrichtung angeordneten lichtundurchlässigen schwarzen Abschattung (3c′ bzw. 3e′) versehen, die die Lichtaustrittsfläche von einem Außenrand bis über die Leuchtstofflampe hinweg in unterschiedlicher Breite abdecken (Fig. 3). Die verbleibenden Lichtaustrittsspalte (3c′′ bzw. 3e′′) sind dabei so gewählt, daß für eine Prüfperson lediglich das Reflexbild der Vertikalleuchte auf der Oberfläche des Führerhauses gemäß den optischen Spiegelgesetzen wahrgenommen werden kann, während die helle Leuchtstofflampe selbst aufgrund der Abschattung direkt nicht mehr sichtbar ist. Deshalb ist auch die Abschattung (3e′) für den näher am Prüfobjekt befindlichen Gehäuseteil (3e) schmaler und damit der Lichtaustrittsspalt größer als bei dem weiter entfernteren Gehäuseteil (3c). Entsprechend diesen Vorgaben und der Einspiegelung des Lichtes von der Seite her ist die für die andere Oberflächenhälfte verantwortliche Vertikalleuchte (3′) hinsichtlich der schwarzen Abschattungen spiegelbildlich aufgebaut.

Demgegenüber ist der mittlere trogförmige Gehäuseteil (3d) der Vertikalleuchte aufgrund des weißen Reflektors hinter der Lampe und mittels einer an der Lichtaustrittsseite befindlichen durchscheinend weißen Acrylglasabdeckung (3d′) mit etwa 50% Transmissionsgrad als gleichmäßig hell leuchtende Fläche ausgebildet. Dabei ist die Lampenleuchtdichte auf der Oberfläche der Abdeckung so weit herabgesetzt, daß eine physiologische Blendung für die Prüfperson zu vernachlässigen ist. Zusätzlich ist jede Vertikalleuchte noch mit einer nicht gezeigten transparenten Glasabdeckung an der Lichtaustrittsseite versehen, um einen Schutz vor Verschmutzung und mechanischen Beschädigungen zu gewährleisten.

Die vorbeschriebenen jeweils paarweise und spiegelbildlich jeder Seitenfläche des Führerhauses zugeordneten Vertikalleuchten (3 bzw. 3′) innerhalb des ersten Kontrollbereiches sind vorzugsweise in einem Abstand (a) von etwa 1,50 m von der zugehörigen Seitenfläche entfernt aufgestellt. Eine Prüfperson (5) kann somit zwischen der zu kontrollierenden Oberfläche und den Vertikalleuchten hindurchgehen und die Lackoberfläche visuell nach Fehlern absuchen (Fig. 4). Hierbei ist die untere Kante des Führerhauses in einem Abstand zum Boden von annähernd 1 m befindlich, während die Vertikalleuchten vom Boden bis etwa zur Oberseite des Führerhauses reichen. Bei normaler Blickhöhe der Prüfperson und einer Sehentfernung von etwa 50 cm kann so die gesamte Seitenfläche einschließlich des unteren kritischen Bereiches der Führerhausoberfläche mit einem Reflexbild abgemustert werden. Aufgrund der Breite der Vertikalleuchte füllt das von ihr ausgehende Reflexbild zudem gerade das Gesichtsfeld der Prüfperson bei der gewählten Geometrie und Sehentfernung aus.

Das gesamte erkennbare Reflexbild besteht aus dem Bild der beiden frei brennenden Leuchtstofflampen in den äußeren trogförmigen Gehäuseteilen (3c, 3e), ohne daß die Lampen direkt sichtbar sind, und aus dem großflächigeren Reflexbild des mittleren Gehäuseteiles (3d), welches insgesamt jedoch dunkler erscheint. In diesem großflächigen Reflexbild sind besonders gut größere Fehler, wie beispielsweise Poliernebel oder Mattigkeitsstellen optimal erkennbar. Auch erscheint das besonders für kleine Unebenheiten geeignete hellere Reflexbild der beiden äußeren Leuchtstofflampen an Eckrundungen des Führerhauses durch optische Verzerrung an der konvex gewölbten Oberfläche nur noch als schmaler Strich, dessen Breite zur Fehlererkennung nicht mehr ausreicht, so daß für diesen Oberflächenbereich ebenfalls die großflächige Reflexbildquelle der mittleren Leuchtstofflampe dient. Aufgrund des geringen Leuchtenwirkungsgrades sowie des Standortes der Vertikalleuchten seitlich neben dem Führerhaus wird die zu prüfende Lackoberfläche insgesamt so wenig aufgehellt, daß niedrige Umfeldleuchtdichten erreicht werden. Fremdreflexe werden durch die einheitliche Raumbegrenung vermieden, dunkle Raumbegrenzungen verringern zusätzlich die Umfeldleuchtdichte auf der Oberfläche und steigern die Fehlererkennbarkeit.

Auch für die visuelle Kontrolle des LKW-Führerhauses (2) auf seiner Dachoberfläche (2c) ist eine Beleuchtung nach dem Reflexbildprinzip vorgesehen. In diesem zweiten Kontrollbereich, der im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in der gleichen Raumbegrenzung angeordnet, aber beleuchtungstechnisch unabhängig von den Vertikalleuchten (3, 3′) geschaltet werden kann, sind als Reflexbildquellen drei Lichtbänder (6, 6′) im Deckenbereich der Prüfhalle angeordnet. Jedes Lichtband besteht vorzugsweise aus drei hintereinander angeordneten zweilampigen Leuchten (Lichtband 6) oder jeweils zwei einlampigen Leuchten (Lichtband 6′), die mit geringem Abstand nebeneinander befestigt sind. Die Lichtbänder haben sowohl untereinander als auch zur Dachoberfläche des Führerhauses einen Abstand (a) von etwa 1,50 m und sind mit Leuchtstofflampen (6a) mit einem Leistungsbedarf von 58 W sowie vorzugsweise tageslichtweißer Lichtfarbe bestückt. Aufgrund der dreifach hintereinander angeordneten Lampen ergibt sich eine Gesamtlänge jedes Lichtbandes von etwa 4,6 m, so daß das Führerhaus auf beiden Seiten überragt wird (Fig. 1, Fig. 5). Die Lichtbänder verlaufen parallel zur Front- bzw. Heckseite (2a), während die Prüfperson (5) auf lediglich angedeuteten seitlichen Bühnen (7) längs der linken und rechten Seitenfläche (2b) des Führerhauses erhöht sich so bewegen kann, daß die Augen etwa 0,5 m oberhalb des Daches befindlich sind.

Bei den Lichtbändern (6, 6′) ist das die Lampen umgebende Gehäuse im oberen Halbraum ebenfalls matt schwarz lackiert, so daß auf der zu kontrollierenden Dachoberfläche klar definierte Reflexbilder der frei brennenden Lampen mit scharfen Hell-Dunkel-Grenzen entstehen, wodurch eine hohe Fehlerkontrastierung gewährleistet ist. Aufgrund der geometrischen Anordnung der Lichtbänder zum Führerhaus und der Position der Prüfperson haben die Reflexbilder bezogen auf das betrachtete Gesichtsfeld wiederum eine vertikale Orientierung zur Oberfläche ähnlich des ersten Kontrollbereiches. Auch hier kann durch die Eigenbewegung der Prüfperson auf den seitlichen Bühnen das gesamte Dach nach Fehlern abgesucht werden, wobei eine Direktblendung während der Kontrolle ausgeschlossen ist, da sich die Reflexbildquellen außerhalb des Gesichtsfeldes hinter und über der Prüfperson befinden. Es muß lediglich darauf geachtet werden, daß die Beleuchtungseinrichtungen der anderen Kontrollbereiche ausgeschaltet sind und Fremdreflexe, beispielsweise durch helle Belüftungsrohre oder Oberlichter, durch eine entsprechende Raumumhüllung vermieden werden. Das Beleuchtungsstärkeniveau im zweiten Kontrollbereich ist dabei ausreichend, um neben der visuellen Prüftätigkeit auch Nachbesserungsarbeiten an der Dachoberfläche durchzuführen.

Zur visuellen Kontrolle von Türfalz- und Innenraumbereichen, die aufgrund von Aussparungen insbesondere in den Seitenflächen (2b) vorhanden sind, ist beiderseits davon je eine Leuchte (8) mit asymmetrischer Lichtverteilungscharakteristik angeordnet. Diese Leuchte mit vorzugsweise drei waagerecht nebeneinander befindlichen Leuchtstofflampen ist an den Seitenwänden der Raumbegrenzung zwischen zwei Vertikalleuchten (3, 3′) und in etwa gleichem Abstand wie letztere von der zugehörigen Seitenfläche des Prüfobjektes entfernt angebracht. Dabei schließen die beiden Leuchten an ihrer Oberseite ungefähr mit der Dachfläche des Führerhauses ab. Die schräg nach unten gerichtete Lichtstärkeverteilung dieser Leuchten stellt ein ausreichendes Helligkeitsniveau für die Prüfarbeit im Innenraum- und Türbereich sicher und schließt eine Direktblendung aus. Da in diesem dritten Kontrollbereich verschiedene Oberflächenkrümmungen und -richtungen auftreten, ist ein spezielles Reflexbildbeleuchtungsprinzip nur bedingt realisierbar.

Die im Ausführungsbeispiel beschriebene Beleuchtungsanlage, bei der die Leuchten der drei Kontrollbereiche elektrisch nacheinander geschaltet und die Kontrollen entsprechend durchgeführt werden, läßt sich beispielsweise dahingehend abwandeln, daß die drei Kontrollbereiche auf drei verschiedene Räume aufgeteilt sind. Das LKW- Führerhaus kann so schrittweise den drei Kontrollen unterzogen werden, wobei in jedem Raum für das Prüfpersonal optimale Untersuchungsbedingungen geschaffen sind.

Claims (8)

1. Beleuchtungsanlage zur visuellen Qualitätskontrolle hochglänzender Oberflächen eines großen etwa prismatischen Grundkörpers, insbesondere eines lackierten Lastkraftwagen-Führerhauses, unter Anwendung des Prinzips der Reflexbildbeleuchtung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - In einem ersten Kontrollbereich für die bis auf Eckrundungen annähernd ebenen Seitenflächen (2a, 2b) des Grundkörpers (2) sind spezielle Vertikalleuchten (3, 3′) als Reflexbildquellen jeweils paarweise jeder Seitenfläche (2a bzw. 2b) zugeordnet und im Außenbereich der Ecken etwa über die Gesamthöhe des Grundkörpers (2) mit Abstand (a) zu diesem angeordnet;
• - in einem zweiten Bereich zur visuellen Kontrolle der Dachoberfläche (2c) des Grundkörpers (2) sind mehrere als Reflexbildquellen modifizierte Leuchtstofflampen- Lichtbänder (6, 6′) in der Mitte und jeweils seitlich oberhalb des Daches (2c) mit Abstand (a) verteilt angeordnet;
• - in einem dritten Bereich zur Kontrolle von Tür- und Fensterfalzen sowie Innenraumbereichen, die aufgrund vorhandener Aussparungen in den Seitenflächen (2a, 2b) befindlich bzw. durch diese gebildet sind, ist den entsprechenden Seitenflächen jeweils eine Leuchte (8) mit asymmetrischer Lichtverteilungscharakteristik zugeordnet;
• - die drei vorgenannten Kontrollbereiche sind in räumlich getrennten Raumbegrenzungen (1) oder beleuchtungstechnisch nacheinander schaltbar in einem Raum (1) angeordnet;
• - die Raumbegrenzungen (1) weisen einen niedrigen Reflexionsgrad mit matter gleichmäßiger Oberflächenstruktur zur optimalen Fehlerkontrastierung und visuellen Fehlererkennbarkeit auf den Oberflächen des Grundkörpers (2) auf.

2. Beleuchtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt acht Vertikalleuchten (3, 3′) des ersten Kontrollbereiches jeweils paarweise etwa im Abstand (a) von 1,5 m von der zugehörigen Seitenfläche (2a bzw. 2b) bei einem gegenseitigen Abstand der beiden einander zugekehrten Leuchtenaußenseiten entsprechend der Breite der Seitenfläche (2a bzw. 2b) des Grundkörpers (2) so angeordnet sind, daß das Licht der Vertikalleuchten (3, 3′) schräg von links und rechts auf die jeweilige Seitenfläche (2a bzw. 2b) abgestrahlt wird und die eingespiegelten Reflexbilder auf der zu kontrollierenden Oberfläche visuell erfaßbar sind.

3. Beleuchtungsanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalleuchten (3, 3′) vorzugsweise jeweils sechs zu dritt nebeneinander sowie zweifach senkrecht übereinander angeordnete langgestreckte Leuchtstofflampen (3b) (58 W, 1,5 m lang) aufweisen, die einzeln von trogförmigen Gehäuseteilen (3c, 3d, 3e) umgeben innerhalb eines gemeinsamen an der Lichtaustrittsseite mit speziellen Abschattungen (3c′, 3d′, 3e′) versehenen Leuchtengehäuses (3a) derart untergebracht sind, daß ein blendungsfreies scharf begrenztes Reflexbild auf der gesamten zu prüfenden Oberfläche für eine zwischen den Seitenflächen (2a, 2b) des Grundkörpers (2) und den Vertikalleuchten (3, 3′) sich aufrecht bewegende Person (5) wahrnehmbar ist.

4. Beleuchtungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die trogförmigen Gehäuseteile (3c, 3e) für die jeweils äußeren Leuchtstofflampen (3b) jeder Vertikalleuchte (3, 3′) auf ihrer Innenfläche matt schwarz lackiert und an ihrer freien Lichtaustrittsseite mittels längslaufender Abschattungen (3c′, 3e′) mehr als halbseitig so abgedeckt sind, daß die helle Leuchtstofflampe (3b) selbst bei direkter Betrachtung nicht mehr sichtbar ist, die Erzeugung eines Reflexbildes auf der Oberfläche für vorherrschende Beobachtungsgeometrien aber nicht beeinträchtigt wird.

5. Beleuchtungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der jeweils mittleren Leuchtstofflampe (3b) einer Vertikalleuchte (3, 3′) der trogförmige Gehäuseteil (3d) als weißer Reflektor ausgebildet und seine Lichtaustrittsseite mittels einer durchscheinenden weißen, gleichmäßig streuenden Glasabdeckung (3d′) mit etwa 50% Transmissionsgrad verschlossen ist.

6. Beleuchtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einer Seitenfläche (2a bzw. 2b) des Grundkörpers (2) zugekehrten Vertikalleuchten (3, 3′) spiegelbildlich aufgebaut sind, wobei das Licht der jeweils äußeren Leuchtstofflampen (3b) durch ihren nicht abgeschatteten Spalt (3c′′, 3e′′) an der Lichtaustrittsseite schräg von der Seite nur in Richtung dieser Seitenfläche (2a bzw. 2b) abgestrahlt wird.

7. Beleuchtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den zweiten Kontrollbereich drei jeweils zweilampige Leuchtstofflampen-Lichtbänder (6, 6′) mit einem gegenseitigen Abstand (a) sowie auch zur prüfenden Dachfläche (2c) von etwa 1,5 m angeordnet sind, und daß senkrecht zur Achsrichtung der Lichtbänder (6, 6′) neben dem Grundkörper (2) seitliche Arbeitsbühnen (7) für eine Kontrollperson (5) angeordnet sind.

8. Beleuchtungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbänder (6, 6′) im oberen Halbraum zu den Lampen (6a) hin mit einem matt schwarz lackierten Gehäuseoberteil abgedeckt sind.