EP2391884A1 - Device for optically inspecting an at least partially reflecting surface of an item - Google Patents

Device for optically inspecting an at least partially reflecting surface of an item

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EP2391884A1
EP2391884A1 EP09810743A EP09810743A EP2391884A1 EP 2391884 A1 EP2391884 A1 EP 2391884A1 EP 09810743 A EP09810743 A EP 09810743A EP 09810743 A EP09810743 A EP 09810743A EP 2391884 A1 EP2391884 A1 EP 2391884A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
ground glass
longitudinal
light sources
tunnel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09810743A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Joachim Reimann
Volker Huss
Volker Schöllkopf
Klaus-Georg Knupfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss OIM GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss OIM GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss OIM GmbH filed Critical Carl Zeiss OIM GmbH
Publication of EP2391884A1 publication Critical patent/EP2391884A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N2201/0694Microprocessor controlled supply

Definitions

  • the present invention relates to a device for optically inspecting an at least partially shiny surface on an object.
  • it relates to a device which enables a largely automated or even fully automatic inspection of shiny surfaces under industrial conditions.
  • Quality parameters of a product as reliable and fully controlled to detect quality defects at an early stage.
  • the quality of a product surface plays a role.
  • These may be decorative surfaces, such as painted surfaces in motor vehicles or household items, or technical surfaces, such as the surfaces of finely machined metallic pistons or bearing surfaces.
  • the degree of automation in the inspection of glossy paint surfaces is significantly lower than the degree of automation in the manufacturing itself.
  • An example of a device for visually inspecting the paint surface of a motor vehicle is described in US 5,636,024.
  • the device includes a tunnel through which the motor vehicles are transported with the paint surfaces to be inspected.
  • the inner walls of the tunnel have light sources that create a striped pattern of light and dark stripes. These striped patterns are reflected by the paint surface of the motor vehicles. Inspection of the paint surface is performed by persons standing in the tunnel visually inspecting the reflections of the striped patterns on the paint surface.
  • DE 103 17 078 A1 describes a deflektometriscb.es method and a corresponding device.
  • a striped pattern having a sinusoidal brightness pattern is projected on a screen which is disposed obliquely over a surface to be inspected.
  • the projected pattern is changed or moved so that correspondingly altered striped patterns fall on the surface.
  • an image of the surface with the reflected pattern is taken each time.
  • US Pat. Nos. 5,726,706 and DE 37 12 513 A1 each disclose a method and a device in which a motor vehicle passes under a bridge-like arrangement on which a plurality of cameras are arranged.
  • the detection of paint defects or other surface defects is carried out by means of light strips or light bands whose reflection is evaluated.
  • Each camera sees the respective light or dark stripes.
  • a surface defect such as a bulge, causes the light to be deflected from a light stripe into the image of a dark stripe so that a bright spot of light is visible in the image of the dark stripe.
  • These methods have a limited detection security. Small scratches or dull paint spots, which do not produce significant reflections in a spatial direction other than the surrounding areas, can not be detected with these devices.
  • a cylindrical hollow body should be coated or coated on its inner wall with an electroluminescent film.
  • the film should be provided with colored or graustufigen stripes that are either printed or realized with the help of a second film.
  • the cylindrical hollow body should be mounted in a second outer hollow body so that it can be mechanically offset in a rotational movement.
  • the rotational movement is intended to produce the change in the fringe pattern relative to the surface to be inspected.
  • the mechanical movement of the cylindrical hollow body is a disadvantage of this concept, in particular if the device is to be used for the inspection of large-area objects.
  • a device of the type mentioned with a first and at least a second
  • Cross member each forming a largely circular segment-shaped cutout, wherein the cross member are arranged at a longitudinal distance from each other, the one Defined longitudinally, with a number of longitudinal beams, which hold the first and second cross member in the longitudinal spacing, wherein the longitudinal beams are arranged at a defined radial distance from the circular cutouts, with a translucent screen held by the cross members in the circular segment-shaped cutouts, to form a tunnel-shaped inspection space, with a plurality of light sources, which are arranged outside the tunnel-shaped inspection space behind the ground glass and individually or in small groups to generate variable light-dark patterns on the ground glass, with a workpiece holder for the object in the tunnel-shaped inspection room, with at least one camera which is directed into the tunnel-shaped inspection space, and with an evaluation and control unit which is designed to control the light sources and the camera in order to produce different light-dark patterns on the ground glass z u and to capture and evaluate a plurality of images of the object depending on the light-dark patterns.
  • the new device uses a tunnel-shaped inspection space, in which the object is brought to the surface to be inspected.
  • the tunnelfbrmige inspection space surrounds the article over an arc length of at least 90 °, preferably over an arc length of more than 120 ° and in particularly preferred exemplary embodiments with an arc length of about 180 ° or more.
  • the light-dark patterns generated on the ground-glass screen fall on the surface to be inspected from several directions, which facilitates and accelerates the inspection of objects with complex free-form surfaces. It is sufficient if the object to be inspected is arranged in the tunnel-shaped inspection space.
  • a special and / or exact positioning of the object in the inspection space can be omitted in general, unless the object has hidden surfaces and / or undercuts, which must be arranged so that they are facing the at least one camera.
  • the plurality of light sources which can be controlled individually or in small groups, makes it possible to generate a multiplicity of different light-dark patterns.
  • the new device can be easily and quickly adapted to different requirements.
  • a mechanical movement of the tunnel can be omitted, which especially in the inspection of large items, such as motor vehicles or automotive parts, is beneficial.
  • the workpiece holder can be fixed in principle.
  • the floor of a workshop or the like may form the workpiece holder. The latter is advantageous if the objects to be inspected are self-propelled and / or transportable on a pallet or a trolley in the tunnel-shaped inspection room.
  • the arrangement with the at least two cross members and the longitudinal members allows a modular and scalable structure and as a result, a cost-effective implementation.
  • the evaluation and control unit is designed in preferred embodiments to control the light sources and the camera so that the surface to be inspected is recorded in at least four different positions relative to a defined light-dark pattern, i. there are at least four images of the surface to be inspected in which a defined light-dark pattern is at four different positions relative to the surface.
  • the light-dark pattern preferably has a sinusoidal brightness profile in this case.
  • the evaluation and control unit is advantageously designed to determine the phase angle of the brightness profile relative to the surface to be inspected on the basis of the images, since the phase position correlates with a local inclination of the surface. Based on local inclinations, various surface defects on glossy surfaces can be detected with high accuracy and reliability.
  • the new device is based on a concept that allows in principle an automated and therefore fast and reliable surface inspection of different and different sized items. Due to the modular and largely scalable concept, the new device can be realized cost-effectively for different applications. The device can be easily and quickly adapted to changing inspection tasks due to the individually controllable light sources. Due to the tunnel-shaped Inspection room, which forms a defined and outwardly delimited inspection volume, the device can be quite easily used in real production environments, allowing a production-quality control. The above object is therefore completely solved.
  • the new device has a plurality of mutually identical light modules, which are arranged between the ground glass and the longitudinal members, each light module having a plurality of light sources. It is particularly advantageous if the structurally identical light modules each have a front which is completely covered with light sources.
  • the arrangement of the light modules between the ground glass and the longitudinal beams allows undisturbed, shadow-free generation of the light-dark patterns on the screen. This is advantageous to be able to generate largely any light-dark pattern and "wander" over the screen. For the same reason, it is advantageous if the front sides of the light modules are completely covered with light sources and together form a substantially homogeneous surface on which the light sources are arranged with uniform lateral distances from each other in rows and columns.
  • the use of identical light modules reduces the production and maintenance costs.
  • the light modules have a metallic carrier body with a length which is approximately equal to the defined longitudinal distance, wherein the carrier body has a front side, on which the light sources are arranged, and a back, are formed on the cooling fins.
  • the light sources are arranged on a thin, flexible and less intrinsically stiff carrier film, which is glued directly onto the front side of the heat sink.
  • the light modules have a metallic, preferably inherently stiff and thus self-supporting support body, which has a good thermal conductivity.
  • cooling fins are formed, preferably integrally, and also preferably extending in the longitudinal direction. The latter has the consequence that the cooling fins of all light modules have radially outward.
  • Light modules thus forms an integrated heat sink, which promotes a direct heat transfer and a defined air flow through the light modules.
  • the arrangement of the light sources on a thin carrier film and the direct bonding of this film to the heat sink also contributes very favorably to the good heat transfer.
  • a printed circuit board which contains the control and driver circuits for driving the light sources is arranged directly on one of the cooling fins.
  • the carrier foil with the light sources on at least one side has integral (integrally connected to the carrier film) tabs, which are bent around the heat sink and connected to the circuit board.
  • the light modules are mounted in the longitudinal direction floating on the cross members.
  • the light modules are each mounted at a first end in a fixed bearing and at an opposite second end via a spring-loaded floating bearing.
  • the at least two cross members are held in the defined longitudinal spacing substantially or even exclusively with the aid of the longitudinal members.
  • the light modules extend from one cross member to the other. However, they are exempted to mechanically fix the cross members at the longitudinal distance.
  • a floating mounting of the light modules with a spring-loaded movable bearing allows In a simple and cost-effective manner, a defined orientation of the light sources, but allows an extension of the light modules in the longitudinal direction. This expansion is favored if the length of the individual light modules is substantially greater than their width. In a preferred embodiment, the length of the light modules in the longitudinal direction by a factor of 10 or more is greater than the width, measured in each case at the front of the light modules on which the light sources are arranged.
  • Such proportions of the light modules favor a thermally induced expansion in the longitudinal direction, which can be largely compensated stress-free by a spring-loaded floating bearing.
  • a movable storage of the light sources is acceptable, although this may change the patterns on the ground glass.
  • the embodiments advantageously contribute to reducing thermally induced stresses within the new device.
  • each light module has two rows of light sources which are parallel in the longitudinal direction and can be driven separately.
  • each light module could have on its front side only a row of light sources or more than two rows of separately controllable light sources.
  • two series are advantageous because, on the one hand, they offer a higher integration density compared to light modules with only one set of light sources.
  • two parallel rows have the advantage that circles with almost arbitrary radii can be defined transversely to the parallel rows. This makes it possible to position all separately controllable light sources at an optimum radial distance to the ground glass, largely independent of the actual inner radius of the ground glass. Therefore, this embodiment is particularly advantageous for scaling the new device. No matter how large the inner radius of the tunnel-shaped inspection space is selected, the light modules can always be positioned at an optimal distance to the ground glass due to this configuration.
  • the light sources are each arranged with the same radial distances to the ground glass. This ensures a consistently high level of detail and accuracy of the light-dark patterns.
  • each light module has four rows of light sources on its front side, wherein in each case four light sources from two adjacent rows which form a quadratic 4-tuple are jointly controlled.
  • Each 4-tuple forms a virtual light source with four times the light output of a single light source.
  • This embodiment allows a very cost-effective implementation of universally applicable light modules, and it therefore contributes to a particularly cost-effective implementation of the new device.
  • the ground glass is a frosted glass-like ground glass.
  • the ground glass is a translucent, but opaque and preferably diffusely diffusing screen.
  • the ground glass can be a flexible plastic plate, in particular made of Plexiglas (PMMA) or a full-volume PTFE material.
  • PMMA Plexiglas
  • a frosted-glass-type ground glass "mixes" the light radiation from neighboring light sources due to its scattering characteristic, which is very advantageous for producing light-dark patterns with soft light-dark transitions. As has been shown in the investigations of the Applicant, such light-dark patterns are particularly well suited for a comprehensive inspection of shiny surfaces.
  • the ground glass is mounted floating on the cross members.
  • embodiments of the new apparatus may include where the ground glass is coupled to a position detector that detects a change in size and / or position of the ground glass.
  • a position detector can be realized for example by means of reference marks, which are arranged on the ground glass.
  • a temperature compensation can be realized, which compensates for a thermally induced change in the light-dark pattern.
  • the presently preferred embodiments of the new device do without such a temperature compensation, especially when the radius of the ground glass is fixed by the cross member.
  • the cross member on retaining clips which are adapted to fix the ground glass exchangeable.
  • the ground glass is a flexible plate that is held in a defined radius by means of the cross members.
  • the ground glass is bent to measure.
  • the circular segment-shaped cutouts of the at least two transverse beams are aligned with one another in the longitudinal direction, which facilitates a simple insertion of the ground-glass screen into the cut-outs.
  • the cross members and the retaining clips are formed so that the ground glass is integrally inserted into the largely circular segment-shaped cutouts.
  • the tunnel-shaped inspection space is essentially delimited by the translucent screen. Therefore, the ground glass is susceptible to contamination that can be avoided in a real production environment only with great effort. On the other hand, contamination of the ground glass affects the quality of the light-dark patterns. Therefore, it is advantageous if the ground glass can be easily and quickly replaced, which allows the present embodiment in a comfortable manner.
  • the device has a plurality of fans, which are arranged on the longitudinal members. Preferably, each side member has at least one fan which generates a defined air flow radially inward.
  • This embodiment is advantageous because the fans thermally stabilize the side members.
  • the longitudinal members serve to hold the cross members in the defined longitudinal spacing, this configuration advantageously contributes to reducing thermally induced stresses.
  • This embodiment is particularly advantageous in combination with a floating screen and / or floating light modules, because then the stability in the longitudinal direction is ensured mainly by the directly cooled side members.
  • the fans suck in fresh cooling air from the outside and blow it out via the light modules.
  • the fresh cooling air is sucked in via air filters in order to avoid the injection of dust particles into the device.
  • the fans could suck in fresh cooling air via the light modules and blow out the warm exhaust air.
  • the sucking and blowing in of the fresh cooling air is preferred because it produces a positive side effect of a continuous cleaning of the device by blowing existing in the device dirt particles are discharged to the outside.
  • the side members form a substantially closed envelope, which is arranged approximately concentrically with the ground glass.
  • This embodiment is also very advantageous in order to enable a thermally stable and largely stress-free construction of the new device.
  • the longitudinal members form a closed shell, which allows a defined and aerodynamically optimized cooling air flow past the hot light sources.
  • the cross members are arranged vertically one above the other.
  • the new device includes a "standing tunnel” or a tunnel-like column which forms the inspection space.
  • the supply of objects in the inspection room can advantageously from below or by a lateral access.
  • the new device can be realized with a "horizontal" tunnel and also with a longitudinally open tunnel. The latter is advantageous if the test object and / or the at least one camera are arranged on a robot arm which can travel along the open tunnel longitudinal side.
  • a standing tunnel allows a very compact device with a small "footprint”.
  • a standing tunnel is also advantageous for efficient cooling, in particular if the individual light modules have cooling fins extending in the longitudinal direction, because in this case a chimney effect occurs.
  • the device has a transverse bar on which the at least one camera is arranged, wherein the transverse bar is arranged in the longitudinal direction outside of the tunnel-shaped inspection space.
  • the transom is attached to one of the cross members.
  • the cross member has a plurality of prepared mounting positions to which the crossbar can be attached.
  • the at least one camera has an optical axis which is arranged substantially perpendicular to the longitudinal direction.
  • the apparatus has a plurality of cameras, one of which faces the inspection space perpendicular to the longitudinal direction.
  • This camera may advantageously be a line camera if the workpiece holder allows a rotational movement of the object about an axis parallel to the longitudinal direction. The latter is particularly preferred when the line scan camera looks through a narrow slot between the light sources into the inspection space.
  • the device includes at least one end plate, which the tunnel-shaped inspection space in the longitudinal direction closes, wherein the end plate has a directed into the inspection space inside, which is adapted to produce a further pattern with light and dark areas.
  • the inside of the end plate may be provided with mirrors which reflect a light-dark pattern generated by means of the light sources on the surface to be inspected.
  • the inside can be provided with further light sources which can be activated individually or in small groups.
  • the inside can also be printed with a defined light-dark pattern, which is illuminated by means of the existing light sources.
  • FIG. 1 is a perspective view of a preferred embodiment of the new device
  • FIG. 2 shows the device from FIG. 1 in a view from obliquely behind, with some parts being omitted for reasons of clarity, FIG.
  • Fig. 3 is an enlarged detail view of the device of Figs. 1 and 2, and
  • Fig. 4 is a perspective view of a light module, which is used in the apparatus of Fig. 1.
  • a preferred embodiment of the new device is designated in its entirety by the reference numeral 10.
  • the device 10 is realized here in the form of a "standing tunnel” or in the form of a column with a vertical, tunnel-shaped inspection space. Deviating from this, the device 10 may be realized in other embodiments with a "horizontal tunnel” or with an extending in the horizontal direction inspection space. It is also conceivable to realize the tunnel-shaped inspection space with the help of two or more pincers, which can be opened and closed. Such an embodiment is particularly advantageous if the tunnel-shaped inspection space is to be closed all around. In the illustrated embodiment according to FIGS. 1 to 3, however, the "vertical tunnel" is open at the top and bottom. Furthermore, the device 10 here has a lateral access to the inspection room.
  • the device 10 has an upper cross member 12 and a lower cross member 14.
  • the cross member 12, 14 are here C-shaped with an arc length of slightly more than 180 °.
  • the cross members 12, 14 are held by a plurality of longitudinal members 16 in a defined longitudinal distance D, which defines a longitudinal direction 17.
  • the longitudinal members 16 are rectangular metal plates.
  • the plurality of metal plates has an upper opening 18, a central opening 20 and a lower opening 22.
  • the central opening 20 is circular here and serves for mounting a fan 24.
  • the upper and lower openings 18, 22 are here approximately rectangular.
  • the fans 24 draw cold fresh air from the outside (preferably by an air filter, not shown here, which is mounted over the fan 24) and blow them as cooling air through the central opening 20 in the device 10 a.
  • the openings 18, 22 serve as outlet openings, through which the warm exhaust air reaches the outside again.
  • the fans 24 thus generate a defined air flow, which allows efficient cooling of the light sources described below.
  • each longitudinal member 16 below the upper opening 18 and above the lower opening 22 still each have a mounting plate 28.
  • an upper (not shown here) and lower air guide plate 30 is mounted on the mounting plates 28, which separates the cool supply air and the heated exhaust air from each other.
  • the side members 16 thus fulfill an advantageous dual function here. They are on the one hand mechanically connected to the cross members 12, 14 to hold the cross member 12, 14 fixed in the defined longitudinal distance D.
  • the cross members 12, 14 and longitudinal members 16 may be welded together or, as here, be bolted together.
  • the plate-shaped side members 16 limit the flow channel for the cooling air and exhaust air.
  • the cross members 12, 14 each have a largely circular segment-shaped cutout 32.
  • the C-shaped cross members 12, 14 are formed exactly circular, that is. Accordingly, the outer circumference of the cross members 12, 14 here concentric with the circular segment-shaped cutout 32.
  • Circular segment-shaped cutouts 32 are advantageous to hold the designated by reference numeral 34, translucent ground glass in a defined orientation.
  • the ground glass 34 forms the tunnel-shaped inspection space 36. In principle, however, it is conceivable to realize the tunnel-shaped inspection space 36 with a cross section which deviates from an exact circular shape or from a circle segment.
  • the inspection space 36 could, for example, have a polygonal cross section or an elliptical cross section.
  • the plate-shaped side members 16 are arranged in the illustrated embodiment largely concentric with the tunnel-shaped inspection space 36.
  • the longitudinal members 16 are arranged at a defined radial distance from the circular segment-shaped cutouts 32, wherein the radial distance is indicated in Fig. 1 at reference numeral 38.
  • the radial distance is here related to the longitudinal central axis 40, which intersects the center of the circular segment-shaped cutouts 32.
  • the circular segment-shaped cutouts 32 are aligned along the longitudinal central axis 40.
  • a plurality of light modules 42 is arranged between the ground glass 34 and the longitudinal members 16. As shown in Fig.
  • each light module 42 here has a self-rigid and self-supporting metallic support body 44 having a front side 46.
  • a plurality of light sources 48 are arranged at the front 46 .
  • the light sources 48 are arranged on a flexible carrier film 47, as is commonly used for the realization of flexible printed conductors, such as for the electrical connection of folding notebook displays.
  • the carrier film 47 is adhesively bonded directly to the front side 46 of the carrier body 44 with a thermally conductive adhesive.
  • the light sources are thus given their defined orientation only by the inherently rigid support body.
  • the entire front surface 46 of each light module 42 is uniformly covered with light sources 48 having mutually equal lateral spacings.
  • the light sources 48 are here arranged in a matrix which includes four columns in the longitudinal direction 17 and sixty-four lines transversely thereto.
  • the light sources 48 are white LEDs attached to the carrier film 47.
  • Four LEDs each, which form the corner points of a square, are combined into a 4-tuple 49.
  • the LEDs 48 in each 4-tuple 49 are electrically connected in series and thus only jointly controllable, so that they act as a virtual light source with a four times higher light intensity.
  • the series connection is preferred over a likewise possible parallel connection, because then all the LEDs of a 4-Tupels 49 are flowed through by the same stream and as a result shine uniformly bright.
  • the 4-tuples 49 are arranged in two parallel rows 50, 51 which extend over the length LL 'of the light modules 42. Within the two rows 50, 51 each 4-tuple 49 can be controlled individually. Likewise, the 4-tuple 49 of different rows 50, 51 are separately controllable.
  • the LEDs 48 can not only be switched on and off, but also be changed in their brightness from 0% to 100%.
  • each light module has two separate power supplies 52.
  • the 4-tuples 49 of each row 50, 51 are alternately connected to one or the other power supply so that two adjacent 4-tuples 49 are each connected to different power supplies.
  • the 4-tuples 49 of the two rows 50, 51 are in two This is advantageous for creating checkerboard-like Corposcuro patterns that are particularly suitable for certain surface inspections.
  • each light module 42 has three cooling fins, wherein an outer (lower) cooling fin 56 has a larger surface area than the two adjacent cooling fins 54.
  • the cooling fin 56 thus protrudes radially outward beyond the cooling fins 54.
  • a conventional circuit board 58 is arranged, advantageously on a thermally conductive paste.
  • the control electronics include, among other things, the two separate voltage sources 52 and a microprocessor 60 with associated memory 61.
  • the memory 61 here contains a zero-voltage-safe memory in which, inter alia, a plurality of pattern fragments are stored in a predefined manner can.
  • the pattern fragments of all light modules 42 complement each other to a defined overall pattern, which can be generated by means of the light sources 48 on the ground glass 34.
  • the pattern fragments in the memories 61 represent the drive information that each individual light module 42 requires in order to control the light sources 48 in each case in such a way that a defined overall pattern results on the ground glass 34.
  • each light module 42 has a bus connection, via which the pattern fragments can be loaded into the memories 61.
  • each light module has an additional, separate control line 63, which is designed to generate a trigger signal for the sequential switching through of the different pattern fragments in the memory 61.
  • the provision of a separate control line 63 enables a uniform, synchronous "hardware trigger" for simultaneously switching over the pattern fragments of all the light modules 42, which is advantageous for changing very quickly between different patterns.
  • At least one temperature sensor 65 is preferably arranged on the front side 46 of the carrier film 47 between the light sources 48. The temperature sensor 65 serves to avoid a thermal overload of the light modules. In addition, it is advantageously used for online calibration of the light modules 42.
  • the carrier film 47 here has two integral tabs 66, which are guided via the upper cooling rib 54 to the circuit board 58.
  • the integral tabs 66 include printed conductors (not shown here for reasons of clarity), with which the light sources 48 are connected to the control electronics.
  • Each light module 42 has an upper end 62 and a lower end 64. At the ends 62, 64 here each screw 67 are arranged, by means of which the light modules 42 can be attached to the cross members 12, 14.
  • Fig. 3 shows in an enlarged view how the light modules 42 are mounted in the preferred embodiment by means of the screw 67.
  • the light modules 42 are floating on the cross beams 12, 14 in the longitudinal direction 17, i. the light modules 42 can expand or contract in the longitudinal direction 17, without resulting in mechanical stresses within the device 10. This is advantageously achieved here by a fixed bearing and a movable bearing in the longitudinal direction 17.
  • cooling ribs 54, 56 form cooling channels which run parallel to the longitudinal direction 17 and expand radially from the inside to the outside.
  • the cooling channels are radially outwardly covered by the shell 26, which generates a defined air flow through the openings 18, 20, 22 with the aid of the fan 24.
  • cooling air outlets 68 are also arranged in the cross members 12, 14. The cooling air outlets 68 are advantageously arranged directly above the cooling ribs 54, 56.
  • a number of retaining clips 70 are arranged on the cross beams 12, 14, which in the present case are arranged around the respective niksegmentfbrmigen cutout 32 are distributed.
  • the retaining clips 70 here are U-shaped elements which are designed to fix the ground-glass screen 34 in an exchangeable manner.
  • the ground glass 34 can be inserted tangentially from the lateral opening of the inspection space 36 into the retaining clips 70.
  • the ground glass 34 is a flexible plastic sheet of Plexiglas.
  • the ground glass consists of a full-volume, translucent, but opaque PTFE material. It could also be another, preferably frosted glass-like plastic plate.
  • the plastic plate is brought by insertion into the retaining clips 70 in the circular shape of the cutouts 32.
  • the inner material tension of the plastic plate pushes the ground glass 34 radially outward, so that the ground glass 34 is held in a radially fixed position by means of the cross members 12, 14 and the retaining clips 70.
  • the focusing screen 34 can expand or contract.
  • the retaining clips 70 offer a certain play in the longitudinal direction 17, so that the ground-glass screen 34 is also floating in the longitudinal direction in the present exemplary embodiment.
  • Reference numeral 72 designates in FIG. 3 a transverse bar on which a camera 74 is arranged. Another camera 74 'may be disposed on another beam 76.
  • the device 10 also has another camera 78 disposed in a housing on the back of the device 10.
  • the camera 78 in the preferred embodiment is a line scan camera with a cellular image sensor.
  • the optical axis 80 of the line scan camera 78 is arranged here exactly perpendicular to the longitudinal central axis 40.
  • the optical axis 80 of the camera 74 here transversely, but not necessarily exactly perpendicular to the longitudinal central axis 40 of the device 10.
  • the camera 74 here looks approximately parallel to the longitudinal center axis 40 from the outside into the tunnel-shaped inspection space 36th Die angle 74, 74 'are advantageously pivotable, so that the viewing direction in the inspection space 36 can be varied.
  • the crossbar 72 is secured to the cross member 12 outside of the inspection space 36.
  • the cross member 12 has predefined mounting positions for the crossbar 72 and the camera 74 is displaceable along the crossbar 72.
  • the predefined, indexed mounting positions for the crossbar 72 allow for easy assembly and disassembly of the camera 74, for example, to replace the focusing screen 34 or for other reasons. Due to the indexed mounting positions, the camera 74 can be quickly returned to its original position. It is also conceivable that the position and viewing direction of the cameras 74, 74 'is varied by means of a robot on which the cameras 74, 74' are mounted.
  • the reference numeral 82 in Fig. 3 denotes an end plate which can be secured in preferred embodiments in the cutout 32 of the cross member 12 in order to close the tunnel-shaped inspection space 36 upwards.
  • a corresponding end plate 82 may be mounted at the lower end of the inspection space 36.
  • the end plate 82 at the lower end of the inspection space 36 may be formed by a workpiece holder on which the object to be inspected is placed.
  • the workpiece holder (not shown in detail here) can advantageously be arranged on a lift 84, with which the object to be inspected can be transported from below into the inspection space 36.
  • the end plate 82 at the top of the inspection room 36 here has an aperture 86 through which the camera 74 can look into the inspection space 36 when the end plate 82 is secured to the cross member 12.
  • the inner side 88 of the end plate 82 is mirrored or provided with light sources 48 (not shown here).
  • the device 10 is configured to generate a light-dark pattern 90 on the ground glass 34 with the aid of the light sources 48.
  • the pattern 90 in FIG. 1 is only partially indicated.
  • a PC with suitable interface hardware for controlling the light sources 48 and cameras 74, 78 and possibly for driving the lift 84 can be used as the evaluation and control unit 92.
  • the evaluation and control unit is designed to generate, with the aid of the light sources 48, a light / dark pattern 90 on the ground glass 34, which contains a sinusoidal brightness profile.
  • the evaluation and control unit 92 is designed to move the light-dark pattern 90 with the sinusoidal brightness profile relative to the surface to be inspected. This can be done either by suitable control of the light sources 48 electronically and / or by a mechanical movement of the object to be inspected. The latter can be advantageously realized by means of a workpiece holder, which is rotatable about the longitudinal axis 40 (not shown in detail here).
  • the light-dark pattern includes 90 stripes that are shifted transversely to the strip direction.
  • the evaluation and control unit 92 is designed to evaluate a plurality of images of the surface to be inspected with the (relative thereto) shifted stripe patterns 90. Through phase reconstruction based on the images, the local inclinations of the surface to be inspected can be determined.
  • a particularly preferred method for evaluating the images is described in the German patent application DE 10 2007 063 530.5, to which reference is made in its entirety.
  • the evaluation and control unit 92 is designed to generate a plurality of superimposed stripe patterns simultaneously, as described in the PCT application with the file reference PCT / EP 2008/005683, to which also here is fully referenced.
  • the cross members 12, 14 are largely identical in the illustrated embodiment, but mirror-inverted to each other mounted on a frame 94.
  • the frame 94 allows easy loading of the inspection space 36 from below by means of the lift 84.
  • the lift 84 is connected to a conveyor belt (not shown here) via which objects to be inspected are automatically fed.
  • the device 10 it is conceivable to design the device 10 such that for each object to be inspected or for each type of object to be inspected, an individual ground glass 34 is manually or automatically inserted into the cutouts 32.
  • the light-dark patterns 90 can be printed on the ground glass used 34 or otherwise permanently applied. The light-dark patterns 90 are then "activated" by uniform illumination with the aid of the light sources 48.
  • the light sources 48 are realized with the aid of organic LEDs, so-called OLEDs.
  • mirrors may be arranged within the inspection space 36 and / or at the bottom, in order, for example, to make visible undercuts on objects to be inspected for the cameras 74, 78.

Abstract

The invention relates to a device for optically inspecting an at least partially reflecting surface of an item, having a first and at least one second crossbeam (12, 14) each forming a section (32) largely in the shape of a circular segment. The crossbeams (12, 14) are disposed at a longitudinal distance (D) from one another, defining a longitudinal axis (17). The two crossbeams (12, 14) are held at the longitudinal distance (D) by means of a plurality of longitudinal beams (16). The longitudinal beams (16) are disposed at a defined radial distance (38) from the sections (32) in the shape of circular segments. The crossbeams (12, 14) support a light-transparent diffusing screen (34) forming a tunnel-shaped inspection space (36). A plurality of light sources (48) are disposed outside of the tunnel-shaped inspection space (36) behind the diffusing screen, said sources being controllable individually or in small groups in order to generate variable light-dark patterns (90) on the diffusing screen. At least one camera (74, 78) is set up in the tunnel-shaped inspection space (36).

Description

Vorrichtung zum optischen Inspizieren einer zumindest teilweise glänzenden Oberfläche an einem Gegenstand Device for optically inspecting an at least partially shiny surface on an object
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Inspizieren einer zumindest teilweise glänzenden Oberfläche an einem Gegenstand. Sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung, die eine weitgehend automatisierte oder sogar vollautomatische Inspektion von glänzenden Oberflächen unter Industriebedingungen ermöglicht.The present invention relates to a device for optically inspecting an at least partially shiny surface on an object. In particular, it relates to a device which enables a largely automated or even fully automatic inspection of shiny surfaces under industrial conditions.
Bei der industriellen Fertigung von Produkten spielt die Produktqualität seit vielen Jahren eine zunehmend wichtige Rolle. Hohe Produktqualität kann einerseits durch entsprechend ausgelegte und stabile Fertigungsprozesse erreicht werden. Andererseits müssen dieIn industrial manufacturing of products, product quality has been playing an increasingly important role for many years. On the one hand, high product quality can be achieved through suitably designed and stable production processes. On the other hand, the
Qualitätsparameter eines Produktes möglichst zuverlässig und vollständig kontrolliert werden, um Qualitätsmängel frühzeitig zu erkennen. In vielen Fällen spielt die Qualität einer Produktoberfläche eine Rolle. Dabei kann es sich um dekorative Oberflächen handeln, wie beispielsweise Lackoberflächen bei Kraftfahrzeugen oder Haushaltsgegenständen, oder um technische Oberflächen, wie etwa die Oberflächen von fein bearbeiteten metallischen Kolben oder Lagerflächen.Quality parameters of a product as reliable and fully controlled to detect quality defects at an early stage. In many cases, the quality of a product surface plays a role. These may be decorative surfaces, such as painted surfaces in motor vehicles or household items, or technical surfaces, such as the surfaces of finely machined metallic pistons or bearing surfaces.
Es gibt bereits eine Vielzahl von Vorschlägen und Konzepten, um spiegelnde Oberflächen automatisiert zu inspizieren. Häufig sind die bekannten Verfahren und Vorrichtung jedoch nur für einen speziellen Anwendungsfall einsetzbar, weil sie hohes a priori- Wissen über die zu inspizierende Oberfläche voraussetzen. Darüber hinaus sind die bekannten Verfahren und Vorrichtungen für viele Anwendungsfälle nicht ausgereift genug, um eine effiziente und zuverlässige Inspektion von Oberflächen unter Industriebedingungen zu ermöglichen. Industriebedingungen beinhaltet in diesem Fall die Einhaltung von Zykluszeiten, die für eine Einbindung in eine industrielle Fertigung relevant sind, die Fähigkeit, die Oberflächeninspektion in einer Fertigungshalle durchzuführen, und/oder die Möglichkeit, die Oberflächeninspektion einfach und schnell an wechselnde Produkte anzupassen.There are already a large number of proposals and concepts for automatically inspecting reflective surfaces. Frequently, however, the known methods and apparatus can only be used for a specific application because they require high a priori knowledge about the surface to be inspected. Moreover, the known methods and devices for many applications are not mature enough to allow efficient and reliable inspection of surfaces under industrial conditions. In this case, industrial conditions include adhering to cycle times relevant for integration into industrial manufacturing, the ability to perform surface inspection in a shop floor, and / or the ability to quickly and easily adapt surface inspection to changing products.
Infolgedessen wird beispielsweise in der Automobilindustrie bis heute in erheblichem Ausmaß eine visuelle Inspektion von Lackoberflächen durch erfahrene und geschulte Personen durchgeführt. Der Automatisierungsgrad bei der Inspektion von glänzenden Lackoberflächen ist wesentlich geringer als der Automatisierungsgrad in der Fertigung selbst. Ein Beispiel für eine Vorrichtung zur visuellen Inspektion der Lackoberfläche eines Kraftfahrzeugs ist in US 5,636,024 beschrieben. Die Vorrichtung beinhaltet einen Tunnel, durch den die Kraftfahrzeuge mit den zu inspizierenden Lackoberflächen transportiert werden. An den Innenwänden des Tunnels befinden sich Lichtquellen, die ein Streifenmuster aus hellen und dunklen Streifen erzeugen. Diese Streifenmuster werden von der Lackoberfläche der Kraftfahrzeuge reflektiert. Die Inspektion der Lackoberfläche wird von Personen durchgeführt, die im Tunnel stehen und die Reflexionen der Streifenmuster an der Lackoberfläche visuell prüfen. Es ist leicht nachvollziehbar, dass eine solche Vorgehensweise in erheblichem Ausmaß von den Fähigkeiten des Betrachters abhängt und daher nur eine begrenzte Zuverlässigkeit bietet. Außerdem ist eine solche Vorgehensweise arbeitsintensiv und dementsprechend teuer. DE 103 17 078 Al beschreibt ein deflektometriscb.es Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung. Bei diesem Verfahren wird ein Streifenmuster mit einem sinusförmigen Helligkeitsverlauf auf einen Schirm projiziert, der schräg über einer zu inspizierenden Oberfläche angeordnet ist. Das projizierte Muster wird verändert oder bewegt, so dass entsprechend veränderte Streifenmuster auf die Oberfläche fallen. Während oder nach dem Verändern/Bewegen des Musters wird jeweils ein Bild der Oberfläche mit dem reflektierten Muster aufgenommen. Durch eine mathematische Verknüpfung der zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommenen Bilder soll ein Ergebnisbild erzeugt werden, anhand dessen defektbehaftete Bereiche und defektfreie Bereiche der Oberfläche rechnerisch und/oder visuell unterschieden werden können. Ein ähnliches Verfahren und eine ähnliche Vorrichtung sind aus einer Publikation von Sören Kammel mit dem Titel "Deflektomelrie zur Qualitätsprüfung spiegelnd reflektierender Oberflächen", erschienen in der DE-Zeitschrift tm-technisches Messen, Ausgabe 4/2003, Seiten 193 bis 198 bekannt. In diesem Fall erfolgt eine Auswertung der gewonnenen Bilddaten durch Vergleich mit einer Referenz, was eine exakte Ausrichtung des zu untersuchenden Objekts zu den Referenzdaten erfordert.As a result, for example, in the automotive industry, to a considerable extent, visual inspection of paint surfaces by experienced and trained people has been carried out. The degree of automation in the inspection of glossy paint surfaces is significantly lower than the degree of automation in the manufacturing itself. An example of a device for visually inspecting the paint surface of a motor vehicle is described in US 5,636,024. The device includes a tunnel through which the motor vehicles are transported with the paint surfaces to be inspected. The inner walls of the tunnel have light sources that create a striped pattern of light and dark stripes. These striped patterns are reflected by the paint surface of the motor vehicles. Inspection of the paint surface is performed by persons standing in the tunnel visually inspecting the reflections of the striped patterns on the paint surface. It is easily understood that such an approach relies to a considerable extent on the ability of the viewer and therefore offers only limited reliability. Moreover, such an approach is labor intensive and accordingly expensive. DE 103 17 078 A1 describes a deflektometriscb.es method and a corresponding device. In this method, a striped pattern having a sinusoidal brightness pattern is projected on a screen which is disposed obliquely over a surface to be inspected. The projected pattern is changed or moved so that correspondingly altered striped patterns fall on the surface. During or after changing / moving the pattern, an image of the surface with the reflected pattern is taken each time. By a mathematical combination of the images taken at different times, a result image is to be generated, on the basis of which defective areas and defect-free areas of the surface can be distinguished computationally and / or visually. A similar method and apparatus are known from a publication by Sören Kammel entitled "Deflektomelrie for quality testing of specularly reflective surfaces", published in the German magazine tm-technical measuring, Issue 4/2003, pages 193-198. In this case, the image data obtained is evaluated by comparison with a reference, which requires an exact alignment of the object to be examined with the reference data.
Weitere Verfahren und Vorrichtungen zur optischen Inspektion von zumindest teilweise reflektierenden Oberflächen sind in DE 198 21 059 C2 oder in US 6,100,990 offenbart. Auch hier werden Streifenmuster mit einem sinusförmigen Helligkeitsverlauf über die zu inspizierende Oberfläche betrachtet. In allen Fällen werden die Streifenmuster auf einem ebenen Schirm erzeugt, der schräg zu der zu inspizierenden Oberfläche angeordnet ist. Diese Verfahren besitzen somit den Nachteil, dass jeweils nur eine relativ kleine Oberfläche inspiziert werden kann, die zudem in einer zumindest weitgehend bekannten und definierten Position und Ausrichtung zu dem Streifenmuster angeordnet sein muss. Eine schnelle, zuverlässige und effiziente Inspektion von glänzenden Oberflächen unter Industriebedingungen ist damit nicht möglich.Further methods and devices for optical inspection of at least partially reflecting surfaces are disclosed in DE 198 21 059 C2 or in US 6,100,990. Again, striped patterns with a sinusoidal brightness gradient over the surface to be inspected are considered. In all cases, the fringe patterns are produced on a flat screen, which is arranged obliquely to the surface to be inspected. These methods thus have the disadvantage that in each case only a relatively small surface can be inspected, which also has to be arranged in an at least largely known and defined position and orientation to the strip pattern. A fast, reliable and efficient inspection of shiny surfaces under industrial conditions is therefore not possible.
US 5,726,706 und DE 37 12 513 Al offenbaren jeweils ein Verfahren und eine Vorrichtung, wobei ein Kraftfahrzeug unter einer brückenartigen Anordnung hindurchgeführt wird, an der eine Vielzahl von Kameras angeordnet ist. Die Detektion von Lackfehlern oder anderen Oberflächendefekten erfolgt mit Hilfe von Lichtstreifen oder Lichtbändern, deren Reflexion ausgewertet wird. Bei einer defektfreien Oberfläche sieht jede Kamera den jeweiligen hellen oder dunklen Streifen. Ein Oberflächendefekt, wie etwa eine Beule, hat zur Folge, dass das Licht von einem hellen Streifen in das Bild eines dunklen Streifens abgelenkt wird, so dass in dem Bild des dunklen Streifens ein heller Lichtpunkt sichtbar ist. Diese Verfahren besitzen eine limitierte Detektionssicherheit. Kleine Kratzer oder mattere Lackstellen, die keine nennenswerten Reflexionen in eine andere Raumrichtung als die umgebenden Bereiche erzeugen, lassen sich mit diesen Vorrichtungen nicht detektieren.US Pat. Nos. 5,726,706 and DE 37 12 513 A1 each disclose a method and a device in which a motor vehicle passes under a bridge-like arrangement on which a plurality of cameras are arranged. The detection of paint defects or other surface defects is carried out by means of light strips or light bands whose reflection is evaluated. For a defect-free surface Each camera sees the respective light or dark stripes. A surface defect, such as a bulge, causes the light to be deflected from a light stripe into the image of a dark stripe so that a bright spot of light is visible in the image of the dark stripe. These methods have a limited detection security. Small scratches or dull paint spots, which do not produce significant reflections in a spatial direction other than the surrounding areas, can not be detected with these devices.
DE 10 2005 038 535 Al hat die Probleme mit der Anpassung der Oberflächeninspektion an Zykluszeiten industrieller Fertigungen erkannt und schlägt einen rotationssymmetrischen, insbesondere zylindrischen Streifenprojektor zur Ausleuchtung eines Gegenstandes mit einer zu inspizierenden Oberfläche vor. Ein zylindrischer Hohlkörper soll an seiner Innenwand mit einer Elektrolumineszenzfolie belegt oder beschichtet sein. Die Folie soll mit farbigen oder graustufigen Streifen versehen sein, die entweder aufgedruckt oder mit Hilfe einer zweiten Folie realisiert sind. Der zylindrische Hohlkörper soll in einem zweiten äußeren Hohlkörper so gelagert sein, dass er mechanisch in eine Rotationsbewegung versetzt werden kann. Die Rotationsbewegung soll die Veränderung der Streifenmuster relativ zu der zu inspizierenden Oberfläche erzeugen. Die mechanische Bewegung des zylindrischen Hohlkörpers ist allerdings ein Nachteil dieses Konzepts, insbesondere wenn die Vorrichtung zur Inspektion von großflächigen Gegenständen eingesetzt werden soll.DE 10 2005 038 535 A1 has recognized the problems with the adaptation of the surface inspection to cycle times of industrial production and proposes a rotationally symmetrical, in particular cylindrical strip projector for illuminating an object with a surface to be inspected. A cylindrical hollow body should be coated or coated on its inner wall with an electroluminescent film. The film should be provided with colored or graustufigen stripes that are either printed or realized with the help of a second film. The cylindrical hollow body should be mounted in a second outer hollow body so that it can be mechanically offset in a rotational movement. The rotational movement is intended to produce the change in the fringe pattern relative to the surface to be inspected. However, the mechanical movement of the cylindrical hollow body is a disadvantage of this concept, in particular if the device is to be used for the inspection of large-area objects.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die eine schnelle und zumindest weitgehend automatisierte Inspektion von Gegenständen mit reflektierenden Oberflächen unter Industriebedingungen ermöglicht. Dabei ist es wünschenswert, dass die Vorrichtung möglichst kostengünstig und verschleißarm realisiert werden kann und prinzipiell die Inspektion von sehr großen oder sehr kleinen Gegenständen ermöglicht.Against this background, it is an object of the present invention to provide a device that allows a fast and at least largely automated inspection of objects with reflective surfaces under industrial conditions. It is desirable that the device can be realized as inexpensively and wear-resistant and in principle allows the inspection of very large or very small objects.
Diese Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, mit einem ersten und zumindest einem zweitenThis object is achieved according to one aspect of the invention by a device of the type mentioned, with a first and at least a second
Querträger, die jeweils einen weitgehend kreissegmentförmigen Ausschnitt bilden, wobei die Querträger in einem Längsabstand zueinander angeordnet sind, der eine Längsrichtung definiert, mit einer Anzahl von Längsträgern, die den ersten und zweiten Querträger in dem Längsabstand halten, wobei die Längsträger in einem definierten Radialabstand zu den kreisförmigen Ausschnitten angeordnet sind, mit einer lichtdurchlässigen Mattscheibe, die von den Querträgern in den kreissegmentförmigen Ausschnitten gehalten ist, um einen tunnelformigen Inspektionsraum zu bilden, mit einer Vielzahl von Lichtquellen, die außerhalb des tunnelformigen Inspektionsraums hinter der Mattscheibe angeordnet und einzeln oder in kleinen Gruppen ansteuerbar sind, um variable Hell-Dunkel-Muster auf der Mattscheibe zu erzeugen, mit einer Werkstückaufnahme für den Gegenstand in dem tunnelformigen Inspektionsraum, mit zumindest einer Kamera, die in den tunnelformigen Inspektionsraum gerichtet ist, und mit einer Auswerte- und Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, die Lichtquellen und die Kamera anzusteuern, um verschiedene Hell-Dunkel-Muster auf der Mattscheibe zu erzeugen und um eine Vielzahl von Bildern von dem Gegenstand in Abhängigkeit von den Hell-Dunkel-Mustern aufzunehmen und auszuwerten.Cross member, each forming a largely circular segment-shaped cutout, wherein the cross member are arranged at a longitudinal distance from each other, the one Defined longitudinally, with a number of longitudinal beams, which hold the first and second cross member in the longitudinal spacing, wherein the longitudinal beams are arranged at a defined radial distance from the circular cutouts, with a translucent screen held by the cross members in the circular segment-shaped cutouts, to form a tunnel-shaped inspection space, with a plurality of light sources, which are arranged outside the tunnel-shaped inspection space behind the ground glass and individually or in small groups to generate variable light-dark patterns on the ground glass, with a workpiece holder for the object in the tunnel-shaped inspection room, with at least one camera which is directed into the tunnel-shaped inspection space, and with an evaluation and control unit which is designed to control the light sources and the camera in order to produce different light-dark patterns on the ground glass z u and to capture and evaluate a plurality of images of the object depending on the light-dark patterns.
Die neue Vorrichtung verwendet also einen tunnelformigen Inspektionsraum, in den der Gegenstand mit der zu inspizierenden Oberfläche gebracht wird. Der tunnelfbrmige Inspektionsraum umgibt den Gegenstand über eine Bogenlänge von zumindest 90°, vorzugsweise über eine Bogenlänge von mehr als 120° und in besonders bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen mit einer Bogenlänge von etwa 180° oder mehr. Infolge dessen fallen die auf der Mattscheibe erzeugten Hell-Dunkel-Muster aus mehreren Richtungen auf die zu inspizierende Oberfläche, was die Inspektion an Gegenständen mit komplexen Freiformflächen erleichtert und beschleunigt. Es genügt, wenn der zu inspizierende Gegenstand in dem tunnelformigen Inspektionsraum angeordnet wird. Eine spezielle und/oder exakte Positionierung des Gegenstandes in dem Inspektionsraums kann im Allgemeinen entfallen, es sei denn der Gegenstand besitzt verdeckte Oberflächen und/oder Hinterschneidungen, die so angeordnet werden müssen, dass sie der zumindest einen Kamera zugewandt sind.Thus, the new device uses a tunnel-shaped inspection space, in which the object is brought to the surface to be inspected. The tunnelfbrmige inspection space surrounds the article over an arc length of at least 90 °, preferably over an arc length of more than 120 ° and in particularly preferred exemplary embodiments with an arc length of about 180 ° or more. As a result, the light-dark patterns generated on the ground-glass screen fall on the surface to be inspected from several directions, which facilitates and accelerates the inspection of objects with complex free-form surfaces. It is sufficient if the object to be inspected is arranged in the tunnel-shaped inspection space. A special and / or exact positioning of the object in the inspection space can be omitted in general, unless the object has hidden surfaces and / or undercuts, which must be arranged so that they are facing the at least one camera.
Die Vielzahl von Lichtquellen, die einzeln oder in kleinen Gruppen ansteuerbar sind, ermöglicht es, eine Vielzahl unterschiedlicher Hell-Dunkel-Muster zu erzeugen. Damit kann die neue Vorrichtung sehr einfach und schnell an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Zudem kann eine mechanische Bewegung des Tunnels entfallen, was vor allem bei der Inspektion von großen Gegenständen, wie etwa Kraftfahrzeugen oder Kraftfahrzeugteilen, von Vorteil ist. Da die Vielzahl der individuell ansteuerbaren Lichtquellen auch eine Verschiebung oder Bewegung eines definierten Hell-Dunkel- Musters relativ zu dem Gegenstand ermöglicht, kann die Werkstückaufnahme prinzipiell feststehend sein. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Boden einer Werkhalle oder dergleichen die Werkstückaufnahme bilden. Letzteres ist von Vorteil, wenn die zu inspizierenden Gegenstände selbstfahrend sind und/oder auf einer Palette oder einem Transportwagen in den tunnelförmigen Inspektionsraum transportierbar sind.The plurality of light sources, which can be controlled individually or in small groups, makes it possible to generate a multiplicity of different light-dark patterns. Thus, the new device can be easily and quickly adapted to different requirements. In addition, a mechanical movement of the tunnel can be omitted, which especially in the inspection of large items, such as motor vehicles or automotive parts, is beneficial. Since the plurality of individually controllable light sources also allows a displacement or movement of a defined light-dark pattern relative to the object, the workpiece holder can be fixed in principle. In some embodiments, the floor of a workshop or the like may form the workpiece holder. The latter is advantageous if the objects to be inspected are self-propelled and / or transportable on a pallet or a trolley in the tunnel-shaped inspection room.
Die Anordnung mit den zumindest zwei Querträgern und den Längsträgern ermöglicht einen modularen und skalierbaren Aufbau und infolge dessen eine kostengünstige Realisierung.The arrangement with the at least two cross members and the longitudinal members allows a modular and scalable structure and as a result, a cost-effective implementation.
Die Auswerte- und Steuereinheit ist in bevorzugten Ausgestaltungen dazu ausgebildet, die Lichtquellen und die Kamera so anzusteuern, dass die zu inspizierende Oberfläche in zumindest vier verschiedenen Positionen relativ zu einem definierten Hell-Dunkel- Muster aufgenommen wird, d.h. dass zumindest vier Bilder der zu inspizierenden Oberfläche vorliegen, in denen sich ein definiertes Hell-Dunkel-Muster an vier verschiedenen Positionen relativ zu der Oberfläche befindet. Das Hell-Dunkel-Muster besitzt in diesem Fall bevorzugt einen sinusförmigen Helligkeitsverlauf. Die Auswerte- und Steuereinheit ist vorteilhaft dazu ausgebildet, die Phasenlage des Helligkeitsverlaufs relativ zu der zu inspizierenden Oberfläche anhand der Bilder zu bestimmen, da die Phasenlage mit einer lokalen Neigung der Oberfläche korreliert. Anhand der lokalen Neigungen lassen sich verschiedene Oberflächendefekte an glänzenden Oberflächen mit einer hohen Genauigkeit und Zuverlässigkeit detektieren.The evaluation and control unit is designed in preferred embodiments to control the light sources and the camera so that the surface to be inspected is recorded in at least four different positions relative to a defined light-dark pattern, i. there are at least four images of the surface to be inspected in which a defined light-dark pattern is at four different positions relative to the surface. The light-dark pattern preferably has a sinusoidal brightness profile in this case. The evaluation and control unit is advantageously designed to determine the phase angle of the brightness profile relative to the surface to be inspected on the basis of the images, since the phase position correlates with a local inclination of the surface. Based on local inclinations, various surface defects on glossy surfaces can be detected with high accuracy and reliability.
Insgesamt beruht die neue Vorrichtung auf einem Konzept, das prinzipiell eine automatisierte und daher schnelle und zuverlässige Oberflächeninspektion an verschiedenen und verschieden großen Gegenständen ermöglicht. Aufgrund des modularen und weitgehend skalierbaren Konzepts kann die neue Vorrichtung für unterschiedliche Anwendungen kostengünstig realisiert werden. Die Vorrichtung kann aufgrund der individuell ansteuerbaren Lichtquellen sehr einfach und schnell an wechselnde Inspektionsaufgaben angepasst werden. Aufgrund des tunnelförmigen Inspektionsraums, der ein definiertes und nach außen abgegrenztes Inspektionsvolumen bildet, kann die Vorrichtung recht problemlos in realen Produktionsumgebungen eingesetzt werden, was eine fertigungsnahe Qualitätskontrolle ermöglicht. Die oben genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.Overall, the new device is based on a concept that allows in principle an automated and therefore fast and reliable surface inspection of different and different sized items. Due to the modular and largely scalable concept, the new device can be realized cost-effectively for different applications. The device can be easily and quickly adapted to changing inspection tasks due to the individually controllable light sources. Due to the tunnel-shaped Inspection room, which forms a defined and outwardly delimited inspection volume, the device can be quite easily used in real production environments, allowing a production-quality control. The above object is therefore completely solved.
In einer bevorzugten Ausgestaltung besitzt die neue Vorrichtung eine Vielzahl von zueinander baugleichen Lichtmodulen, die zwischen der Mattscheibe und den Längsträgern angeordnet sind, wobei jedes Lichtmodul eine Vielzahl der Lichtquellen aufweist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die baugleichen Lichtmodule jeweils eine Vorderseite besitzen, die vollständig mit Lichtquellen bedeckt ist.In a preferred embodiment, the new device has a plurality of mutually identical light modules, which are arranged between the ground glass and the longitudinal members, each light module having a plurality of light sources. It is particularly advantageous if the structurally identical light modules each have a front which is completely covered with light sources.
Die Anordnung der Lichtmodule zwischen der Mattscheibe und den Längsträgem ermöglicht eine ungestörte, schattenfreie Erzeugung der Hell-Dunkel-Mustern auf der Mattscheibe. Dies ist von Vorteil, um weitgehend beliebige Hell-Dunkel-Muster erzeugen und über die Mattscheibe "wandern" lassen zu können. Aus demselben Grund ist es von Vorteil, wenn die Vorderseiten der Lichtmodule vollständig mit Lichtquellen bedeckt sind und zusammen eine weitgehend homogene Fläche bilden, auf der die Lichtquellen mit gleichmäßigen seitlichen Abständen zueinander in Reihen und Spalten angeordnet sind. Die Verwendung von baugleichen Lichtmodulen reduziert dabei die Produktions- und Wartungskosten.The arrangement of the light modules between the ground glass and the longitudinal beams allows undisturbed, shadow-free generation of the light-dark patterns on the screen. This is advantageous to be able to generate largely any light-dark pattern and "wander" over the screen. For the same reason, it is advantageous if the front sides of the light modules are completely covered with light sources and together form a substantially homogeneous surface on which the light sources are arranged with uniform lateral distances from each other in rows and columns. The use of identical light modules reduces the production and maintenance costs.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzen die Lichtmodule einen metallischen Trägerkörper mit einer Länge, die in etwa gleich dem definierten Längsabstand ist, wobei der Trägerkörper eine Vorderseite besitzt, an der die Lichtquellen angeordnet sind, sowie eine Rückseite, an der Kühlrippen ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Lichtquellen auf einer dünnen, flexiblen und wenig eigensteifen Trägerfolie angeordnet, die direkt auf die Vorderseite des Kühlkörpers geklebt ist.In a further embodiment, the light modules have a metallic carrier body with a length which is approximately equal to the defined longitudinal distance, wherein the carrier body has a front side, on which the light sources are arranged, and a back, are formed on the cooling fins. Preferably, the light sources are arranged on a thin, flexible and less intrinsically stiff carrier film, which is glued directly onto the front side of the heat sink.
In dieser Ausgestaltung besitzen die Lichtmodule einen metallischen, vorzugsweise eigensteifen und damit selbsttragenden Trägerkörper, der eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. An der Rückseite des Trägerkörpers sind Kühlrippen ausgebildet, vorzugsweise integral, und außerdem bevorzugt in Längsrichtung verlaufend. Letzteres hat zur Folge, dass die Kühlrippen aller Lichtmodule radial nach außen weisen. Die Vielzahl der gIn this embodiment, the light modules have a metallic, preferably inherently stiff and thus self-supporting support body, which has a good thermal conductivity. On the back of the support body cooling fins are formed, preferably integrally, and also preferably extending in the longitudinal direction. The latter has the consequence that the cooling fins of all light modules have radially outward. The variety of G
Lichtmodule bildet somit einen integrierten Kühlkörper, der einen direkten Wärmeübergang und einen definierten Luftstrom über die Lichtmodule fördert. Das Anordnen der Lichtquellen auf einer dünnen Trägerfolie und das direkte Verkleben dieser Folie auf den Kühlkörper trägt ebenfalls sehr vorteilhaft zu dem guten Wärmetransport bei. In einer besonders bevorzugten Variante dieser Ausgestaltung ist auf einer der Kühlrippen eine Leiterplatte, die die Steuer- und Treiberschaltkreise zum Ansteuern der Lichtquellen beinhaltet, direkt angeordnet. Ferner ist es bevorzugt, dass die Trägerfolie mit den Lichtquellen an zumindest einer Seite integrale (einstückig mit der Trägerfolie verbundene) Laschen besitzt, die um den Kühlkörper herumgebogen und mit der Leiterplatte verbunden sind. Diese Varianten ermöglichen einen sehr kompakten elektrischen Anschluss der Lichtquellen an die Steuerelektronik. Zudem können die Lichtquellen leicht montiert werden und es wird eine maximal große thermische Kopplung der Lichtquellen an den Kühlkörper erreicht.Light modules thus forms an integrated heat sink, which promotes a direct heat transfer and a defined air flow through the light modules. The arrangement of the light sources on a thin carrier film and the direct bonding of this film to the heat sink also contributes very favorably to the good heat transfer. In a particularly preferred variant of this embodiment, a printed circuit board which contains the control and driver circuits for driving the light sources is arranged directly on one of the cooling fins. Furthermore, it is preferred that the carrier foil with the light sources on at least one side has integral (integrally connected to the carrier film) tabs, which are bent around the heat sink and connected to the circuit board. These variants allow a very compact electrical connection of the light sources to the control electronics. In addition, the light sources can be easily mounted and it is achieved a maximum large thermal coupling of the light sources to the heat sink.
Diese Ausgestaltungen sind jeweils für sich und in Kombination sehr vorteilhaft, um eine wünschenswert große Anzahl von separaten, individuell ansteuerbaren Lichtquellen mit geringen seitlichen Abständen unterzubringen und stabil zu betreiben. Wie sich in praktischen Versuchen gezeigt hat, ist es schwierig, eine effiziente Kühlung für vieleThese embodiments are individually and in combination very advantageous to accommodate a desirably large number of separate, individually controllable light sources with small lateral distances and stable to operate. As has been shown in practical experiments, it is difficult for many to have efficient cooling
Lichtquellen in einem kompakten und für die flexible Mustererzeugung optimiertenLight sources in a compact and optimized for the flexible pattern generation
Design zu integrieren. Die vorliegenden Ausgestaltungen haben sich in dieser Hinsicht als sehr vorteilhaft erwiesen, da sie eine direkte Wärmeableitung radial nach außen und inIntegrate design. The present embodiments have proven to be very advantageous in this regard as they provide direct heat dissipation radially outward and inward
Längsrichtung begünstigt.Longitudinal benefits.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Lichtmodule in Längsrichtung schwimmend an den Querträgern gelagert. In einem Ausführungsbeispiel sind die Lichtmodule jeweils an einem ersten Ende in einem Festlager und an einem entgegengesetzten zweiten Ende über ein federbelastetes Loslager gelagert.In a further embodiment, the light modules are mounted in the longitudinal direction floating on the cross members. In one embodiment, the light modules are each mounted at a first end in a fixed bearing and at an opposite second end via a spring-loaded floating bearing.
In dieser Ausgestaltung werden die zumindest zwei Querträger im Wesentlichen oder sogar ausschließlich mit Hilfe der Längsträger in dem definierten Längsabstand gehalten. Die Lichtmodule erstrecken sich zwar von einem Querträger zum anderen. Sie sind jedoch davon befreit, die Querträger mechanisch in dem Längsabstand zu fixieren. Eine schwimmende Lagerung der Lichtmodule mit einem federbelasteten Loslager ermöglicht auf einfache und kostengünstige Weise eine definierte Ausrichtung der Lichtquellen, erlaubt jedoch eine Ausdehnung der Lichtmodule in Längsrichtung. Diese Ausdehnung wird begünstigt, wenn die Länge der einzelnen Lichtmodule wesentlich größer ist als deren Breite. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Länge der Lichtmodule in Längsrichtung um den Faktor 10 oder mehr größer als die Breite, gemessen jeweils an der Vorderseite der Lichtmodule, an der die Lichtquellen angeordnet sind. Solche Proportionen der Lichtmodule begünstigen eine thermisch bedingte Ausdehnung in Längsrichtung, die durch ein federbelastetes Loslager weitgehend spannungsfrei kompensiert werden kann. Überraschenderweise ist eine bewegliche Lagerung der Lichtquellen akzeptable, obwohl sich dadurch die Muster auf der Mattscheibe verändern können. Die Ausgestaltungen tragen vorteilhaft dazu bei, thermisch bedingte Spannungen innerhalb der neuen Vorrichtung zu reduzieren.In this embodiment, the at least two cross members are held in the defined longitudinal spacing substantially or even exclusively with the aid of the longitudinal members. Although the light modules extend from one cross member to the other. However, they are exempted to mechanically fix the cross members at the longitudinal distance. A floating mounting of the light modules with a spring-loaded movable bearing allows In a simple and cost-effective manner, a defined orientation of the light sources, but allows an extension of the light modules in the longitudinal direction. This expansion is favored if the length of the individual light modules is substantially greater than their width. In a preferred embodiment, the length of the light modules in the longitudinal direction by a factor of 10 or more is greater than the width, measured in each case at the front of the light modules on which the light sources are arranged. Such proportions of the light modules favor a thermally induced expansion in the longitudinal direction, which can be largely compensated stress-free by a spring-loaded floating bearing. Surprisingly, a movable storage of the light sources is acceptable, although this may change the patterns on the ground glass. The embodiments advantageously contribute to reducing thermally induced stresses within the new device.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzt jedes Lichtmodul zwei in Längsrichtung parallele Reihen von Lichtquellen, die separat ansteuerbar sind.In a further embodiment, each light module has two rows of light sources which are parallel in the longitudinal direction and can be driven separately.
Prinzipiell könnte jedes Lichtmodul an seiner Vorderseite lediglich eine Reihe von Lichtquellen oder mehr als zwei Reihen mit separat ansteuerbaren Lichtquellen besitzen. Zwei Reihen sind jedoch von Vorteil, weil sie einerseits eine höhere Integrationsdichte im Vergleich zu Lichtmodulen mit lediglich einer Reihe von Lichtquellen bieten. Andererseits besitzen zwei parallele Reihen den Vorteil, dass sich Kreise mit nahezu beliebigen Radien quer zu den parallelen Reihen definieren lassen. Dies macht es möglich, alle separat ansteuerbaren Lichtquellen in einem optimalen radialen Abstand zu der Mattscheibe zu positionieren, und zwar weitgehend unabhängig vom tatsächlichen Innenradius der Mattscheibe. Daher ist diese Ausgestaltung besonders vorteilhaft für eine Skalierung der neuen Vorrichtung. Egal wie groß der Innenradius des tunnelförmigen Inspektionsraums gewählt wird, die Lichtmodule können aufgrund dieser Ausgestaltung stets in einem optimalen Abstand zu der Mattscheibe positioniert werden.In principle, each light module could have on its front side only a row of light sources or more than two rows of separately controllable light sources. However, two series are advantageous because, on the one hand, they offer a higher integration density compared to light modules with only one set of light sources. On the other hand, two parallel rows have the advantage that circles with almost arbitrary radii can be defined transversely to the parallel rows. This makes it possible to position all separately controllable light sources at an optimum radial distance to the ground glass, largely independent of the actual inner radius of the ground glass. Therefore, this embodiment is particularly advantageous for scaling the new device. No matter how large the inner radius of the tunnel-shaped inspection space is selected, the light modules can always be positioned at an optimal distance to the ground glass due to this configuration.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Lichtquellen mit jeweils gleichen radialen Abständen zu der Mattscheibe angeordnet. Dies sichert eine gleichbleibend hohe Detailtreue und Genauigkeit der Hell-Dunkel- Muster.In a further embodiment, the light sources are each arranged with the same radial distances to the ground glass. This ensures a consistently high level of detail and accuracy of the light-dark patterns.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung besitzt jedes Lichtmodul an seiner Vorderseite vier Reihen mit Lichtquellen, wobei jeweils vier Lichtquellen aus zwei benachbarten Reihen, die ein quadratisches 4-Tupel bilden, gemeinsam angesteuert sind. Jedes 4-Tupel bildet hier eine virtuelle Lichtquelle mit der vierfachen Lichtleistung einer einzelnen Lichtquelle.In a particularly preferred embodiment, each light module has four rows of light sources on its front side, wherein in each case four light sources from two adjacent rows which form a quadratic 4-tuple are jointly controlled. Each 4-tuple forms a virtual light source with four times the light output of a single light source.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine sehr kostengünstige Realisierung von universell einsetzbaren Lichtmodulen, und sie trägt daher zu einer besonders kostengünstigen Realisierung der neuen Vorrichtung bei.This embodiment allows a very cost-effective implementation of universally applicable light modules, and it therefore contributes to a particularly cost-effective implementation of the new device.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Mattscheibe eine milchglasartige Mattscheibe.In a further embodiment, the ground glass is a frosted glass-like ground glass.
In dieser Ausgestaltung ist die Mattscheibe eine lichtdurchlässige, jedoch undurchsichtige und vorzugsweise diffus streuende Mattscheibe. In einem Ausführungsbeispiel kann die Mattscheibe eine biegsame Kunststoffplatte sein, insbesondere aus Plexiglas (PMMA) oder einem vollvolumigen PTFE-Material. Eine milchglasartige Mattscheibe "mischt" aufgrund ihrer Streucharakteristik die Lichtstrahlung von benachbarten Lichtquellen, was zum Erzeugen von Hell-Dunkel-Mustern mit weichen Hell-Dunkel-Übergängen sehr vorteilhaft ist. Wie sich in Untersuchungen der Anmelderin gezeigt hat, eignen sich solche Hell-Dunkel-Muster besonders gut für eine umfassende Inspektion von glänzenden Oberflächen.In this embodiment, the ground glass is a translucent, but opaque and preferably diffusely diffusing screen. In one embodiment, the ground glass can be a flexible plastic plate, in particular made of Plexiglas (PMMA) or a full-volume PTFE material. A frosted-glass-type ground glass "mixes" the light radiation from neighboring light sources due to its scattering characteristic, which is very advantageous for producing light-dark patterns with soft light-dark transitions. As has been shown in the investigations of the Applicant, such light-dark patterns are particularly well suited for a comprehensive inspection of shiny surfaces.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Mattscheibe an den Querträgern schwimmend gelagert.In a further embodiment, the ground glass is mounted floating on the cross members.
In dieser Ausgestaltung ist lediglich der Radius der Mattscheibe durch die Querträger fixiert. Im übrigen kann sich die Mattscheibe in Längsrichtung und/oder tangential zur Längsrichtung bewegen. Diese Ausgestaltung ist von großem Vorteil, um thermische Spannungen in der Vorrichtung zu reduzieren. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass eine schwimmende Lagerung der Mattscheibe in Längs- und/oder Tangentialrichtung keinen spürbar negativen Einfluss auf die Zuverlässigkeit und Detektionssicherheit beim Inspizieren von glänzenden Oberflächen nach sich zieht. Ungeachtet dessen können Ausführungsbeispiele der neuen Vorrichtung beinhalten, dass die Mattscheibe mit einem Positionsdetektor gekoppelt ist, der eine Größen- und/oder Lageänderung der Mattscheibe detektiert. Ein solcher Positionsdetektor kann beispielsweise mit Hilfe von Referenzmarken realisiert sein, die auf der Mattscheibe angeordnet sind. Mit diesen Ausführungsbeispielen lässt sich eine Temperaturkompensation realisieren, die eine thermisch bedingte Änderung der Hell-Dunkel-Muster kompensiert. Die derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele der neuen Vorrichtung kommen jedoch ohne eine solche Temperaturkompensation aus, insbesondere wenn der Radius der Mattscheibe durch die Querträger fixiert ist.In this embodiment, only the radius of the ground glass is fixed by the cross member. Moreover, the ground glass can move in the longitudinal direction and / or tangentially to the longitudinal direction. This embodiment is of great advantage in order to reduce thermal stresses in the device. In addition, it has been shown that a floating mounting the screen in the longitudinal and / or tangential direction no noticeably negative impact on reliability and detection safety when inspecting glossy surfaces. Regardless, embodiments of the new apparatus may include where the ground glass is coupled to a position detector that detects a change in size and / or position of the ground glass. Such a position detector can be realized for example by means of reference marks, which are arranged on the ground glass. With these embodiments, a temperature compensation can be realized, which compensates for a thermally induced change in the light-dark pattern. The presently preferred embodiments of the new device, however, do without such a temperature compensation, especially when the radius of the ground glass is fixed by the cross member.
In einer weiteren Ausgestaltung weisen die Querträger Halteklammern auf, die dazu ausgebildet sind, die Mattscheibe austauschbar zu fixieren. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Mattscheibe eine biegsame Platte, die mit Hilfe der Querträger in einem definierten Radius gehalten wird. In anderen Ausführungsbeispielen ist die Mattscheibe auf Maß vor gebogen. Vorteilhafterweise fluchten die kreissegmentförmigen Ausschnitte der zumindest zwei Querträger in Längsrichtung miteinander, was ein einfaches Einschieben der Mattscheibe in die Ausschnitte erleichtert. Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn die Querträger und die Halteklammern so ausgebildet sind, dass die Mattscheibe einstückig in die weitgehend kreissegmentförmigen Ausschnitte einschiebbar ist.In a further embodiment, the cross member on retaining clips, which are adapted to fix the ground glass exchangeable. In some embodiments, the ground glass is a flexible plate that is held in a defined radius by means of the cross members. In other embodiments, the ground glass is bent to measure. Advantageously, the circular segment-shaped cutouts of the at least two transverse beams are aligned with one another in the longitudinal direction, which facilitates a simple insertion of the ground-glass screen into the cut-outs. Furthermore, it is preferred if the cross members and the retaining clips are formed so that the ground glass is integrally inserted into the largely circular segment-shaped cutouts.
Bei der neuen Vorrichtung wird der tunnelförmige Inspektionsraum im Wesentlichen von der lichtdurchlässigen Mattscheibe begrenzt. Daher ist die Mattscheibe anfällig für Verschmutzungen, die in einer realen Produktionsumgebung nur mit großem Aufwand zu vermeiden sind. Andererseits beeinflusst eine Verschmutzung der Mattscheibe die Qualität der Hell-Dunkel-Muster. Daher ist es von Vorteil, wenn die Mattscheibe einfach und schnell ausgetauscht werden kann, was die vorliegende Ausgestaltung in komfortabler Weise ermöglicht. In einer weiteren Ausgestaltung besitzt die Vorrichtung eine Vielzahl von Lüftern, die an den Längsträgern angeordnet sind. Vorzugsweise besitzt jeder Längsträger zumindest einen Lüfter, der einen definierten Luftstrom radial nach innen erzeugt.In the new device, the tunnel-shaped inspection space is essentially delimited by the translucent screen. Therefore, the ground glass is susceptible to contamination that can be avoided in a real production environment only with great effort. On the other hand, contamination of the ground glass affects the quality of the light-dark patterns. Therefore, it is advantageous if the ground glass can be easily and quickly replaced, which allows the present embodiment in a comfortable manner. In a further embodiment, the device has a plurality of fans, which are arranged on the longitudinal members. Preferably, each side member has at least one fan which generates a defined air flow radially inward.
Diese Ausgestaltung ist von Vorteil, weil die Lüfter die Längsträger thermisch stabilisieren. Da die Längsträger andererseits dazu dienen, die Querträger in dem definierten Längsabstand zu halten, trägt diese Ausgestaltung vorteilhaft dazu bei, thermisch bedingte Spannungen zu reduzieren. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft in Kombination mit einer schwimmend gelagerten Mattscheibe und/oder schwimmend gelagerten Lichtmodulen, weil dann die Stabilität in Längsrichtung vor allem durch die direkt gekühlten Längsträger gewährleistet wird. Die Lüfter saugen frische Kühlluft vorteilhaft von außen an und blasen sie über die Lichtmodule wieder nach außen. Bevorzugt wird die frische Kühlluft über Luftfilter angesaugt, um das Einblasen von Staubpartikeln in die Vorrichtung zu vermeiden. Alternativ könnten die Lüfter frische Kühlluft auch über die Lichtmodule ansaugen und die warme Abluft nach außen blasen. Das Ansaugen und Einblasen der frischen Kühlluft ist jedoch bevorzugt, weil es als positiven Nebeneffekt eine stetige Reinigung der Vorrichtung erzeugt, indem in der Vorrichtung vorhandene Schmutzpartikel nach außen geblasen werden.This embodiment is advantageous because the fans thermally stabilize the side members. On the other hand, since the longitudinal members serve to hold the cross members in the defined longitudinal spacing, this configuration advantageously contributes to reducing thermally induced stresses. This embodiment is particularly advantageous in combination with a floating screen and / or floating light modules, because then the stability in the longitudinal direction is ensured mainly by the directly cooled side members. The fans suck in fresh cooling air from the outside and blow it out via the light modules. Preferably, the fresh cooling air is sucked in via air filters in order to avoid the injection of dust particles into the device. Alternatively, the fans could suck in fresh cooling air via the light modules and blow out the warm exhaust air. However, the sucking and blowing in of the fresh cooling air is preferred because it produces a positive side effect of a continuous cleaning of the device by blowing existing in the device dirt particles are discharged to the outside.
In einer weiteren Ausgestaltung bilden die Längsträger eine weitgehend geschlossene Hülle, die in etwa konzentrisch zu der Mattscheibe angeordnet ist.In a further embodiment, the side members form a substantially closed envelope, which is arranged approximately concentrically with the ground glass.
Auch diese Ausgestaltung ist sehr vorteilhaft, um einen thermisch stabilen und weitgehend spannungsfreien Aufbau der neuen Vorrichtung zu ermöglichen. Die Längsträger bilden eine geschlossene Hülle, die einen definierten und strömungstechnisch optimierten Kühlluftstrom vorbei an den heißen Lichtquellen ermöglicht.This embodiment is also very advantageous in order to enable a thermally stable and largely stress-free construction of the new device. The longitudinal members form a closed shell, which allows a defined and aerodynamically optimized cooling air flow past the hot light sources.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Querträger vertikal übereinander angeordnet.In a further embodiment, the cross members are arranged vertically one above the other.
In dieser Ausgestaltung beinhaltet die neue Vorrichtung einen "stehenden Tunnel" bzw. eine tunnelartige Säule, die den Inspektionsraum bildet. Die Zuführung von Gegenständen in den Inspektionsraum kann vorteilhaft von unten oder durch einen seitlichen Zugang erfolgen. Alternativ kann die neue Vorrichtung mit einem "liegenden" Tunnel und auch mit einem in Längsrichtung seitlich offenen Tunnel realisiert werden. Letzteres ist vorteilhaft, wenn der Prüfling und/oder die zumindest eine Kamera an einem Roboterarm angeordnet sind, der an der offenen Tunnellängsseite entlangfahren kann. Ein stehender Tunnel ermöglicht demgegenüber eine sehr kompakte Vorrichtung mit einem kleinen "footprint". Darüber hinaus ist ein stehender Tunnel auch für eine effiziente Kühlung von Vorteil, insbesondere wenn die einzelnen Lichtmodule in Längsrichtung verlaufende Kühlrippen besitzen, weil sich in diesem Fall ein Kamineffekt einstellt.In this embodiment, the new device includes a "standing tunnel" or a tunnel-like column which forms the inspection space. The supply of objects in the inspection room can advantageously from below or by a lateral access. Alternatively, the new device can be realized with a "horizontal" tunnel and also with a longitudinally open tunnel. The latter is advantageous if the test object and / or the at least one camera are arranged on a robot arm which can travel along the open tunnel longitudinal side. In contrast, a standing tunnel allows a very compact device with a small "footprint". In addition, a standing tunnel is also advantageous for efficient cooling, in particular if the individual light modules have cooling fins extending in the longitudinal direction, because in this case a chimney effect occurs.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzt die Vorrichtung einen Querbalken, an dem die zumindest eine Kamera angeordnet ist, wobei der Querbalken in Längsrichtung außerhalb des tunnelförmigen Inspektionsraums angeordnet ist. In bevorzugten Varianten ist der Querbalken an einem der Querträger befestigt. Vorteilhafterweise besitzt der Querträger eine Vielzahl von vorbereiteten Montagepositionen, an denen der Querbalken befestigt werden kann. Diese Ausgestaltung ermöglicht einerseits einen variablen Blickwinkel der Kamera in den tunnelförmigen Inspektionsraum. Anderseits ermöglicht sie einen einfachen Austausch der Mattscheibe in Längsrichtung.In a further embodiment, the device has a transverse bar on which the at least one camera is arranged, wherein the transverse bar is arranged in the longitudinal direction outside of the tunnel-shaped inspection space. In preferred variants, the transom is attached to one of the cross members. Advantageously, the cross member has a plurality of prepared mounting positions to which the crossbar can be attached. On the one hand, this embodiment enables a variable viewing angle of the camera in the tunnel-shaped inspection space. On the other hand, it allows easy replacement of the ground glass in the longitudinal direction.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzt die zumindest eine Kamera eine optische Achse, die weitgehend senkrecht zu der Längsrichtung angeordnet ist. In einem Ausführungsbeispiel besitzt die Vorrichtung mehrere Kameras, von denen eine senkrecht zu der Längsrichtung in den Inspektionsraum blickt. Diese Kamera kann vorteilhaft eine Zeilenkamera sein, wenn die Werkstückaufnahme eine Drehbewegung des Gegenstandes um einen Achse parallel zu der Längsrichtung ermöglicht. Letzteres ist insbesondere bevorzugt, wenn die Zeilenkamera durch einen schmalen Schlitz zwischen den Lichtquellen in den Inspektionsraum blickt.In a further embodiment, the at least one camera has an optical axis which is arranged substantially perpendicular to the longitudinal direction. In one embodiment, the apparatus has a plurality of cameras, one of which faces the inspection space perpendicular to the longitudinal direction. This camera may advantageously be a line camera if the workpiece holder allows a rotational movement of the object about an axis parallel to the longitudinal direction. The latter is particularly preferred when the line scan camera looks through a narrow slot between the light sources into the inspection space.
Diese Ausgestaltungen ermöglichen eine sehr schnelle und flexible Aufnahme von Bildern der zu inspizierenden Oberfläche mit dem Hell-Dunkel-Muster.These embodiments allow a very fast and flexible recording of images of the surface to be inspected with the light-dark pattern.
In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet die Vorrichtung zumindest eine Abschlussplatte, die den tunnelförmigen Inspektionsraum in der Längsrichtung verschließt, wobei die Abschlussplatte eine in den Inspektionsraum gerichtete Innenseite besitzt, die dazu ausgebildet ist, ein weiteres Muster mit hellen und dunklen Bereichen zu erzeugen. Die Innenseite der Abschlussplatte kann mit Spiegeln versehen sein, die ein mit Hilfe der Lichtquellen erzeugtes Hell-Dunkel-Muster auf die zu inspizierende Oberfläche reflektieren. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann die Innenseite mit weiteren Lichtquellen versehen sein, die einzeln oder in kleinen Gruppen ansteuerbar sind. Prinzipiell kann die Innenseite auch mit einem definierten Hell-Dunkel-Muster bedruckt sein, das mit Hilfe der vorhandenen Lichtquellen angeleuchtet wird. Diese Ausgestaltungen sind von Vorteil, um eine Inspektion von Oberflächen zu ermöglichen, die weitgehend quer oder nahezu parallel zu der Längsrichtung des Inspektionsraums angeordnet sind. Die Abschlussplatte vereinfacht daher eine schnelle und umfassende Inspektion von beliebig geformten Gegenständen.In a further embodiment, the device includes at least one end plate, which the tunnel-shaped inspection space in the longitudinal direction closes, wherein the end plate has a directed into the inspection space inside, which is adapted to produce a further pattern with light and dark areas. The inside of the end plate may be provided with mirrors which reflect a light-dark pattern generated by means of the light sources on the surface to be inspected. Alternatively or in addition to this, the inside can be provided with further light sources which can be activated individually or in small groups. In principle, the inside can also be printed with a defined light-dark pattern, which is illuminated by means of the existing light sources. These embodiments are advantageous for allowing inspection of surfaces that are substantially transverse or nearly parallel to the longitudinal direction of the inspection space. The end plate therefore simplifies a quick and comprehensive inspection of arbitrarily shaped objects.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawing and will be explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der neuen Vorrichtung,1 is a perspective view of a preferred embodiment of the new device,
Fig. 2 die Vorrichtung aus Fig. 1 in einer Ansicht von schräg hinten, wobei einige Teile aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen sind,2 shows the device from FIG. 1 in a view from obliquely behind, with some parts being omitted for reasons of clarity, FIG.
Fig. 3 eine vergrößerte Detailansicht der Vorrichtung aus Fig. 1 und 2, undFig. 3 is an enlarged detail view of the device of Figs. 1 and 2, and
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Lichtmoduls, das in der Vorrichtung aus Fig. 1 zum Einsatz kommt. In den Fig. 1 bis 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 ist hier in Form eines "stehenden Tunnels" bzw. in Form einer Säule mit einem vertikalen, tunnelförmigen Inspektionsraum realisiert. Abweichend hiervon kann die Vorrichtung 10 in anderen Ausführungsbeispielen mit einem "liegenden Tunnel" bzw. mit einem in horizontaler Richtung verlaufenden Inspektionsraum realisiert sein. Es ist auch denkbar, den tunnelförmigen Inspektionsraum mit Hilfe von zwei oder mehr zangenartigen Teilen zu realisieren, die geöffnet und geschlossen werden können. Ein solches Ausführungsbeispiel ist insbesondere vorteilhaft, wenn der tunnelförmige Inspektionsraum rundherum geschlossen sein soll. Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 ist der "vertikale Tunnel" jedoch am oberen und unteren Ende offen. Des Weiteren besitzt die Vorrichtung 10 hier einen seitlichen Zugang in den Inspektionsraum.Fig. 4 is a perspective view of a light module, which is used in the apparatus of Fig. 1. In Figs. 1 to 3, a preferred embodiment of the new device is designated in its entirety by the reference numeral 10. The device 10 is realized here in the form of a "standing tunnel" or in the form of a column with a vertical, tunnel-shaped inspection space. Deviating from this, the device 10 may be realized in other embodiments with a "horizontal tunnel" or with an extending in the horizontal direction inspection space. It is also conceivable to realize the tunnel-shaped inspection space with the help of two or more pincers, which can be opened and closed. Such an embodiment is particularly advantageous if the tunnel-shaped inspection space is to be closed all around. In the illustrated embodiment according to FIGS. 1 to 3, however, the "vertical tunnel" is open at the top and bottom. Furthermore, the device 10 here has a lateral access to the inspection room.
Die Vorrichtung 10 besitzt einen oberen Querträger 12 und einen unteren Querträger 14. Die Querträger 12, 14 sind hier C-förmig mit einer Bogenlänge von etwas mehr als 180°. Die Querträger 12, 14 werden über eine Vielzahl von Längsträgem 16 in einem definierten Längsabstand D gehalten, der eine Längsrichtung 17 definiert.The device 10 has an upper cross member 12 and a lower cross member 14. The cross member 12, 14 are here C-shaped with an arc length of slightly more than 180 °. The cross members 12, 14 are held by a plurality of longitudinal members 16 in a defined longitudinal distance D, which defines a longitudinal direction 17.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Längsträger 16 rechteckige Metallplatten. Die Mehrzahl der Metallplatten besitzt eine obere Öffnung 18, eine mittlere Öffnung 20 und eine untere Öffnung 22. Die mittlere Öffnung 20 ist hier kreisrund und dient zur Montage eines Lüfters 24. Die obere und untere Öffnung 18, 22 sind hier in etwa rechteckig. Die Lüfter 24 saugen kalte Frischluft von außen an (vorzugsweise durch einen hier nicht dargestellten Luftfilter, der über dem Lüfter 24 montiert wird) und blasen sie als Kühlluft durch die mittlere Öffnung 20 in die Vorrichtung 10 ein. Die Öffnungen 18, 22 dienen als Auslassöffnungen, über die die warme Abluft wieder nach außen gelangt. Die Lüfter 24 erzeugen somit einen definierten Luftstrom, der eine effiziente Kühlung der weiter unten noch beschriebenen Lichtquellen ermöglicht. Die effiziente Kühlung wird hier durch die plattenförmige Ausbildung der Längsträger 16 unterstützt, da die geschlossenen Plattenbereiche der Längsträger 16 eine weitgehend geschlossene Hülle 26 bilden, die in etwa konzentrisch zu dem tunnelförmigen Inspektionsraum angeordnet ist (Fig. 3). Gemäß einer besonders bevorzugten Realisierung weist jeder Längsträger 16 unterhalb der oberen Öffnung 18 und oberhalb der unteren Öffnung 22 noch jeweils ein Montageblech 28 auf. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen wird an den Montageblechen 28 jeweils ein oberes (hier nicht dargestellt) und unteres Luftleitblech 30 montiert, das die kühle Zuluft und die aufgewärmte Abluft voneinander trennt. Die Längsträger 16 erfüllen hier also eine vorteilhafte Doppelfunktion. Sie sind einerseits mit den Querträgern 12, 14 mechanisch verbunden, um die Querträger 12, 14 fest in dem definierten Längsabstand D zu halten. Die Querträger 12, 14 und Längsträger 16 können miteinander verschweißt oder, wie hier, miteinander verschraubt sein. Darüber hinaus begrenzen die plattenförmigen Längsträger 16 den Strömungskanal für die Kühlluft und Abluft.In the present embodiment, the longitudinal members 16 are rectangular metal plates. The plurality of metal plates has an upper opening 18, a central opening 20 and a lower opening 22. The central opening 20 is circular here and serves for mounting a fan 24. The upper and lower openings 18, 22 are here approximately rectangular. The fans 24 draw cold fresh air from the outside (preferably by an air filter, not shown here, which is mounted over the fan 24) and blow them as cooling air through the central opening 20 in the device 10 a. The openings 18, 22 serve as outlet openings, through which the warm exhaust air reaches the outside again. The fans 24 thus generate a defined air flow, which allows efficient cooling of the light sources described below. The efficient cooling is supported here by the plate-shaped design of the longitudinal members 16, since the closed plate portions of the side members 16 form a substantially closed shell 26 which is arranged approximately concentric with the tunnel-shaped inspection space (Fig. 3). According to a particularly preferred implementation, each longitudinal member 16 below the upper opening 18 and above the lower opening 22 still each have a mounting plate 28. In the preferred embodiments, an upper (not shown here) and lower air guide plate 30 is mounted on the mounting plates 28, which separates the cool supply air and the heated exhaust air from each other. The side members 16 thus fulfill an advantageous dual function here. They are on the one hand mechanically connected to the cross members 12, 14 to hold the cross member 12, 14 fixed in the defined longitudinal distance D. The cross members 12, 14 and longitudinal members 16 may be welded together or, as here, be bolted together. In addition, the plate-shaped side members 16 limit the flow channel for the cooling air and exhaust air.
Die Querträger 12, 14 besitzen jeweils einen weitgehend kreissegmentförmigen Ausschnitt 32. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die C-förmigen Querträger 12, 14 exakt kreisringförmig ausgebildet, d.h. sie stellen ein Segment eines Kreisrings dar. Dementsprechend liegt der Außenumfang der Querträger 12, 14 hier konzentrisch zu dem kreissegmentförmigen Ausschnitt 32. Kreissegmentförmige Ausschnitte 32 sind von Vorteil, um die mit Bezugsziffer 34 bezeichnete, lichtdurchlässige Mattscheibe in einer definierten Ausrichtung zu halten. Die Mattscheibe 34 bildet den tunnelförmigen Inspektionsraum 36. Prinzipiell ist es jedoch denkbar, den tunnelförmigen Inspektionsraum 36 mit einem Querschnitt zu realisieren, der von einer exakten Kreisform oder von einem Kreissegment abweicht. Der Inspektionsraum 36 könnte beispielsweise einen polygonalen Querschnitt oder einen elliptischen Querschnitt haben.The cross members 12, 14 each have a largely circular segment-shaped cutout 32. In the preferred embodiment, the C-shaped cross members 12, 14 are formed exactly circular, that is. Accordingly, the outer circumference of the cross members 12, 14 here concentric with the circular segment-shaped cutout 32. Circular segment-shaped cutouts 32 are advantageous to hold the designated by reference numeral 34, translucent ground glass in a defined orientation. The ground glass 34 forms the tunnel-shaped inspection space 36. In principle, however, it is conceivable to realize the tunnel-shaped inspection space 36 with a cross section which deviates from an exact circular shape or from a circle segment. The inspection space 36 could, for example, have a polygonal cross section or an elliptical cross section.
Wie man in Fig. 1 erkennen kann, sind die plattenförmigen Längsträger 16 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel weitgehend konzentrisch zu dem tunnelförmigen Inspektionsraum 36 angeordnet. Mit anderen Worten sind die Längsträger 16 in einem definierten Radialabstand zu den kreissegmentförmigen Ausschnitten 32 angeordnet, wobei der Radialabstand in Fig. 1 bei der Bezugsziffer 38 angedeutet ist. Der Radialabstand ist hier auf die Längsmittelachse 40 bezogen, die den Mittelpunkt der kreissegmentförmigen Ausschnitte 32 schneidet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel fluchten die kreissegmentförmigen Ausschnitte 32 entlang der Längsmittelachse 40. Zwischen der Mattscheibe 34 und den Längsträgern 16 ist eine Vielzahl von Lichtmodulen 42 angeordnet. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, besitzt jedes Lichtmodul 42 hier einen eigensteifen und selbsttragenden metallischen Trägerkörper 44 mit einer Vorderseite 46. An der Vorderseite 46 sind eine Vielzahl von Lichtquellen 48 angeordnet. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Lichtquellen 48 auf einer flexiblen Trägerfolie 47 angeordnet, wie sie üblicherweise zur Realisierung von flexiblen Leiterbahnen verwendet wird, etwa zum elektrischen Anschluss von klappbaren Notebook-Displays. Die Trägerfolie 47 ist hier mit einem wärmeleitfähigen Klebstoff direkt auf die Vorderseite 46 des Trägerkörpers 44 aufgeklebt. Die Lichtquellen erhalten also erst durch den eigensteifen Trägerkörper ihre definierte Ausrichtung. In bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die gesamte Vorderseite 46 jedes Lichtmoduls 42 gleichmäßig mit Lichtquellen 48 bedeckt, die zueinander gleiche seitliche Abstände aufweisen. Die Lichtquellen 48 sind hier in einer Matrix angeordnet, die vier Spalten in Längsrichtung 17 und vierundsechzig Zeilen quer dazu beinhaltet. In dem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Lichtquellen 48 weiße LEDs, die an der Trägerfolie 47 befestigt sind. Jeweils vier LEDs, die die Eckpunkte eines Quadrates bilden, sind zu einem 4-Tupel 49 zusammengefasst. Die LEDs 48 in jedem 4-Tupel 49 sind elektrisch in Reihe geschaltet und somit nur gemeinsam ansteuerbar, so dass sie wie eine virtuelle Lichtquelle mit einer vierfach höheren Lichtintensität wirken. Die Reihenschaltung ist gegenüber einer ebenfalls möglichen Parallelschaltung bevorzugt, weil dann alle LEDs eines 4-Tupels 49 von demselben Strom durchflössen sind und infolge dessen gleichmäßig hell leuchten. Die 4-Tupel 49 sind in zwei parallelen Reihen 50, 51 angeordnet, die sich über die Länge L-L' der Lichtmodule 42 erstrecken. Innerhalb der beiden Reihen 50, 51 ist jedes 4-Tupel 49 individuell ansteuerbar. Ebenso sind die 4- Tupel 49 aus unterschiedlichen Reihen 50, 51 separat ansteuerbar. Vorteilhaft können die LEDs 48 nicht nur an- und ausgeschaltet werden, sondern auch in ihrer Helligkeit von 0% bis 100% verändert werden.As can be seen in Fig. 1, the plate-shaped side members 16 are arranged in the illustrated embodiment largely concentric with the tunnel-shaped inspection space 36. In other words, the longitudinal members 16 are arranged at a defined radial distance from the circular segment-shaped cutouts 32, wherein the radial distance is indicated in Fig. 1 at reference numeral 38. The radial distance is here related to the longitudinal central axis 40, which intersects the center of the circular segment-shaped cutouts 32. In the illustrated embodiment, the circular segment-shaped cutouts 32 are aligned along the longitudinal central axis 40. Between the ground glass 34 and the longitudinal members 16, a plurality of light modules 42 is arranged. As shown in Fig. 4, each light module 42 here has a self-rigid and self-supporting metallic support body 44 having a front side 46. At the front 46 a plurality of light sources 48 are arranged. In the preferred embodiment, the light sources 48 are arranged on a flexible carrier film 47, as is commonly used for the realization of flexible printed conductors, such as for the electrical connection of folding notebook displays. The carrier film 47 is adhesively bonded directly to the front side 46 of the carrier body 44 with a thermally conductive adhesive. The light sources are thus given their defined orientation only by the inherently rigid support body. In preferred embodiments, the entire front surface 46 of each light module 42 is uniformly covered with light sources 48 having mutually equal lateral spacings. The light sources 48 are here arranged in a matrix which includes four columns in the longitudinal direction 17 and sixty-four lines transversely thereto. In the presently preferred embodiment, the light sources 48 are white LEDs attached to the carrier film 47. Four LEDs each, which form the corner points of a square, are combined into a 4-tuple 49. The LEDs 48 in each 4-tuple 49 are electrically connected in series and thus only jointly controllable, so that they act as a virtual light source with a four times higher light intensity. The series connection is preferred over a likewise possible parallel connection, because then all the LEDs of a 4-Tupels 49 are flowed through by the same stream and as a result shine uniformly bright. The 4-tuples 49 are arranged in two parallel rows 50, 51 which extend over the length LL 'of the light modules 42. Within the two rows 50, 51 each 4-tuple 49 can be controlled individually. Likewise, the 4-tuple 49 of different rows 50, 51 are separately controllable. Advantageously, the LEDs 48 can not only be switched on and off, but also be changed in their brightness from 0% to 100%.
In den bevorzugten Ausführungsbeispielen besitzt jedes Lichtmodul zwei separate Spannungsversorgungen 52. Die 4-Tupel 49 jeder Reihe 50, 51 sind abwechselnd an die eine oder an die andere Spannungsversorgung angeschlossen, so dass zwei nebeneinander liegende 4-Tupel 49 jeweils an unterschiedliche Spannungsversorgungen angeschlossen sind. Mit anderen Worten sind die 4-Tupel 49 der beiden Reihen 50, 51 in zwei gegenläufigen „Zick-Zack"-Reihen verschaltet. Dies ist von Vorteil, um schachbrettartige Hell-Dunkel-Muster zu erzeugen, die sich für bestimmte Oberflächeninspektionen besonders gut eignen.In the preferred embodiments, each light module has two separate power supplies 52. The 4-tuples 49 of each row 50, 51 are alternately connected to one or the other power supply so that two adjacent 4-tuples 49 are each connected to different power supplies. In other words, the 4-tuples 49 of the two rows 50, 51 are in two This is advantageous for creating checkerboard-like chiaroscuro patterns that are particularly suitable for certain surface inspections.
An der Rückseite 53 des Trägerkörpers 44 sind eine Anzahl von Kühlrippen 54, 56 ausgebildet, die sich hier über die gesamte Länge L-L' der Lichtmodule 42 erstrecken. In dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel besitzt jedes Lichtmodul 42 drei Kühlrippen, wobei eine außen liegende (untere) Kühlrippe 56 eine größere Oberfläche besitzt als die beiden daneben liegenden Kühlrippen 54. Die Kühlrippe 56 ragt also über die Kühlrippen 54 radial nach hinten heraus. Auf der Kühlrippe 56 ist eine konventionelle Leiterplatte 58 angeordnet, vorteilhaft auf einer wärmeleitfähigen Paste. Die Leiterplatte 58 trägt die Ansteuerelektronik für die Lichtquellen 48. Die Ansteuerelektronik beinhaltet unter anderem die beiden separaten Spannungsquellen 52 sowie einen Mikroprozessor 60 mit zugehörigem Speicher 61. Der Speicher 61 beinhaltet hier einen nullspannungssichereren Speicher, in dem unter anderem eine Vielzahl von Musterfragmenten vordefiniert abgespeichert werden können. Die Musterfragmente aller Lichtmodule 42 ergänzen sich zu einem definierten Gesamtmuster, das mit Hilfe der Lichtquellen 48 auf der Mattscheibe 34 erzeugt werden kann. Mit anderen Worten repräsentieren die Musterfragmente in den Speichern 61 die Ansteuerinformationen, die jedes einzelne Lichtmodul 42 benötigt, um die Lichtquellen 48 jeweils so anzusteuern, dass sich ein definiertes Gesamtmuster auf der Mattscheibe 34 ergibt. Vorteilhaft besitzt jedes Lichtmodul 42 einen Busanschluss, über den die Musterfragmente in die Speicher 61 geladen werden können. Des weiteren ist es von Vorteil, wenn jedes Lichtmodul eine zusätzliche, separate Steuerleitung 63 besitzt, die dazu ausgebildet ist, ein Triggersignal zum sequentiellen Durchschalten der verschiedenen Musterfragmenten im Speicher 61 zu erzeugen. Die Bereitstellung einer separaten Steuerleitung 63 ermöglicht einen einheitlichen, synchronen „Hardwaretrigger" zum gleichzeitigen Umschalten der Musterfragmente aller Lichtmodule 42, was vorteilhaft ist, um sehr schnell zwischen verschiedenen Mustern zu wechseln. Vorteilhaft sind die Steuerleitungen 63 aller Lichtmodule 42 elektrisch miteinander verbunden.On the back 53 of the carrier body 44, a number of cooling fins 54, 56 are formed, which extend here over the entire length L-L 'of the light modules 42. In the illustrated exemplary embodiment, each light module 42 has three cooling fins, wherein an outer (lower) cooling fin 56 has a larger surface area than the two adjacent cooling fins 54. The cooling fin 56 thus protrudes radially outward beyond the cooling fins 54. On the cooling fin 56, a conventional circuit board 58 is arranged, advantageously on a thermally conductive paste. The control electronics include, among other things, the two separate voltage sources 52 and a microprocessor 60 with associated memory 61. The memory 61 here contains a zero-voltage-safe memory in which, inter alia, a plurality of pattern fragments are stored in a predefined manner can. The pattern fragments of all light modules 42 complement each other to a defined overall pattern, which can be generated by means of the light sources 48 on the ground glass 34. In other words, the pattern fragments in the memories 61 represent the drive information that each individual light module 42 requires in order to control the light sources 48 in each case in such a way that a defined overall pattern results on the ground glass 34. Advantageously, each light module 42 has a bus connection, via which the pattern fragments can be loaded into the memories 61. Furthermore, it is advantageous if each light module has an additional, separate control line 63, which is designed to generate a trigger signal for the sequential switching through of the different pattern fragments in the memory 61. The provision of a separate control line 63 enables a uniform, synchronous "hardware trigger" for simultaneously switching over the pattern fragments of all the light modules 42, which is advantageous for changing very quickly between different patterns.
Des weiteren ist es von Vorteil, wenn in dem nullspannungssichereren Speicher individuelle Kalibrierdaten für jedes Lichtmodul gespeichert sind. Mit Hilfe solcher Kalibrierdaten kann die Strahlungsintensität aller Lichtmodule 42 sehr einfach aneinander angepasst werden, was zu sehr gleichmäßigen Mustern beiträgt. Bevorzugt ist außerdem zumindest ein Temperatursensor 65 auf der Vorderseite 46 der Trägerfolie 47 zwischen den Lichtquellen 48 angeordnet. Der Temperatursensor 65 dient dazu, eine thermische Überlastung der Lichtmodule zu vermeiden. Außerdem wird er vorteilhaft für eine online-Kalibrierung der Lichtmodule 42 verwendet.Furthermore, it is advantageous if individual calibration data for each light module are stored in the zero-voltage-safe memory. With the help of such Calibration data, the radiation intensity of all light modules 42 can be easily adapted to each other, which contributes to very uniform patterns. In addition, at least one temperature sensor 65 is preferably arranged on the front side 46 of the carrier film 47 between the light sources 48. The temperature sensor 65 serves to avoid a thermal overload of the light modules. In addition, it is advantageously used for online calibration of the light modules 42.
Die Trägerfolie 47 besitzt hier zwei integrale Laschen 66, die über die obere Kühlrippe 54 zu der Leiterplatte 58 geführt sind. Die integralen Laschen 66 beinhalten Leiterbahnen (hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt), mit denen die Lichtquellen 48 an die Ansteuerelektronik angeschlossen sind.The carrier film 47 here has two integral tabs 66, which are guided via the upper cooling rib 54 to the circuit board 58. The integral tabs 66 include printed conductors (not shown here for reasons of clarity), with which the light sources 48 are connected to the control electronics.
Jedes Lichtmodul 42 besitzt ein oberes Ende 62 und ein unteres Ende 64. An den Enden 62, 64 sind hier jeweils Schraubzapfen 67 angeordnet, mit deren Hilfe die Lichtmodule 42 an den Querträgern 12, 14 befestigt werden können. Fig. 3 zeigt in der vergrößerten Darstellung, wie die Lichtmodule 42 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit Hilfe der Schraubzapfen 67 montiert werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Lichtmodule 42 an den Querträgern 12, 14 in Längsrichtung 17 schwimmend gelagert, d.h. die Lichtmodule 42 können sich in Längsrichtung 17 ausdehnen oder zusammenziehen, ohne dass es zu mechanischen Spannungen innerhalb der Vorrichtung 10 kommt. Vorteilhaft wird dies hier durch ein Festlager und ein Loslager in Längsrichtung 17 erreicht.Each light module 42 has an upper end 62 and a lower end 64. At the ends 62, 64 here each screw 67 are arranged, by means of which the light modules 42 can be attached to the cross members 12, 14. Fig. 3 shows in an enlarged view how the light modules 42 are mounted in the preferred embodiment by means of the screw 67. In the preferred embodiment, the light modules 42 are floating on the cross beams 12, 14 in the longitudinal direction 17, i. the light modules 42 can expand or contract in the longitudinal direction 17, without resulting in mechanical stresses within the device 10. This is advantageously achieved here by a fixed bearing and a movable bearing in the longitudinal direction 17.
Wie man in Fig. 3 weiter erkennen kann, bilden die Kühlrippen 54, 56 Kühlkanäle, die parallel zu der Längsrichtung 17 verlaufen und sich radial von innen nach außen aufweiten. Die Kühlkanäle sind radial außen von der Hülle 26 bedeckt, die mit Hilfe der Lüfter 24 einen definierten Luftstrom durch die Öffnungen 18, 20, 22 erzeugt. In einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel sind außerdem Kühlluftauslässe 68 in den Querträgern 12, 14 angeordnet. Die Kühlluftauslässe 68 sind vorteilhaft direkt oberhalb der Kühlrippen 54, 56 angeordnet.As can further be seen in FIG. 3, the cooling ribs 54, 56 form cooling channels which run parallel to the longitudinal direction 17 and expand radially from the inside to the outside. The cooling channels are radially outwardly covered by the shell 26, which generates a defined air flow through the openings 18, 20, 22 with the aid of the fan 24. In a preferred exemplary embodiment, cooling air outlets 68 are also arranged in the cross members 12, 14. The cooling air outlets 68 are advantageously arranged directly above the cooling ribs 54, 56.
Wie man anhand Fig. 3 weiter erkennen kann, sind an den Querträgem 12, 14 eine Anzahl Halteklammern 70 angeordnet, die im vorliegenden Fall um den jeweiligen kreissegmentfbrmigen Ausschnitt 32 verteilt sind. Die Halteklammern 70 sind hier U-fbrmige Elemente, die dazu ausgebildet sind, die Mattscheibe 34 austauschbar zu fixieren. In dem hier dargestellten Ausfuhrungsbeispiel lässt sich die Mattscheibe 34 tangential von der seitlichen Öffnung des Inspektionsraums 36 her in die Halteklammern 70 einschieben. In dem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel ist die Mattscheibe 34 eine biegsame Kunststoffplatte aus Plexiglas. In einem anderen Ausführungsbeispiel besteht die Mattscheibe aus einem vollvolumigen, lichtdurchlässigen, aber undurchsichtigen PTFE-Material. Es könnte auch eine andere, vorzugsweise milchglasartige Kunststoffplatte sein. Die Kunststoffplatte wird durch Einschieben in die Halteklammern 70 in die Kreisform der Ausschnitte 32 gebracht. Die innere Materialspannung der Kunststoffplatte drückt die Mattscheibe 34 radial nach außen, so dass die Mattscheibe 34 mit Hilfe der Querträger 12, 14 und der Halteklammern 70 in einer radial fixierten Position gehalten wird. Tangential kann sich die Mattscheibe 34 ausdehnen oder zusammenziehen. Des Weiteren bieten die Halteklammern 70 in Längsrichtung 17 ein gewisses Spiel, so dass die Mattscheibe 34 in dem hiesigen Ausführungsbeispiel auch in Längsrichtung schwimmend gelagert ist.As can be seen further with reference to FIG. 3, a number of retaining clips 70 are arranged on the cross beams 12, 14, which in the present case are arranged around the respective kreissegmentfbrmigen cutout 32 are distributed. The retaining clips 70 here are U-shaped elements which are designed to fix the ground-glass screen 34 in an exchangeable manner. In the exemplary embodiment illustrated here, the ground glass 34 can be inserted tangentially from the lateral opening of the inspection space 36 into the retaining clips 70. In the preferred embodiment, the ground glass 34 is a flexible plastic sheet of Plexiglas. In another embodiment, the ground glass consists of a full-volume, translucent, but opaque PTFE material. It could also be another, preferably frosted glass-like plastic plate. The plastic plate is brought by insertion into the retaining clips 70 in the circular shape of the cutouts 32. The inner material tension of the plastic plate pushes the ground glass 34 radially outward, so that the ground glass 34 is held in a radially fixed position by means of the cross members 12, 14 and the retaining clips 70. Tangentially, the focusing screen 34 can expand or contract. Furthermore, the retaining clips 70 offer a certain play in the longitudinal direction 17, so that the ground-glass screen 34 is also floating in the longitudinal direction in the present exemplary embodiment.
Mit Bezugsziffer 72 ist in Fig. 3 ein Querbalken bezeichnet, an dem eine Kamera 74 angeordnet ist. Eine weitere Kamera 74' kann an einem weiteren Balken 76 angeordnet sein. Die Kameras 74, 74' sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel Flächenkameras, d.h. Kameras mit einem flächenartigen Bildsensor mit einer Vielzahl von matrixartig angeordneten Pixeln. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt die Vorrichtung 10 außerdem eine weitere Kamera 78, die in einem Gehäuse auf der Rückseite der Vorrichtung 10 angeordnet ist. Die Kamera 78 ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Zeilenkamera mit einem zellenförmigen Bildsensor. Die optische Achse 80 der Zeilenkamera 78 ist hier genau senkrecht zu der Längsmittelachse 40 angeordnet. Ebenso verläuft die optische Achse 80 der Kamera 74' hier quer, jedoch nicht notwendigerweise exakt senkrecht zu der Längsmittelachse 40 der Vorrichtung 10. Demgegenüber blickt die Kamera 74 hier annähernd parallel zu der Längsmittelachse 40 von außen in den tunnelförmigen Inspektionsraum 36. Die Kameras 74, 74' sind vorteilhaft verschwenkbar, so dass die Blickrichtung in den Inspektionsraum 36 variiert werden kann. Wie in Fig. 3 ferner dargestellt ist, ist der Querbalken 72 außerhalb des Inspektionsraums 36 an dem Querträger 12 befestigt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Querträger 12 vordefinierte Montagepositionen für den Querbalken 72 und die Kamera 74 ist entlang des Querbalkens 72 verschiebbar. Die vordefinierten, indexierte Montagepositionen für den Querbalken 72 ermöglichen eine einfache Montage und Demontage der Kamera 74, beispielsweise zum Austausch der Mattscheibe 34 oder aus anderen Gründen. Aufgrund der indexierten Montagepositionen kann die Kamera 74 schnell wieder in die ursprüngliche Position gebracht werden. Es ist auch denkbar, dass die Position und Blickrichtung der Kameras 74, 74' mit Hilfe eines Roboters variiert wird, an dem die Kameras 74, 74' montiert sind.Reference numeral 72 designates in FIG. 3 a transverse bar on which a camera 74 is arranged. Another camera 74 'may be disposed on another beam 76. The cameras 74, 74 'are in a preferred embodiment surface cameras, ie cameras with a sheet-like image sensor with a plurality of pixels arranged in a matrix. In a preferred embodiment, the device 10 also has another camera 78 disposed in a housing on the back of the device 10. The camera 78 in the preferred embodiment is a line scan camera with a cellular image sensor. The optical axis 80 of the line scan camera 78 is arranged here exactly perpendicular to the longitudinal central axis 40. Likewise, the optical axis 80 of the camera 74 'here transversely, but not necessarily exactly perpendicular to the longitudinal central axis 40 of the device 10. In contrast, the camera 74 here looks approximately parallel to the longitudinal center axis 40 from the outside into the tunnel-shaped inspection space 36th Die Kamera 74, 74 'are advantageously pivotable, so that the viewing direction in the inspection space 36 can be varied. As further illustrated in FIG. 3, the crossbar 72 is secured to the cross member 12 outside of the inspection space 36. In the embodiment shown here, the cross member 12 has predefined mounting positions for the crossbar 72 and the camera 74 is displaceable along the crossbar 72. The predefined, indexed mounting positions for the crossbar 72 allow for easy assembly and disassembly of the camera 74, for example, to replace the focusing screen 34 or for other reasons. Due to the indexed mounting positions, the camera 74 can be quickly returned to its original position. It is also conceivable that the position and viewing direction of the cameras 74, 74 'is varied by means of a robot on which the cameras 74, 74' are mounted.
Mit der Bezugsziffer 82 ist in Fig. 3 eine Abschlussplatte bezeichnet, die in bevorzugten Ausführungsbeispielen in dem Ausschnitt 32 des Querträgers 12 befestigt werden kann, um den tunnelförmigen Inspektionsraum 36 nach oben hin zu verschließen. Eine entsprechende Abschlussplatte 82 kann am unteren Ende des Inspektionsraums 36 montiert werden. In einem Ausführungsbeispiel kann die Abschlussplatte 82 am unteren Ende des Inspektionsraums 36 von einer Werkstückaufnahme gebildet sein, auf der der zu inspizierende Gegenstand platziert wird. Die Werkstückaufnahme (hier nicht näher dargestellt) kann vorteilhaft an einem Lift 84 angeordnet sein, mit dem der zu inspizierende Gegenstand von unten in den Inspektionsraum 36 transportiert werden kann.The reference numeral 82 in Fig. 3 denotes an end plate which can be secured in preferred embodiments in the cutout 32 of the cross member 12 in order to close the tunnel-shaped inspection space 36 upwards. A corresponding end plate 82 may be mounted at the lower end of the inspection space 36. In one embodiment, the end plate 82 at the lower end of the inspection space 36 may be formed by a workpiece holder on which the object to be inspected is placed. The workpiece holder (not shown in detail here) can advantageously be arranged on a lift 84, with which the object to be inspected can be transported from below into the inspection space 36.
Die Abschlussplatte 82 am oberen Ende des Inspektionsraums 36 besitzt hier eine Öffnung 86, durch die die Kamera 74 in den Inspektionsraum 36 hineinsehen kann, wenn die Abschlussplatte 82 an dem Querträger 12 befestigt ist. In bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die Innenseite 88 der Abschlussplatte 82 verspiegelt oder mit Lichtquellen 48 (hier nicht dargestellt) versehen.The end plate 82 at the top of the inspection room 36 here has an aperture 86 through which the camera 74 can look into the inspection space 36 when the end plate 82 is secured to the cross member 12. In preferred embodiments, the inner side 88 of the end plate 82 is mirrored or provided with light sources 48 (not shown here).
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist die Vorrichtung 10 dazu ausgebildet, mit Hilfe der Lichtquellen 48 ein Hell-Dunkel-Muster 90 auf der Mattscheibe 34 zu erzeugen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das Muster 90 in Fig. 1 nur ausschnittsweise angedeutet. Eine Auswerte- und Steuereinheit, die die Lichtquellen 48 und die Kameras 74, 78 ansteuert, ist in Fig. 1 bei der Bezugsziffer 92 dargestellt. Es versteht sich, dass die Auswerte- und Steuereinheit 92 auch separat von der mechanischen Anordnung mit den Querträgern 12, 14 und den Längsträgern 16 realisiert sein kann. Insbesondere kann als Auswerte- und Steuereinheit 92 ein PC mit einer geeigneten Schnittstellenhardware zum Ansteuern der Lichtquellen 48 und Kameras 74, 78 und ggf. zum Ansteuern des Lifts 84 verwendet werden.As shown in FIG. 1, the device 10 is configured to generate a light-dark pattern 90 on the ground glass 34 with the aid of the light sources 48. For reasons of clarity, the pattern 90 in FIG. 1 is only partially indicated. An evaluation and control unit, which controls the light sources 48 and the cameras 74, 78, is shown at reference numeral 92 in FIG. It is understood that the Evaluation and control unit 92 can also be realized separately from the mechanical arrangement with the cross members 12, 14 and the longitudinal members 16. In particular, a PC with suitable interface hardware for controlling the light sources 48 and cameras 74, 78 and possibly for driving the lift 84 can be used as the evaluation and control unit 92.
In den bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die Auswerte- und Steuereinheit dazu ausgebildet, mit Hilfe der Lichtquellen 48 ein Hell-Dunkel-Muster 90 auf der Mattscheibe 34 zu erzeugen, das einen sinusförmigen Helligkeitsverlauf beinhaltet. Ferner ist die Auswerte- und Steuereinheit 92 dazu ausgebildet, das Hell-Dunkel-Muster 90 mit dem sinusförmigen Helligkeitsverlauf relativ zu der zu inspizierenden Oberfläche zu verschieben. Dies kann entweder durch geeignete Ansteuerung der Lichtquellen 48 elektronisch und/oder durch eine mechanische Bewegung des zu inspizierenden Gegenstandes erfolgen. Letzteres kann vorteilhaft mit Hilfe einer Werkstückaufnahme realisiert sein, die um die Längsachse 40 drehbar ist (hier nicht im Detail dargestellt).In the preferred exemplary embodiments, the evaluation and control unit is designed to generate, with the aid of the light sources 48, a light / dark pattern 90 on the ground glass 34, which contains a sinusoidal brightness profile. Furthermore, the evaluation and control unit 92 is designed to move the light-dark pattern 90 with the sinusoidal brightness profile relative to the surface to be inspected. This can be done either by suitable control of the light sources 48 electronically and / or by a mechanical movement of the object to be inspected. The latter can be advantageously realized by means of a workpiece holder, which is rotatable about the longitudinal axis 40 (not shown in detail here).
In den bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen beinhaltet das Hell-Dunkel-Muster 90 Streifen, die quer zur Streifenrichtung verschoben werden. Die Auswerte- und Steuereinheit 92 ist dazu ausgebildet, mehrere Bilder der zu inspizierenden Oberfläche mit den (relativ dazu) verschobenen Streifenmustern 90 auszuwerten. Durch Phasenrekonstruktion anhand der Bilder können die lokalen Neigungen der zu inspizierenden Oberfläche bestimmt werden. Ein besonders bevorzugtes Verfahren zum Auswerten der Bilder ist in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 063 530.5 beschrieben, auf die hier in vollem Umfang Bezug genommen ist. Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Auswerte- und Steuereinheit 92 dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl von überlagerten Streifenmustern gleichzeitig zu erzeugen, wie dies in der PCT- Anmeldung mit dem Aktenzeichen PCT/EP 2008/005683 beschrieben ist, auf die hier ebenfalls in vollem Umfang Bezug genommen ist.In the preferred embodiments, the light-dark pattern includes 90 stripes that are shifted transversely to the strip direction. The evaluation and control unit 92 is designed to evaluate a plurality of images of the surface to be inspected with the (relative thereto) shifted stripe patterns 90. Through phase reconstruction based on the images, the local inclinations of the surface to be inspected can be determined. A particularly preferred method for evaluating the images is described in the German patent application DE 10 2007 063 530.5, to which reference is made in its entirety. Furthermore, it is advantageous if the evaluation and control unit 92 is designed to generate a plurality of superimposed stripe patterns simultaneously, as described in the PCT application with the file reference PCT / EP 2008/005683, to which also here is fully referenced.
Wie man anhand der Fig. 1 bis 3 erkennen kann, sind die Querträger 12, 14 in dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel weitgehend identisch, jedoch spiegelverkehrt zueinander auf einem Gestell 94 montiert. Das Gestell 94 ermöglicht ein einfaches Beladen des Inspektionsraums 36 von unten mit Hilfe des Lifts 84. In einem bevorzugten Ausfiihrungsbeispiel ist der Lift 84 an ein Förderband (hier nicht dargestellt) angeschlossen, über das zu inspizierende Gegenstände automatisch zugeführt werden. Prinzipiell ist es denkbar, die Vorrichtung 10 so auszubilden, dass für jeden zu inspizierenden Gegenstand oder für jeden Typ von zu inspizierendem Gegenstand eine individuelle Mattscheibe 34 manuell oder automatisch in die Ausschnitte 32 eingeführt wird. Dabei können die Hell-Dunkel-Muster 90 auf den verwendeten Mattscheiben 34 aufgedruckt oder anderweitig dauerhaft aufgebracht sein. Die Hell-Dunkel-Muster 90 werden dann durch eine gleichmäßige Beleuchtung mit Hilfe der Lichtquellen 48 "aktiviert".As can be seen with reference to FIGS. 1 to 3, the cross members 12, 14 are largely identical in the illustrated embodiment, but mirror-inverted to each other mounted on a frame 94. The frame 94 allows easy loading of the inspection space 36 from below by means of the lift 84. In a preferred In the exemplary embodiment, the lift 84 is connected to a conveyor belt (not shown here) via which objects to be inspected are automatically fed. In principle, it is conceivable to design the device 10 such that for each object to be inspected or for each type of object to be inspected, an individual ground glass 34 is manually or automatically inserted into the cutouts 32. In this case, the light-dark patterns 90 can be printed on the ground glass used 34 or otherwise permanently applied. The light-dark patterns 90 are then "activated" by uniform illumination with the aid of the light sources 48.
Des Weiteren ist denkbar, dass die Lichtquellen 48 mit Hilfe von organischen LEDs, sogenannten OLEDs, realisiert werden. Ferner können innerhalb des Inspektionsraums 36 und/oder am Boden Spiegel angeordnet sein, um beispielsweise Hinterschnitte an zu inspizierenden Gegenständen für die Kameras 74, 78 sichtbar zu machen. Furthermore, it is conceivable that the light sources 48 are realized with the aid of organic LEDs, so-called OLEDs. Furthermore, mirrors may be arranged within the inspection space 36 and / or at the bottom, in order, for example, to make visible undercuts on objects to be inspected for the cameras 74, 78.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum optischen Inspizieren einer zumindest teilweise glänzenden Oberfläche an einem Gegenstand, mit1. A device for optically inspecting an at least partially shiny surface on an object, with
- einem ersten und zumindest einem zweiten Querträger (12, 14), die jeweils einen weitgehend kreissegmentfδrmigen Ausschnitt (32) bilden, wobei die Querträger (12, 14) in einem Längsabstand (D) zueinander angeordnet sind, der eine Längsrichtung (17) definiert,- A first and at least one second cross member (12, 14), each forming a largely kreissegmentfδrmigen cutout (32), wherein the transverse beams (12, 14) at a longitudinal distance (D) are arranged to each other, which defines a longitudinal direction (17) .
- einer Anzahl von Längsträgern (16), die den ersten und zweiten Querträger (12, 14) in dem Längsabstand (D) halten, wobei die Längsträger (16) in einem definierten Radialabstand (38) zu den kreissegmentförmigen Ausschnitten (32) angeordnet sind,- A number of longitudinal members (16) holding the first and second cross member (12, 14) in the longitudinal distance (D), wherein the longitudinal members (16) are arranged at a defined radial distance (38) to the circular segment-shaped cutouts (32) .
- einer lichtdurchlässigen Mattscheibe (34), die von den Querträgern (12, 14) in den kreissegmentförmigen Ausschnitten (32) gehalten ist, um einen tunnelformigen Inspektionsraum (36) zu bilden,- a translucent ground glass (34) held by the transverse beams (12, 14) in the circular segment-shaped cutouts (32) to form a tunnel-shaped inspection space (36),
- einer Vielzahl von Lichtquellen (48), die außerhalb des tunnelformigen Inspektionsraums (36) hinter der Mattscheibe (34) angeordnet und einzeln oder in kleinen Gruppen ansteuerbar sind, um variable Hell-Dunkel- Muster (90) auf der Mattscheibe (34) zu erzeugen,- A plurality of light sources (48), which are outside the tunnelformigen inspection space (36) behind the ground glass (34) and individually or in small groups can be controlled to variable light-dark pattern (90) on the ground glass (34) produce,
- einer Werkstückaufnahme (84 für den Gegenstand in dem tunnelformigen- A workpiece holder (84 for the object in the tunnelformigen
Inspektionsraum (36),Inspection room (36),
- zumindest einer Kamera (74, 78), die in den tunnelformigen Inspektionsraum (36) gerichtet ist, und einer Auswerte- und Steuereinheit (92), die dazu ausgebildet ist, die Lichtquellen (48) und die Kamera (74, 78) anzusteuern, um verschiedene Hell-Dunkel-Muster (90) auf der Mattscheibe (34) zu erzeugen und um eine Vielzahl von Bildern von dem Gegenstand in Abhängigkeit von den Hell-Dunkel-Mustern (90) aufzunehmen und auszuwerten.- At least one camera (74, 78) which is directed into the tunnel-shaped inspection space (36), and an evaluation and control unit (92) which is adapted to the light sources (48) and the camera (74, 78) to control to produce different light-dark patterns (90) on the ground glass (34) and by a Record and evaluate a variety of images of the object in dependence on the light-dark patterns (90).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Vielzahl von zueinander baugleichen Lichtmodulen (42), die zwischen der Mattscheibe (34) und den Längsträgern (16) angeordnet sind, wobei jedes Lichtmodul (42) eine Vielzahl der Lichtquellen (48) aufweist.2. The apparatus of claim 1, further comprising a plurality of mutually identical light modules (42) disposed between the ground glass (34) and the longitudinal beams (16), each light module (42) having a plurality of the light sources (48).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Lichtmodule einen metallischen Trägerkörper (44) mit einer Länge (L-L') besitzen, die in etwa gleich dem Längsabstand (D) ist, wobei der Trägerkörper (44) eine Vorderseite (46) besitzt, an der die Lichtquellen (48) angeordnet sind, und eine Rückseite (53), an der Kühlrippen (54) ausgebildet sind.3. Device according to claim 2, wherein the light modules have a metallic carrier body (44) having a length (L-L ') which is approximately equal to the longitudinal distance (D), wherein the carrier body (44) has a front side (46) on which the light sources (48) are arranged, and a rear side (53) on which cooling fins (54) are formed.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Lichtmodule (42) in Längsrichtung schwimmend an den Querträgern (12, 14) gelagert sind.4. Apparatus according to claim 2 or 3, wherein the light modules (42) in the longitudinal direction floating on the cross beams (12, 14) are mounted.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei jedes Lichtmodul (42) zwei in Längsrichtung parallele Reihen (50, 51) von Lichtquellen (48) besitzt, die separat ansteuerbar sind.5. Device according to one of claims 2 to 4, wherein each light module (42) has two longitudinally parallel rows (50, 51) of light sources (48) which are separately controllable.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lichtquellen (48) mit jeweils gleichen radialen Abständen zu der Mattscheibe (34) angeordnet sind.6. Device according to one of claims 1 to 5, wherein the light sources (48) each having the same radial distances from the ground glass (34) are arranged.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Mattscheibe (34) eine milchglasartige Mattscheibe ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, wherein the ground glass (34) is a frosted glass-like ground glass.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Mattscheibe (34) an den Querträgern (12, 14) schwimmend gelagert ist. 8. Device according to one of claims 1 to 7, wherein the ground glass (34) on the cross beams (12, 14) is mounted floating.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Querträger (12, 14) Halteklammern (70) aufweisen, die dazu ausgebildet sind, die Mattscheibe (34) austauschbar zu fixieren.9. Device according to one of claims 1 to 8, wherein the cross member (12, 14) retaining clips (70) which are adapted to fix the ground glass (34) interchangeable.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner mit einer Vielzahl von Lüftern (24), die an den Längsträgern (16) angeordnet sind.10. Device according to one of claims 1 to 9, further comprising a plurality of fans (24) which are arranged on the longitudinal members (16).
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Längsträger (16) eine weitgehend geschlossene Hülle (26) bilden, die in etwa konzentrisch zu der Mattscheibe (34) angeordnet ist.11. Device according to one of claims 1 to 10, wherein the longitudinal members (16) form a substantially closed envelope (26) which is arranged approximately concentrically with the ground glass (34).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Querträger (12, 14) vertikal übereinander angeordnet sind.12. Device according to one of claims 1 to 11, wherein the cross member (12, 14) are arranged vertically one above the other.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner mit einem Querbalken (72), an dem die zumindest eine Kamera (74) angeordnet ist, wobei der Querbalken(72) in Längsrichtung (17) außerhalb des tunnelförmigen Inspektionsraums (36) angeordnet ist.13. Device according to one of claims 1 to 12, further comprising a transverse bar (72) on which the at least one camera (74) is arranged, wherein the transverse bar (72) arranged in the longitudinal direction (17) outside of the tunnel-shaped inspection space (36) is.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die zumindest eine Kamera (78) eine optische Achse (80) besitzt, die weitgehend senkrecht zu der Längsrichtung (17) angeordnet ist.14. Device according to one of claims 1 to 13, wherein the at least one camera (78) has an optical axis (80) which is arranged substantially perpendicular to the longitudinal direction (17).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner mit zumindest einer15. Device according to one of claims 1 to 14, further comprising at least one
Abschlussplatte (82), die den tunnelförmigen Inspektionsraum (36) in der Längsrichtung (17) verschließt, wobei die Abschlussplatte (82) eine in denEnd plate (82) which closes the tunnel-shaped inspection space (36) in the longitudinal direction (17), wherein the end plate (82) one in the
Inspektionsraum (36) gerichtete Innenseite (88) besitzt, die dazu ausgebildet ist, ein weiteres Muster mit hellen und dunklen Bereichen zu erzeugen. Inspection space (36) directed inside (88), which is adapted to produce a further pattern with light and dark areas.
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