WO2007121953A1 - Device for automatically applying or producing and monitoring a structure placed on a substrate with a determination of geometric dimensions and corresponding method therefor - Google Patents

Device for automatically applying or producing and monitoring a structure placed on a substrate with a determination of geometric dimensions and corresponding method therefor Download PDF

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WO2007121953A1
WO2007121953A1 PCT/EP2007/003506 EP2007003506W WO2007121953A1 WO 2007121953 A1 WO2007121953 A1 WO 2007121953A1 EP 2007003506 W EP2007003506 W EP 2007003506W WO 2007121953 A1 WO2007121953 A1 WO 2007121953A1
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cameras
applied structure
application
substrate
projected
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Bernhard Gruber
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Quiss Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a device for automatically applying or generating and monitoring a structure applied to a substrate with determination of geometric dimensions of the applied structure and to a corresponding method therefor.
  • a projected straight laser line has been used so far, which is recorded and checked by a camera.
  • the laser line is substantially perpendicular to the course of the applied adhesive track and thereby the laser line is geometrically changed accordingly by the profile of the applied adhesive.
  • this geometric change of the projected laser line is on the one hand due to the low scattering only partially or qualitatively difficult to detect.
  • the laser line is only a few tenths of a millimeter wide, so that even with high timing of the recording frequency of the camera according to the cycle time a certain cross section of the applied adhesive trace is inspected and until the next review of the applied adhesive trace according to the projected laser line a corresponding offset arises.
  • the senor or the camera which is arranged in the direction behind the line optics for the laser line, must be moved accordingly in the known straight laser line projection in order to always make the monitoring of the laser line can. Due to the tracking of the sensor it comes in the known systems to a cable salad when the line optics for the laser line and the sensor mounted behind it must be moved or rotated in accordance with the curve of the adhesive track relative to the robot arm.
  • the invention is based on the idea that at least one circumferential light path is projected around the application device during the application of the application structure.
  • the at least one projected circumferential light path makes it possible to monitor the applied structure at an angle of 360 °, irrespective of the travel path of the application device and, for example, an application nozzle, ie the circulating light path allows a complete inspection area around the application device or application nozzle , which can be described as a panoramic view.
  • the at least two cameras detect the changes in the projected circumferential light path and the image evaluation unit connected to the cameras can use this to calculate the geometric dimensions of the applied structure.
  • the width, the height, the volume and / or the position of the applied structure on the substrate can thus be determined in a simple and exact manner.
  • At least two cameras are required to always determine with at least one camera a partial surface of the inspection area or the applied structure, since possibly a partial area of the application nozzle for another camera may be hidden. Therefore, the two cameras are opposite each other and offset at the applicator or applicator nozzle attached.
  • the circumferential light path strikes the applied structure, wherein the cameras can detect the deformation of the light path from an observation position which has a different angle to the light path, and can determine the deformation of the light path using suitable calculation methods.
  • the device has an application device for applying or producing the applied structure, an illumination device which is mounted on the application device or a support structure of the application device, at least two cameras for optically detecting the applied structure, which face the illumination device offset on the applicator or the support structure of the applicator are mounted and mounted opposite each other, and an image evaluation unit for detecting the applied structure, which is connected to the cameras, the illumination device emits one or more light paths, each having a continuous self-contained shape and wherein the one or more circulating light paths around the applicator are projected onto the substrate and the deposited structure immediately after application or wherein the one or more circulating light paths projected onto the substrate and the applied structure are or are detected by the cameras and the image evaluation unit in online mode immediately after the application of the applied structure in such a way that the image evaluation unit detects the change in image quality projected circumferential light path or Light paths using calculation methods used to determine at least one of the following features of the applied structure: the width of the applied structure, which is determined in particular substantially per
  • an adhesive trace can be applied and monitored online, wherein the adhesive trace can be detected independently of the direction of travel with a 360 ° inspection area around the application nozzle.
  • the sensor or the cameras no longer need to be tracked, so that twisting or cable clutter between the sensor and the application device is avoided.
  • the application device has an application nozzle, around which a sensor head with the two cameras and the illumination device is mounted, wherein the application nozzle is fixedly or rotatably connected to the sensor head. If the application nozzle is rotatably connected to the sensor head, the cameras mounted laterally offset from the application nozzle on the sensor head can monitor each area of the circulating light path, since at least one of the two cameras can monitor each point of the circulating light path independently of the travel path. Of course, this also applies to an application nozzle fixedly arranged on the sensor head, since there is no relative movement between the cameras and the application nozzle.
  • the two cameras are mounted opposite one another on the application device in such a way that both cameras realize at least part of the applied structure in the intersection region with the peripheral light path (s). or that at least one camera completely covers the applied structure in the intersection region with the peripheral light path (s).
  • the device according to the invention can monitor the applied structure independently of the travel path of the application device at any time.
  • the two cameras are mounted laterally on the application nozzle such that the intersection of the circulating light path with the applied structure is respectively monitored by the first and second camera such that the first camera is a side view of the intersection between the circulating light path and the applied structure and the second camera detect the opposite side view of the intersection between the circulating light path and the applied structure.
  • Another advantage of the invention lies in the fact that the beam path of the cameras is always aligned with the circulating light path, wherein in particular a laterally offset to the cameras mirror is provided such that the angle of incidence of the beam path of the cameras is changed to the orbiting light path.
  • the applied structure can also be monitored from a more favorable flat angle, wherein the dimension of the device according to the invention is minimized or the cameras have only a small distance to the applicator.
  • the diameter of the sensor head formed thereby is small, whereby even complex components can be provided with an application structure and monitored in the on-line process, without the sensor head coming into conflict with the substrate or component.
  • the determination of the geometric dimensions and the course of the applied structure can be calculated particularly easily by the image evaluation unit. If the substantially circular light ring has a width such that the light ring has a defined inner and outer diameter, in particular the intersections of the edge of the inner diameter and the applied structure and also the intersections of the edge of the outer diameter and the applied structure for monitoring be used. As a result, the geometrical dimensions and the course of the applied structure or adhesive trace can be calculated and recorded more precisely, since the intersections of the inner diameter and the outer diameter can each be used in an image analysis and thus be present twice.
  • the illumination device transmits, in the form of a cone, an annular, circumferential light path to form a light cone on the substrate.
  • the conical course of the circumferential light path also allows the acquisition of unfavorable in profile job structures, such as spherical profiles in which the base, ie the transition between the job structure and the substrate would not be illuminated in a direct incidence of light.
  • the conical shape converges or tapers in the direction of the substrate. This makes it possible for the circumferential light path or the circumferential light ring with a small radius to run around the application nozzle even with a larger dimension of the illumination device.
  • the applied structure in the immediate vicinity of the application nozzle can be detected by the close-fitting light ring or the tight-fitting light path, so that the applied structure can be monitored immediately after application.
  • a significant advantage is to be seen in that, in particular in the case of a pronounced curvature of the course of the adhesive track or the applied structure, it is always possible to detect each area of the applied structure without interruption in the online method.
  • a suitable regulation, in particular of the applied quantity or the metered quantity of the application nozzle can also be achieved if the image evaluation unit calculates a height and / or width and / or a volume of the applied structure which is outside a predetermined reference range.
  • the light paths or at least one light path are projected by the illumination device substantially in elliptical, polygonal or by lines in circumferentially closed form for detection on the substrate and the applied structure.
  • composite sections of different light lines or light paths can be used.
  • the illumination device has a plurality of LED diodes, in particular 10 to 30 LED diodes, by which the circumferential light path is generated on the substrate and on the applied structure and which are operated in particular pulsed. Due to the pulsed operation of the LED diodes, a high-quality image acquisition and image evaluation can be achieved even with a fast feed or high travel.
  • an LED illumination allows a suitable surface structure for the light path or a circular light ring, which has a suitable homogeneity of the surface.
  • the pulsed operation of the LED illumination or the flashing of the LEDs relative to extraneous light is relatively insensitive, which does not come from the lighting device and could affect the monitoring.
  • laser diodes are also possible as a light source for the illumination device.
  • the illumination device is mounted substantially annularly around the application nozzle, wherein outside the annular illumination device, the cameras are mounted diametrically opposite to the application nozzle.
  • three or more cameras are mounted concentrically and / or at a constant distance from each other around the application nozzle.
  • at least one camera has an optimum viewing angle on the adhesive track or structure applied. In online surveillance, therefore, the camera with the best viewing angle can be activated to optimize the quality of surveillance.
  • the longitudinal axes of the cameras are inclined to the longitudinal axis or the beam path of the application nozzle in the viewing direction, wherein in particular the longitudinal axis or the beam path of the cameras intersect the longitudinal axis of the application nozzle substantially in the region of the substrate, then one achieves a defined height resolution, wherein the detected changes of Height levels of the adhesive trace or the adhesive profile are detected by the local deformation of the projected structure.
  • a calibration device for determining each position of the cameras in the room and for determining the position of the cameras for the illumination device, in particular in the form of a calibration plate, thereby enabling the formation of a global, cross-camera coordinate system with high accuracy.
  • the individual images of the various cameras can be processed and calculated by the image evaluation unit in a common global coordinate system.
  • a method of applying or generating and monitoring a structure deposited on a substrate in particular for use with the apparatus of claims 1 to 15, the method comprising:
  • an application device for applying or producing the applied structure Providing an application device for applying or producing the applied structure, a lighting device which is attached to the application device or a support structure of the applicator, at least two cameras for optically monitoring the applied structure, which offset from the illumination device on the applicator or the support structure of Applicator device are mounted and mounted opposite each other, and an image evaluation unit for detecting the applied structure, which is connected to the cameras,
  • the width of the applied structure which is determined in particular substantially perpendicular to the center line with respect to the course of the applied structure, and or
  • the volume of the applied structure in particular with respect to the applied length of the application structure including the height, the width and the profile or the shape of the applied structure,
  • the light-section method with the projected circumferential light path is used for the evaluation of the images of the applied structure.
  • the light path or line of light is guided over the applied structure, wherein the deformation of the light path or line of light from the observation position of the individual cameras which have a different angle to the light path or light line, the curve or the geometry of the applied Structure can be determined.
  • the images of the cameras are recorded in a high-frequency and synchronous manner and processed with the image evaluation unit in such a way that the images of the individual cameras are processed substantially simultaneously during the application of the applied structure, wherein in particular only a part of the image is taken and is transmitted.
  • the applied structure can be monitored in online mode such that the applied structure can be checked at a very small distance (for example every 1 to 3 mm) with regard to the shape and the profile, for example with a recording frequency of 200 Hz.
  • the applied structure is regulated according to a predetermined application amount of the applied structure, depending on the width and / or the height and / or the volume of the applied structure which has been determined by the image evaluation unit during the application. This allows the adaptation of the applied structure to a predetermined profile or a predetermined order quantity.
  • a further advantage is the fact that one or more light paths in the form of a substantially circular light ring are projected or projected onto the substrate and the applied structure, in particular by forming one or more light cones from the illumination device. If one or more light cones are projected onto the substrate, it is advantageous if the substantially circular light ring in each case has a width such that the light ring has a defined inner and outer diameter.
  • the intersections of the edge of the inner diameter and the applied structure as well as the intersections of the edge of the outer diameter with the applied structure are used for the monitoring, so that this leads to a doubling of the examination of the applied structure by the evaluation of the inner and outer diameter.
  • the intersection region between the circulating path and the applied structure is detected by three or more cameras, in particular six cameras, which are arranged concentrically or at a constant distance from each other around the application gland, wherein in each case one segment of the circulating path of is monitored by a camera, and wherein the orbiting path is detected by the cameras at an angle of 360 ° around the applicator to form a global coordinate system.
  • the application and monitoring of the applied Structure are made in accordance with a geometric shape or specification of the substrate or a component. This can be done, for example, by the seam tracking of two components, wherein on or at the seam of the two components, for example, an adhesive trace or a sealing seam can be applied and monitored.
  • the teaching of the course and / or the profile of the applied structure is carried out by means of a physical reference structure, a CAD drawing or a corresponding electronic file which comprises the applied structure in relation to the substrate. It is preferably determined by means of the CAD drawing or the corresponding file which of the cameras is used in each case for detecting the applied structure in accordance with the course, so that the training of a reference structure can be carried out particularly simply and also the monitoring can be carried out in a simplified form.
  • a calibration is carried out for the determination of each position of the individual cameras in the room and for the determination of the position of the cameras for the illumination device, wherein in particular the calibration for forming a global camera-overlapping coordinate system is carried out in particular by means of a calibration plate.
  • the image evaluation unit can process the images of the individual cameras in a particularly simple manner, it being sufficient for at least one camera to detect the applied structure.
  • the calibration is carried out together with the training course for the course and / or the geometry and / or the profile of the applied structure.
  • Figure 1 shows the device according to the invention when applying and monitoring an adhesive trace in side view
  • Figure 2 shows a perspective view of the device according to the invention of Figure 1;
  • Figure 3 is a bottom plan view of the device of Figures 1 and 2 according to the invention.
  • Figure 4 is a schematic view of the device of Figure 1 according to the invention.
  • Figure 5 shows the schematic structure of a device according to the invention when applying a trace of adhesive to a substrate
  • FIG. 6 shows a section of a light ring of the device according to the invention, which is projected onto a substrate on a triangular profile
  • FIG. 7 shows a perspective view of the light ring of FIG. 6 projected on the triangular profile
  • Figure 8 shows the application of an adhesive trace and the projected light ring
  • Figure 9 shows a triangular profile with a circumferential traverse projected thereon
  • FIG. 10 shows a further embodiment of FIG. 9
  • Figure 11 is a schematic representation of the monitoring of a triangular profile according to the invention.
  • Figure 12 is another embodiment of monitoring a triangular profile
  • FIG. 13 is another perspective view of FIG. 12;
  • Figure 14 shows an adhesive trace as an enlarged view
  • Figure 15 shows further embodiments of traces of adhesive in cross section
  • Figure 16 shows an embodiment of the device according to the invention with folding of the beam path
  • FIG. 17 shows a flowchart relating to the method according to the invention.
  • FIG. 18 shows a representation with regard to the calibration of the device according to the invention.
  • FIG. 19 shows a further illustration with regard to the calibration of the device according to the invention.
  • the erf ⁇ ndunecuringe device comprises an applicator 10, which has at its lower end an application gland 12, for example, to apply adhesive on a component.
  • a lighting device 20 which is constructed for example of a plurality of LED diodes, at least one circumferential light path, preferably a light ring to the application gland 12 on the substrate and the applied adhesive trace.
  • the illumination device 20 is attached to the applicator 10 and thereby travels with the applicator when applying the adhesive, when there is a relative movement between the substrate and the applicator.
  • At least two cameras 31, 32 for optical detection of the adhesive track are in turn attached to the illumination device 20.
  • the cameras 31, 32 are mounted laterally offset from the illumination device and aligned on the projected light ring close to the application gland 12.
  • the cameras 31, 32 are connected to an image evaluation unit, not shown, which records and evaluates the images of the adhesive trace determined by the cameras in online operation, wherein the image evaluation unit uses the change of the projected light ring by means of appropriate calculation methods that from either the width and / or or the height and / or the volume of the adhesive trace can be determined and thus checked.
  • the sensor head with the illumination device and the cameras is fixedly connected to the applicator 10, wherein at least one of the two cameras detects the intersection between the light ring and the adhesive trace, as will be explained in more detail below.
  • the device according to the invention is shown in perspective.
  • the cutting area between the projected light ring and the adhesive track is detected by at least two cameras, which are preferably located in the circle segment, where the adhesive trace runs during application.
  • the Adhesive track takes a curved course, so another camera can be activated for evaluation to monitor the course of the adhesive trace. This applies to the entire circumference around the application device 10, depending on the course of the adhesive trace.
  • the device of the invention is now shown from below.
  • the application gland 12 which is surrounded by the illumination device 20 in the form of an LED circular ring projector and attached to the applicator 10.
  • the cameras 31 to 36 are arranged at a uniform distance and concentrically around the application gland 12 and aligned therewith.
  • the schematically illustrated cameras 31 to 36 are mounted together with the illumination device 20 on the applicator 10, as previously shown.
  • the substantially annular illumination device 20 is constructed, in particular, from a multiplicity of LED diodes, for example 20 LED diodes. These LED diodes together project a circumferential light path onto the component and the adhesive track immediately after application through the application gland. It is particularly advantageous in this case if the illumination device projects a tapering cone of light directly around the application gland, whereby a circular light ring 21 is formed on the component.
  • the light ring 21 can move very close to the application gland in order to also be able to monitor a path-like course of the adhesive trace with small radii.
  • FIG. 6 the section area between the light ring 21 and the adhesive track 6 is now shown on the component.
  • the light-section method is used in particular, with corresponding evaluation methods of the image evaluation unit calculating the changes in the height level of the adhesive track or the adhesive profile due to the local deformation of the projected light paths.
  • the light ring has an inner diameter 211 and an outer diameter 212, which results in an edge between the light path of the inner diameter 211 and the adhesive trace 6 and the outer diameter 212 and the adhesive profile 6.
  • the edge of the inner diameter as well as the edge of the outer diameter with the adhesive profile 6 can be used for the calculation of the height or the width and the volume in each evaluation.
  • the light path 21 is thus guided over the adhesive profile 6, wherein the object curvature can be determined by the image evaluation unit from each observation position of the cameras, which have a different viewing angle from the light path.
  • this object curvature or the surface course is determined only exactly at the line position or the edge.
  • the object or the adhesive profile can be detected in three dimensions.
  • a high image recording frequency is necessary, wherein the inner and outer diameter of the light ring 21 and the resulting two edges, so to speak, doubles the recording frequency for the image evaluation unit.
  • FIG. 8 shows a section showing the application gland 12, which applies an adhesive profile 6 to a substrate or component 11.
  • the application device 10 travels in the image plane top right. Due to the light cone, which is projected onto the substrate 11 and the adhesive track 6 in the form of the light ring 21, the adhesive profile 6 can be detected immediately after application by the cameras with the aid of the deformation of the light ring 21.
  • a circumferential self-contained polygon 22 are shown in Figure 9, which is composed of a plurality of straight lines of light.
  • the adhesive profile 6 can also be detected in the region of an intersection of two straight lines.
  • the adhesive profile can be detected even without intersecting two straight lines or other lines with respect to the height. It is particularly advantageous that, due to the resulting circulating light paths, the sensor or the cameras and also the illumination device do not have to be rotated.
  • FIG. 11 shows how, for example, a substantially triangular adhesive profile 6 is detected by two cameras 31, 32.
  • a camera can detect the one side half of the adhesive profile 6 and the other camera the corresponding other side of the adhesive profile 6 for the detection at a pick-up point, which is particularly advantageous in geometrically complex shapes.
  • the cameras 31, 32 detect the point of intersection between the light ring (not shown in FIG. 11) and the adhesive trace 6 at successive points, depending on the recording frequency, at correspondingly short intervals.
  • the adhesive profile 6 can be checked at small intervals of a few millimeters.
  • FIG. 12 an embodiment is shown schematically, wherein analogous to Figure 11, three cameras 31 to 33 can check the adhesive profile 6 in the online process simultaneously.
  • the parallel evaluation of the three cameras 31 to 33 is shown in FIG. 13, wherein the adhesive profile 6 is detected and checked at short intervals.
  • Figure 14 shows the exemplary adhesive profile 6 as an enlarged view, wherein the tip 9 of the adhesive track 6 and the foot points 7 and 8 are shown. Due to the convex shape of the adhesive track 6, the foot points 7, 8 would not be visible at the same time with only one camera, but this can be overcome by monitoring with two or more cameras.
  • FIG. 15 Further embodiments of traces of adhesive are shown in FIG. 15, wherein the adhesive tracks 61 and 62 are deformed with respect to an idealized triangular profile. Furthermore, such deformations can only be detected by at least two cameras with the aid of the projected-on light ring.
  • FIG. 16 schematically shows only one camera 31 and the application gland 12 of the device according to the invention in order to explain the folding of the beam path of a camera.
  • a mirror 40 is provided, which is also fixedly attached to the applicator 10 so that it can always be moved with the corresponding camera.
  • the angle at which the camera looks at the area of the substrate 11 around the application gland 12 becomes shallower. This is advantageous for the evaluation of the cutting area between the light ring and an applied adhesive trace, without increasing the distance of the camera from the application gland 12.
  • FIG. 17 it is shown how, for example, the image evaluation unit is provided and the entire check is carried out.
  • a teach-in run is made from a reference structure, whereby the image sequence of the reference structure is used for the parameterization.
  • teaching of the course and / or the profile of the adhesive track by means of a CAD drawing or a corresponding electronic file which has information regarding the adhesive trace in relation to the component.
  • the applied structure to be checked is then compared with the course of the reference structure according to the illustrated scheme, and the resulting result of the check is output.
  • the image recording of the individual cameras can be made high-frequency and synchronous. In order to achieve a high image recording frequency with comparatively low data transmission rates, only a strip of the images of the cameras is recorded and transmitted.
  • WO 2005/063406 With regard to the online monitoring during application with high-frequency evaluation, reference is also made to WO 2005/063406 of the applicant.
  • FIGS. 18 and 19 the calibration for the device according to the invention and for the method according to the invention will be explained.
  • the calibration of the cameras with the illumination device establishes a logical and physical connection between the individual cameras.
  • Phase 1 determines the position of each of the individual cameras in the room. Then in phase 2, the determination of the position of the camera is made to the illumination device. In principle, the two calibrations of phase 1 and 2 are already sufficient to perform three-dimensional measurements.
  • the calibration is adapted to the individual geometry and surface of the component to be tested and the verification of the calibration parameters.
  • This third phase can be integrated into the teach-in or teach-in run. Usually, this third phase will be carried out as soon as the Sensor, which includes the cameras and the lighting device is mounted on the applicator.
  • the first phase of the calibration is explained in more detail.
  • the distance and the geometric arrangement of the dot marks on the calibration plate 50 are known to each other.
  • the location of the calibration plate is known.
  • the size of the dot marks is known, which, however, can be designed differently.
  • crosses, circles, Li ⁇ iengitter or similar structures can be used.
  • Particularly advantageous are the point markings shown, which represent filled small circular markings.
  • the position of the camera and thus of the CCD chip for the calibration plate 50 is determined.
  • the location of the cameras in space is determined when the location of the calibration plate 50 is predetermined or known in the room. Furthermore, this determines the position of the individual cameras relative to one another, and finally the inclination of the individual cameras relative to one another is determined or determined.
  • This first phase calibrates to a universally valid world coordinate system.
  • the plane calibration plate 50 is firmly connected to a calibration.
  • the holder can be designed as a tube and has a locking nose or index marking in order to insert the sensor in a clearly defined position in a repeatable manner.
  • phase 2 the position of the cameras for lighting or lighting device is determined.
  • the pattern or the shape of the circulating light path, which projects the illumination device onto the calibration plate, is viewed with all the cameras and each camera takes an image of this scene.
  • FIG. 19 shows the light cone which is projected by the illumination device in the form of a light ring 21 onto the calibration plate.
  • This light ring 21 will now be used by each camera depending on its position. seen distorted in the room.
  • the cameras 31 and 32 see the light ring 21 as a compressed in one direction ellipse. Alternatively, if a projected square were seen by the individual cameras, each camera would detect a corresponding trapezium due to the lateral offset.
  • the image evaluation unit which calculates the calibration values knows the ideal shape of the illustrated light ring 21. Therefore, it is possible for the image evaluation unit to calculate the position of the individual cameras based on the type of distortion of the pattern or light ring 21 on the calibration plate.
  • the eccentricity of the ellipse and the ratio of the two major axes of the ellipse are used in the present case.
  • this second phase is now calibrated to the sensor coordinate system, the origin of which represents, for example, the center of the light ring 21 projected onto the calibration plate.
  • the tip of the resulting cone can also be used as the origin of the coordinates if the rays of illumination are extended beyond the calibration plate.
  • the illumination with its symmetry axis is perpendicular to the calibration plane. If a deformation of the ideal circular shape is detected, then the type, size or nature of the deformation can be used to deduce the three-dimensional shape of the light section.
  • the single-arm run can also coincide with the third phase of the calibration.
  • the training course is also used to determine the camera assignment, ie which cameras perform the 3D evaluation during the test run.
  • the nozzle of the applicator will not be aligned exactly perpendicular to the substrate but will be slightly skewed.
  • it can be calculated in which angle to the component the nozzle is aligned.
  • This essentially forms the third phase of the calibration, which generates a data record which determines and describes the geometry of the substrate surface.
  • the data is then available to calculate the 3D data posed.
  • a history list is deposited, which contains the data for the travel and the travel time of the applicator, which also data on the direction and the 3D cross-section of the adhesive track are provided.
  • the applied adhesive trace is now tested in relatively small sections.
  • short sections are detected three-dimensionally with a high recording frequency, for example every 1 to 3 mm.
  • the subsections can be combined by means of the image evaluation unit to the entire applied adhesive trace.
  • the device according to the invention and the method according to the invention can be used in various joining methods, such as the application of adhesive seams or sealing seams, the positionally accurate application of foams, soldering and welding.
  • Welding may involve arc welding and laser welding, whereby, on the one hand, the weld is checked and, on the other hand, a guide may also be provided based on the edge of the components to be welded.
  • endless profiles with a corresponding 3D shape can be generated and checked. Such endless profiles can be produced as a strand or by plastic extrusion.
  • volume sections can be determined via the 3D profile of the adhesive in order to readjust the adhesive quantity in real time during the test run.
  • the applied total volume can be measured over several inspection runs and the order quantity can be readjusted or controlled on the basis of these values.
  • a compressible material or a foam can be generated and monitored, which is constructed from a fluid or enclosed gas bubbles, which only after the order reach the actual volume. As a result, the volume of the order structure can be measured or checked only a short time after the order.
  • the 3D data determined according to the invention can be fed into a 3D CAD system and further processed in the desired manner.
  • Such 3D data can be determined by the device according to the invention due to the all-round view of the cameras and the illumination in the form of a circulating path.
  • the device can use, for example, dual processor cores of physically existing or even virtual multicore systems, wherein during the test runs an evaluation is carried out on the basis of stored or actual images with the same or modified test parameters in order to determine the effects of changes in the test parameters or to capture and evaluate changes in the environment.
  • the height of the adhesive nozzle can be readjusted to the sheet during the application, as in addition to the information about the 3D structure to be tested and information about the environment of the working area of the applicator device present.
  • the entire working area of the tool can be monitored three-dimensionally, so that, for example, a sheet edge or workpiece edge can be determined in the advance direction and the tool can be readjusted in each spatial direction during the application process and the test.
  • test object or conveyor moves
  • the environment must be continually monitored to guide the tool with high precision during an assembly process, such as bolting with a Screw robot while the component moves on the conveyor belt, or even the application of sealants, while the body shell moves on.
  • the present invention can also be used for the fully automatic repair of adhesive beads. Since the missing volume is measured according to the invention by the 3D detection, the exact volume of the adhesive in the bead can be refilled.
  • a corresponding measuring device may be provided in the application device.
  • the measurement is not carried out by optical means, but with the aid of the image processing system according to the invention it is possible to compare the volume flow or the volume measured by optical means with the volume measured by the applicator and if necessary to draw corresponding conclusions.
  • an apparatus and a method for automatically applying or generating and monitoring a / on a substrate applied structure is described, preferably a bead of adhesive, adhesive trace, adhesive seam, sealing seam, foam profile, continuous profile, geometric profile, in particular triangular profile or weld.
  • an application device for producing or applying the application structure an illumination device which is attached to the application device or a support structure of the applicator, at least two cameras for optically detecting the applied structure, which is offset from the illumination device at the applicator or the support structure of the applicator are mounted and mounted opposite each other, and an image evaluation unit for detecting the applied structure, which is connected to the cameras.
  • the illumination device emits one or more light paths, each of which has an encircling, self-contained shape, and wherein the one or more circulating light paths around the application device touch the substrate and the light path. and the structure projected immediately after the application is or are projected, and wherein the one or more circumferential light paths projected onto the substrate and the applied structure are detected by the cameras and the image evaluation unit in such an on-line operation immediately after application of the applied structure in that the image evaluation unit uses the change of the projected circumferential light path or light paths by means of calculation methods to determine at least one of the following features of the applied structure: the width of the applied structure, which is determined in particular substantially perpendicular to the center line with respect to the course of the applied structure, and / or the height of the applied structure, and / or the volume of the applied structure, in particular with respect to the applied length of the job structure including the height, the width and the profile or the shape of the aufg provided structure, and / or the position of the deposited structure on the substrate.

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Abstract

The invention relates to a device and/or a method for automatically applying or producing and monitoring a structure placed on a substrate, for example an adhesive bead or welded joint. Said device comprises an application device, an illumination device which is fixed and transported with said application device, at least two cameras for detecting the applied structure, which are fixed and transported with the application device in an offset manner in relation to the illumination device and which lie opposite each other, and an image evaluation unit. The illumination device emits one or more light strips which have, respectively a continuous closed form, and which is/are projected around the application device onto the substrate and the applied structure, and the continuous light strips are detected by the cameras and the image evaluation unit such that the image evaluation unit determines at least one of the following characteristics of the applied structure; the width and/or the height, and/or the volume, and/or the position of the applied structure on the substrate.

Description

Vorrichtung zum automatischen Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer auf einem Substrat aufgebrachten Struktur mit Ermittlung von geometrischen Abmessungen sowie ein entsprechendes Verfahren hierfür Device for automatically applying or generating and monitoring a structure applied to a substrate with determination of geometrical dimensions and a corresponding method therefor
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer auf einem Substrat aufgebrachten Struktur mit Ermittlung von geometrischen Abmessungen der aufgebrachten Struktur sowie ein entsprechendes Verfahren hierfür.The present invention relates to a device for automatically applying or generating and monitoring a structure applied to a substrate with determination of geometric dimensions of the applied structure and to a corresponding method therefor.
Für die geometrische Bestimmung einer aufgebrachten Struktur bzw. Klebstoffspur ist bislang eine projizierte gerade Laserlinie verwendet worden, welche von einer Kamera aufgenommen und überprüft wird. Dabei verläuft die Laserlinie im wesentlichen senkrecht zum Verlauf der aufgebrachten Klebstoffspur und dabei wird die Laserlinie durch das Profil des aufgebrachten Klebstoffs geometrisch entsprechend verändert. Diese geometrische Veränderung der projizierten Laserlinie ist jedoch einerseits aufgrund der geringen Streuung nur teilweise bzw. qualitativ schlecht erfassbar.For the geometric determination of an applied structure or adhesive trace, a projected straight laser line has been used so far, which is recorded and checked by a camera. In this case, the laser line is substantially perpendicular to the course of the applied adhesive track and thereby the laser line is geometrically changed accordingly by the profile of the applied adhesive. However, this geometric change of the projected laser line is on the one hand due to the low scattering only partially or qualitatively difficult to detect.
Darüber hinaus ist die Laserlinie nur einige Zehntel Millimeter breit, so dass auch bei hoher Taktung der Aufnahmefrequenz der Kamera jeweils gemäß der Taktzeit ein bestimmter Querschnitt der aufgebrachten Klebstoffspur inspiziert wird und bis zur nächsten Überprüfung der aufgebrachten Klebstoffspur gemäß der projizierten Laserlinie ein entsprechender Versatz entsteht.In addition, the laser line is only a few tenths of a millimeter wide, so that even with high timing of the recording frequency of the camera according to the cycle time a certain cross section of the applied adhesive trace is inspected and until the next review of the applied adhesive trace according to the projected laser line a corresponding offset arises.
Des weiteren muss der Sensor bzw. die Kamera, welche in Verlaufrichtung hinter der Linienoptik für die Laserlinie angeordnet ist, bei der bekannten geraden Laserlinienprojektion entsprechend mitbewegt werden, um stets die Überwachung der Laserlinie vornehmen zu können. Aufgrund des Nachführens des Sensors kommt es bei den bekannten Systemen zu einem Kabelsalat, wenn die Linienoptik für die Laserlinie und der dahinter angebrachte Sensor bei entsprechend kurvigem Verlauf der Klebstoffspur gegenüber dem Roboterarm bewegt bzw. verdreht werden müssen.Furthermore, the sensor or the camera, which is arranged in the direction behind the line optics for the laser line, must be moved accordingly in the known straight laser line projection in order to always make the monitoring of the laser line can. Due to the tracking of the sensor it comes in the known systems to a cable salad when the line optics for the laser line and the sensor mounted behind it must be moved or rotated in accordance with the curve of the adhesive track relative to the robot arm.
Folglich ist eine kontinuierliche Überwachung der Klebstoffspur mit hoher Qualität mittels einer geraden Laserlinie insbesondere bei einem kurvigen Verlauf der Klebstoffspur nur bedingt möglich.Consequently, a continuous monitoring of the adhesive track with high quality by means of a straight laser line, in particular in a curvy course of the adhesive trace only partially possible.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum automatischen Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer auf einem Substrat aufgebrachten Struktur, vorzugsweise einer/eines Kleberraupe, Kleberspur, Klebenaht, Dichtnaht, Schaumprofils, Endlosprofils, geometrischen Profils, insbesondere Dreiecksprofils, oder Schweißnaht, mit einer verbesserten Erfassung der Geometrie und/oder des Verlaufs der aufgebrachten Struktur sowie ein entsprechendes Verfahren hierzu zu schaffen.It is therefore the object of the present invention to provide a device for automatically applying or generating and monitoring a structure applied to a substrate, preferably an adhesive bead, adhesive track, adhesive seam, sealing seam, foam profile, continuous profile, geometric profile, in particular triangular profile, or weld seam an improved detection of the geometry and / or the course of the applied structure and to provide a corresponding method for this purpose.
Diese Aufgabe wird vorrichtungstechnisch gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 und verfahrenstechnisch gemäß den Merkmalen von Anspruch 16 gelöst.This object is achieved by device technology according to the features of claim 1 and procedurally according to the features of claim 16.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass zumindest eine umlaufende Lichtbahn um die Auftragseinrichtung herum während des Aufbringens der Auftragsstruktur projiziert wird. Die zumindest eine aufprojizierte umlaufende Lichtbahn ermöglicht es, dass unabhängig von dem Verfahrweg der Auftragseinrichtung und beispielsweise einer Auftragsdüse die aufgebrachte Struktur in einem Winkel von 360° überwacht werden kann, d.h., dass die umlaufende Lichtbahn einen vollständigen Inspektionsbereich rund um die Auftragseinrichtung bzw. Auftragsdüse ermöglicht, was man als Rundumblick bezeichnen kann. Hierzu erfassen die zumindest zwei Kameras die Veränderungen der aufprojizierten umlaufenden Lichtbahn und die an die Kameras angeschlossene Bildauswerteeinheit kann daraus die geometrischen Abmessungen der aufgebrachten Struktur errechnen. Insbesondere können so in einfacher und exakter Art und Weise die Breite, die Höhe, das Volumen und/oder die Position der aufgebrachten Struktur auf dem Substrat ermittelt werden. Für die Überwachung der aufgebrachten Struktur sind mindestens zwei Kameras erforderlich, um mit zumindest einer Kamera stets eine Teilfläche des Inspektionsbereichs bzw. der aufgebrachten Struktur zu ermitteln, da ggf. eine Teilfläche von der Auftragsdüse für eine andere Kamera verdeckt sein kann. Daher sind die beiden Kameras einander gegenüberliegend und versetzt an der Auftragseinrichtung bzw. Auftragsdüse angebracht. Insbesondere trifft die umlaufende Lichtbahn auf die aufgebrachte Struktur, wobei die Kameras aus einer Beobachtungsposition, welche einen zur Lichtbahn unterschiedlichen Blickwinkel aufweist, die Deformation der Lichtbahn anhand der aufgebrachten Struktur erfasst und mittels geeigneter Berechnungsverfahren ermitteln kann. Durch den Vorschub der Auftrags- und Überwachungseinrichtung gegenüber dem Substrat oder durch den Vorschub des Substrats gegenüber der Auftrags- und Überwachungseinrichtung kann dabei die aufgebrachte Struktur dreidimensional durch die online-Überwachung erfasst werden.The invention is based on the idea that at least one circumferential light path is projected around the application device during the application of the application structure. The at least one projected circumferential light path makes it possible to monitor the applied structure at an angle of 360 °, irrespective of the travel path of the application device and, for example, an application nozzle, ie the circulating light path allows a complete inspection area around the application device or application nozzle , which can be described as a panoramic view. For this purpose, the at least two cameras detect the changes in the projected circumferential light path and the image evaluation unit connected to the cameras can use this to calculate the geometric dimensions of the applied structure. In particular, the width, the height, the volume and / or the position of the applied structure on the substrate can thus be determined in a simple and exact manner. For monitoring the applied structure, at least two cameras are required to always determine with at least one camera a partial surface of the inspection area or the applied structure, since possibly a partial area of the application nozzle for another camera may be hidden. Therefore, the two cameras are opposite each other and offset at the applicator or applicator nozzle attached. In particular, the circumferential light path strikes the applied structure, wherein the cameras can detect the deformation of the light path from an observation position which has a different angle to the light path, and can determine the deformation of the light path using suitable calculation methods. By advancing the application and monitoring device relative to the substrate or by advancing the substrate relative to the application and monitoring device, the applied structure can be detected three-dimensionally by the online monitoring.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung eine Auftragseinrichtung zum Aufbringen oder Erzeugen der aufgebrachten Struktur, eine Beleuchtungseinrichtung, welche an der Auftragseinrichtung oder einer Stützstruktur der Auftragseinrichtung mitfahrend angebracht ist, zumindest zwei Kameras zur optischen Erfassung der aufgebrachten Struktur, welche gegenüber der Beleuchtungseinrichtung versetzt an der Auftragseinrichtung oder der Stützstruktur der Auftragseinrichtung mitfahrend und einander gegenüberliegend angebracht sind, und eine Bildauswerteeinheit zum Erkennen der aufgebrachten Struktur auf, welche mit den Kameras verbunden ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine oder mehrere Lichtbahnen aussendet, welche jeweils eine umlaufende in sich geschlossene Form aufweisen, und wobei die eine oder mehreren, umlaufenden Lichtbahnen um die Auftragseinrichtung herum auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur unmittelbar nach dem Auftragen projiziert wird oder werden, und wobei die auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projizierten eine oder mehreren, umlaufenden Lichtbahnen unmittelbar nach dem Aufbringen der aufgebrachten Struktur im online-Betrieb von den Kameras und der Bildauswerteeinheit derart erfasst wird oder werden, dass die Bildauswerteeinheit die Veränderung der aufprojizierten umlaufenden Lichtbahn oder Lichtbahnen mittels Berechnungsverfahren verwendet, um zumindest eines der folgenden Merkmale der aufgebrachten Struktur zu ermitteln: die Breite der aufgebrachten Struktur, welche insbesondere im wesentlichen senkrecht zur Mittellinie bezüglich des Verlaufs der aufgebrachten Struktur ermittelt wird, und/oder die Höhe der aufgebrachten Struktur, und/oder das Volumen der aufgebrachten Struktur, insbesondere jeweils bezüglich der aufgebrachten Länge der Auftragsstruktur unter Einbeziehung der Höhe, der Breite und des Profils oder der Form der aufgebrachten Struktur, und/oder die Position der aufgebrachten Struktur auf dem Substrat.According to a first aspect of the present invention, the device has an application device for applying or producing the applied structure, an illumination device which is mounted on the application device or a support structure of the application device, at least two cameras for optically detecting the applied structure, which face the illumination device offset on the applicator or the support structure of the applicator are mounted and mounted opposite each other, and an image evaluation unit for detecting the applied structure, which is connected to the cameras, the illumination device emits one or more light paths, each having a continuous self-contained shape and wherein the one or more circulating light paths around the applicator are projected onto the substrate and the deposited structure immediately after application or wherein the one or more circulating light paths projected onto the substrate and the applied structure are or are detected by the cameras and the image evaluation unit in online mode immediately after the application of the applied structure in such a way that the image evaluation unit detects the change in image quality projected circumferential light path or Light paths using calculation methods used to determine at least one of the following features of the applied structure: the width of the applied structure, which is determined in particular substantially perpendicular to the center line with respect to the course of the applied structure, and / or the height of the applied structure, and / or the volume of the applied structure, in particular with respect to the applied length of the application structure including the height, the width and the profile or the shape of the applied structure, and / or the position of the applied structure on the substrate.
Somit kann gemäß der Erfindung beispielsweise eine Klebstoffspur aufgebracht und online überwacht werden, wobei die Klebstoffspur unabhängig von der Fahrtrichtung mit einem 360°-lnspektionsbereich rund um die Auftragsdüse erfasst werden kann. Dadurch muss der Sensor bzw. die Kameras nicht mehr nachgeführt werden, so dass ein Verdrehen bzw. ein Kabelsalat zwischen dem Sensor und der Auftragseinrichtung vermieden wird.Thus, according to the invention, for example, an adhesive trace can be applied and monitored online, wherein the adhesive trace can be detected independently of the direction of travel with a 360 ° inspection area around the application nozzle. As a result, the sensor or the cameras no longer need to be tracked, so that twisting or cable clutter between the sensor and the application device is avoided.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. So ist es vorteilhaft, wenn die Auftragseinrichtung eine Auftragsdüse aufweist, um welche ein Sensorkopf mit den beiden Kameras und der Beleuchtungseinrichtung angebracht ist, wobei die Auftragsdüse fest oder drehbar mit dem Sensorkopf verbunden ist. Falls die Auftragsdüse drehbar mit dem Sensorkopf verbunden ist, so können die an dem Sensorkopf seitlich versetzt zur Auftragsdüse angebrachten Kameras jeden Bereich der umlaufenden Lichtbahn überwachen, da zumindest eine der beiden Kameras jeden Punkt der umlaufenden Lichtbahn unabhängig von dem Verfahrweg überwachen kann. Dies gilt natürlich auch bei einer fest an dem Sensorkopf angeordneten Auftragsdüse, da keine Relativbewegung zwischen den Kameras und der Auftragsdüse vorliegt.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims. Thus, it is advantageous if the application device has an application nozzle, around which a sensor head with the two cameras and the illumination device is mounted, wherein the application nozzle is fixedly or rotatably connected to the sensor head. If the application nozzle is rotatably connected to the sensor head, the cameras mounted laterally offset from the application nozzle on the sensor head can monitor each area of the circulating light path, since at least one of the two cameras can monitor each point of the circulating light path independently of the travel path. Of course, this also applies to an application nozzle fixedly arranged on the sensor head, since there is no relative movement between the cameras and the application nozzle.
Bevorzugt sind die beiden Kameras derart einander gegenüberliegend an der Auftragseinrichtung angebracht, dass beide Kameras zumindest einen Teil der aufgebrachten Struktur im Schnittbereich mit der oder den umlaufenden Lichtbahnen er- fassen oder dass zumindest eine Kamera die aufgebrachte Struktur im Schnittbereich mit der oder den umlaufenden Lichtbahnen vollständig umfasst. Dadurch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung die aufgebrachte Struktur unabhängig von dem Verfahrweg der Auftragseinrichtung zu jederzeit überwachen.Preferably, the two cameras are mounted opposite one another on the application device in such a way that both cameras realize at least part of the applied structure in the intersection region with the peripheral light path (s). or that at least one camera completely covers the applied structure in the intersection region with the peripheral light path (s). As a result, the device according to the invention can monitor the applied structure independently of the travel path of the application device at any time.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Kameras derart seitlich an der Auftragsdüse angebracht, dass der Schnittbereich der umlaufenden Lichtbahn mit der aufgebrachten Struktur jeweils von der ersten und zweiten Kamera derart überwacht wird, dass die erste Kamera eine Seitenansicht des Schnittbereichs zwischen der umlaufenden Lichtbahn und der aufgebrachten Struktur und die zweite Kamera die gegenüberliegende Seitenansicht des Schnittbereichs zwischen der umlaufenden Lichtbahn und der aufgebrachten Struktur erfasst.According to a preferred embodiment of the invention, the two cameras are mounted laterally on the application nozzle such that the intersection of the circulating light path with the applied structure is respectively monitored by the first and second camera such that the first camera is a side view of the intersection between the circulating light path and the applied structure and the second camera detect the opposite side view of the intersection between the circulating light path and the applied structure.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Strahlengang der Kameras stets auf die umlaufende Lichtbahn ausgerichtet ist, wobei insbesondere ein seitlich an den Kameras versetzter Spiegel derart vorgesehen ist, dass der Einfallswinkel des Strahlengangs der Kameras auf die umlaufende Lichtbahn verändert wird. Somit kann die aufgebrachte Struktur auch aus einem günstigeren flachen Winkel überwacht werden, wobei die Dimension der erfindungsgemäßen Vorrichtung minimiert wird bzw. die Kameras nur einen geringen Abstand zu der Auftragseinrichtung aufweisen. Als Folge davon ist der Durchmesser des dadurch gebildeten Sensorkopfs gering, wodurch auch komplexe Bauteile mit einer Auftragsstruktur versehen und im online Verfahren überwacht werden können, ohne dass der Sensorkopf mit dem Substrat bzw. Bauteil in Konflikt gerät.Another advantage of the invention lies in the fact that the beam path of the cameras is always aligned with the circulating light path, wherein in particular a laterally offset to the cameras mirror is provided such that the angle of incidence of the beam path of the cameras is changed to the orbiting light path. Thus, the applied structure can also be monitored from a more favorable flat angle, wherein the dimension of the device according to the invention is minimized or the cameras have only a small distance to the applicator. As a result, the diameter of the sensor head formed thereby is small, whereby even complex components can be provided with an application structure and monitored in the on-line process, without the sensor head coming into conflict with the substrate or component.
Wenn die Beleuchtungseinrichtung die eine oder mehreren Lichtbahnen in Form eines im wesentlichen kreisförmigen Lichtrings um das Substrat und die aufgebrachte Struktur projiziert, so kann die Ermittlung der geometrischen Abmessungen und des Verlaufs der aufgebrachten Struktur von der Bildauswerteeinheit besonders einfach berechnet werden. Wenn der im wesentlichen kreisförmige Lichtring eine derartige Breite aufweist, dass der Lichtring einen definierten Innen- und Außendurchmesser aufweist, so können insbesondere die Schnittpunkte der Kante des Innendurchmessers und der aufgebrachten Struktur und auch die Schnittpunkte der Kante des Außendurchmessers und der aufgebrachten Struktur für die Überwachung verwendet werden. Dadurch können die geometrischen Abmessungen und der Verlauf der aufgebrachten Struktur bzw. Klebstoffspur genauer berechnet und erfasst werden, da jeweils die Schnittpunkte des Innendurchmessers und des Außendurchmessers bei einer Bildauswertung verwendet werden können und somit zweifach vorhanden sind. Dies führt somit zu einer höheren Abtastfrequenz aufgrund der Abtastung der Kanten des Innen- und des Außendurchmessers des Lichtrings. Darüber hinaus wird durch die Abtastung der beiden Kanten des Innen- und Außendurchmessers die Redundanz erhöht, da für den Fall, dass entweder die Kante des Innendurchmessers oder des Außendurchmessers aus irgendeinem Grund nicht abgetastet werden kann, stets noch die zweite Kante abgetastet werden kann und somit eine Überwachung der aufgebrachten Struktur bzw. Klebstoffspur ermöglicht wird.If the illumination device projects the one or more light paths in the form of a substantially circular light ring around the substrate and the applied structure, the determination of the geometric dimensions and the course of the applied structure can be calculated particularly easily by the image evaluation unit. If the substantially circular light ring has a width such that the light ring has a defined inner and outer diameter, in particular the intersections of the edge of the inner diameter and the applied structure and also the intersections of the edge of the outer diameter and the applied structure for monitoring be used. As a result, the geometrical dimensions and the course of the applied structure or adhesive trace can be calculated and recorded more precisely, since the intersections of the inner diameter and the outer diameter can each be used in an image analysis and thus be present twice. This thus results in a higher sampling frequency due to the scanning of the edges of the inner and outer diameters of the light ring. In addition, the scanning of the two edges of the inside and outside diameters increases the redundancy, because in the event that either the edge of the inside diameter or the outside diameter can not be scanned for any reason, the second edge can always be scanned and thus a monitoring of the applied structure or adhesive trace is made possible.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sendet die Beleuchtungseinrichtung kegelformartig eine kreisringförmige, umlaufende Lichtbahn unter Bildung eines Lichtkegels auf das Substrat aus. Der kegelförmige Verlauf der umlaufenden Lichtbahn ermöglicht auch die Erfassung von im Profil ungünstigen Auftragsstrukturen, wie beispielsweise bei balligen Profilen, bei denen der Fußpunkt, d.h. der Übergang zwischen der Auftragsstruktur und dem Substrat bei einem geraden Lichteinfall nicht beleuchtet werden würde. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die Kegelform in Richtung des Substrats konvergierend bzw. verjüngend. Dies ermöglicht es, dass auch bei einer größeren Dimension der Beleuchtungseinrichtung die umlaufende Lichtbahn oder der umlaufende Lichtring mit einem geringen Radius um die Auftragsdüse verläuft. Somit kann durch den eng anliegenden Lichtring bzw. die eng anliegende Lichtbahn die aufgebrachte Struktur in unmittelbarer Nähe der Auftragsdüse erfasst werden, so dass die aufgebrachte Struktur unmittelbar nach dem Auftragen überwacht werden kann. Ein wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, dass dabei insbesondere bei einer starken Krümmung des Verlaufs der Klebstoffspur bzw. der aufgebrachten Struktur stets jeder Bereich der aufgebrachten Struktur ohne Unterbrechung im online-Verfahren erfasst werden kann. Als weiterer Vorteil kann dadurch auch eine geeignete Regelung insbesondere der aufgebrachten Menge bzw. der Dosiermenge der Auftragsdüse erzielt werden, wenn die Bildauswerteeinheit eine Höhe und/oder Breite und/oder ein Volumen der aufgebrachten Struktur errechnet, welche außerhalb eines vorgegebenen Referenzbereichs liegt.In accordance with a preferred embodiment of the invention, the illumination device transmits, in the form of a cone, an annular, circumferential light path to form a light cone on the substrate. The conical course of the circumferential light path also allows the acquisition of unfavorable in profile job structures, such as spherical profiles in which the base, ie the transition between the job structure and the substrate would not be illuminated in a direct incidence of light. According to a preferred embodiment, the conical shape converges or tapers in the direction of the substrate. This makes it possible for the circumferential light path or the circumferential light ring with a small radius to run around the application nozzle even with a larger dimension of the illumination device. Thus, the applied structure in the immediate vicinity of the application nozzle can be detected by the close-fitting light ring or the tight-fitting light path, so that the applied structure can be monitored immediately after application. A significant advantage is to be seen in that, in particular in the case of a pronounced curvature of the course of the adhesive track or the applied structure, it is always possible to detect each area of the applied structure without interruption in the online method. As a further advantage, a suitable regulation, in particular of the applied quantity or the metered quantity of the application nozzle, can also be achieved if the image evaluation unit calculates a height and / or width and / or a volume of the applied structure which is outside a predetermined reference range.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Lichtbahnen bzw. zumindest eine Lichtbahn von der Beleuchtungseinrichtung im wesentlichen in elyptischer, polygonaler oder mittels Linien in umlaufend geschlossener Form zur Erfassung auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projiziert. Hierbei können auch zusammengesetzte Teilstücke von unterschiedlichen Lichtlinien bzw. Lichtbahnen verwendet werden.According to a further embodiment, the light paths or at least one light path are projected by the illumination device substantially in elliptical, polygonal or by lines in circumferentially closed form for detection on the substrate and the applied structure. Here also composite sections of different light lines or light paths can be used.
Des weiteren ist es von Vorteil, wenn die Beleuchtungseinrichtung eine Vielzahl von LED-Dioden aufweist, insbesondere 10 bis 30 LED-Dioden, durch welche die umlaufende Lichtbahn auf dem Substrat und auf der aufgebrachten Struktur erzeugt wird und welche insbesondere gepulst betrieben werden. Durch den gepulsten Betrieb der LED-Dioden kann auch bei einem schnellen Vorschub bzw. hohen Verfahrweg eine qualitativ hochwertige Bildaufnahme und Bildauswertung erzielt werden. Insbesondere ermöglicht eine LED-Beleuchtung eine geeignete Flächenstruktur für die Lichtbahn bzw. einen kreisförmigen Lichtring, welcher eine geeignete Homogenität der Fläche aufweist. Ferner ist es von Vorteil, dass der gepulste Betrieb der LED- Beleuchtung bzw. das Blitzen der LEDs gegenüber Fremdlicht relativ unempfindlich ist, welches nicht von der Beleuchtungseinrichtung stammt und die Überwachung beeinträchtigen könnte. Alternativ sind jedoch auch Laserdioden als Lichtquelle für die Beleuchtungseinrichtung möglich.Furthermore, it is advantageous if the illumination device has a plurality of LED diodes, in particular 10 to 30 LED diodes, by which the circumferential light path is generated on the substrate and on the applied structure and which are operated in particular pulsed. Due to the pulsed operation of the LED diodes, a high-quality image acquisition and image evaluation can be achieved even with a fast feed or high travel. In particular, an LED illumination allows a suitable surface structure for the light path or a circular light ring, which has a suitable homogeneity of the surface. Furthermore, it is advantageous that the pulsed operation of the LED illumination or the flashing of the LEDs relative to extraneous light is relatively insensitive, which does not come from the lighting device and could affect the monitoring. Alternatively, however, laser diodes are also possible as a light source for the illumination device.
Wenn der Mittelpunkt oder das Zentrum der projizierten umlaufenden Lichtbahn im wesentlichen mit der Auftragsdüse der Auftragseinrichtung bzw. der Längsachse der Auftragsdüse übereinstimmt, kann in einfacher Art und Weise ein globales Koordinatensystem für die Kameras gegenüber dem Überwachungsbereich der aufgebrachten Struktur erzielt werden.When the center or the center of the projected circumferential light path substantially coincides with the application nozzle of the applicator or the longitudinal axis of the Applicable nozzle, a global coordinate system for the cameras over the monitored area of the applied structure can be achieved in a simple manner.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Beleuchtungseinrichtung um die Auftragsdüse im wesentlichen ringförmig angebracht, wobei außerhalb der ringförmigen Beleuchtungseinrichtung die Kameras diametral gegenüber an der Auftragsdüse angebracht sind. Dadurch kann die gesamte Vorrichtung kompakt ausgeführt werden und gleichzeitig kann eine hohe Überwachungsqualität erzielt werden.According to a further embodiment, the illumination device is mounted substantially annularly around the application nozzle, wherein outside the annular illumination device, the cameras are mounted diametrically opposite to the application nozzle. As a result, the entire apparatus can be made compact, and at the same time, a high quality of monitoring can be achieved.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind drei oder mehr Kameras, insbesondere sechs Kameras, konzentrisch und/oder in gleichbleibendem Abstand zueinander um die Auftragsdüse angebracht. Bei der Verwendung von drei oder mehreren Kameras, insbesondere sechs Kameras, hat zumindest eine Kamera einen optimalen Sichtwinkel auf die zu überprüfende Klebstoffspur bzw. aufgebrachte Struktur. Bei der online-Überwachung kann daher jeweils die Kamera mit dem besten Sichtwinkel aktiviert werden, um die Überwachungsqualität zu optimieren.In a particularly preferred embodiment of the invention, three or more cameras, in particular six cameras, are mounted concentrically and / or at a constant distance from each other around the application nozzle. When using three or more cameras, in particular six cameras, at least one camera has an optimum viewing angle on the adhesive track or structure applied. In online surveillance, therefore, the camera with the best viewing angle can be activated to optimize the quality of surveillance.
Wenn die Längsachsen der Kameras zur Längsachse oder der Strahlengang der Auftragsdüse in Blickrichtung geneigt sind, wobei insbesondere die Längsachse oder der Strahlengang der Kameras die Längsachse der Auftragsdüse im wesentlichen im Bereich des Substrats schneiden, so erzielt man eine definierte Höhenauflösung, wobei die erfassten Änderungen des Höhenniveaus der Klebstoffspur bzw. des Kleberprofils durch die lokale Deformation der projizierten Struktur erfasst werden.If the longitudinal axes of the cameras are inclined to the longitudinal axis or the beam path of the application nozzle in the viewing direction, wherein in particular the longitudinal axis or the beam path of the cameras intersect the longitudinal axis of the application nozzle substantially in the region of the substrate, then one achieves a defined height resolution, wherein the detected changes of Height levels of the adhesive trace or the adhesive profile are detected by the local deformation of the projected structure.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Kalibriervorrichtung für die Bestimmung jeder Position der Kameras im Raum und für die Bestimmung der Position der Kameras zur Beleuchtungseinrichtung insbesondere in Form einer Kalibrierplatte bereitgestellt, wodurch die Bildung eines globalen, kameraübergreifenden Koordinatensystems mit hoher Genauigkeit ermöglicht wird. Insbesondere ist es dadurch möglich, dass die einzelnen Bilder der verschiedenen Kameras von der Bildauswerteeinheit in einem gemeinsamen globalen Koordinatensystem verarbeitet und berechnet werden können. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer auf einem Substrat aufgebrachten Struktur bzw. aufzubringenden Struktur bereitgestellt, insbesondere zur Anwendung für die Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 15, wobei das Verfahren folgendes aufweist:According to a further preferred embodiment, a calibration device is provided for determining each position of the cameras in the room and for determining the position of the cameras for the illumination device, in particular in the form of a calibration plate, thereby enabling the formation of a global, cross-camera coordinate system with high accuracy. In particular, it is thereby possible that the individual images of the various cameras can be processed and calculated by the image evaluation unit in a common global coordinate system. According to another aspect of the present invention there is provided a method of applying or generating and monitoring a structure deposited on a substrate, in particular for use with the apparatus of claims 1 to 15, the method comprising:
Bereitstellen einer Auftragseinrichtung zum Aufbringen oder Erzeugen der aufgebrachten Struktur, einer Beleuchtungseinrichtung, welche an der Auftragseinrichtung oder einer Stützstruktur der Auftragseinrichtung mitfahrend angebracht ist, von zumindest zwei Kameras zur optischen Überwachung der aufgebrachten Struktur, welche gegenüber der Beleuchtungseinrichtung versetzt an der Auftragseinrichtung oder der Stützstruktur der Auftragseinrichtung mitfahrend und einander gegenüberliegend angebracht sind, und einer Bildauswerteeinheit zum Erkennen der aufgebrachten Struktur, welche mit den Kameras verbunden ist,Providing an application device for applying or producing the applied structure, a lighting device which is attached to the application device or a support structure of the applicator, at least two cameras for optically monitoring the applied structure, which offset from the illumination device on the applicator or the support structure of Applicator device are mounted and mounted opposite each other, and an image evaluation unit for detecting the applied structure, which is connected to the cameras,
Aussenden von einer oder mehreren Lichtbahnen, welche jeweils eine umlaufende in sich geschlossene Form aufweisen, von der Beleuchtungseinrichtung, wobei die eine oder mehreren umlaufenden Lichtbahnen um die Auftragseinrichtung herum auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur unmittelbar nach dem Auftragen projiziert wird oder projiziert werden,Emitting one or more light paths, each having an encircling self-contained shape, from the illumination device, wherein the one or more circumferential light paths around the application device are projected or projected onto the substrate and the applied structure immediately after application;
Erfassen der projizierten einen oder mehreren umlaufenden Lichtbahnen unmittelbar nach dem Aufbringen der aufgebrachten Struktur im online-Betrieb von den Kameras und der Bildauswerteeinheit, wobei die Veränderungen der aufprojizierten umlaufenden Lichtbahn oder Lichtbahnen von der Bildauswerteeinheit mittels Berechnungsverfahren verwendet werden, um dadurch zumindest eines der folgenden Merkmale der aufgebrachten Struktur von der Bildauswerteeinheit zu ermitteln:Detecting the projected one or more circumferential light paths immediately after application of the applied structure in online operation by the cameras and the image evaluation unit, wherein the changes of the projected circumferential light path or light paths are used by the image evaluation unit by means of calculation methods, thereby at least one of the following features determine the applied structure of the image evaluation unit:
die Breite der aufgebrachten Struktur, welche insbesondere im wesentlichen senkrecht zur Mittellinie bezüglich des Verlaufs der aufgebrachten Struktur ermittelt wird, und/oderthe width of the applied structure, which is determined in particular substantially perpendicular to the center line with respect to the course of the applied structure, and or
die Höhe der aufgebrachten Struktur,the height of the applied structure,
und/oderand or
das Volumen der aufgebrachten Struktur, insbesondere jeweils bezüglich der aufgebrachten Länge der Auftragsstruktur unter Einbeziehung der Höhe, der Breite und des Profils oder der Form der aufgebrachten Struktur,the volume of the applied structure, in particular with respect to the applied length of the application structure including the height, the width and the profile or the shape of the applied structure,
und/oderand or
die Position der aufgebrachten Struktur auf dem Substrat.the position of the deposited structure on the substrate.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für die Auswertung der Bilder der aufgebrachten Struktur das Lichtschnittverfahren mit der projizierten umlaufenden Lichtbahn verwendet. Hierbei wird die Lichtbahn bzw. Lichtlinie über die aufgebrachte Struktur geführt, wobei aus der Beobachtungsposition der einzelnen Kameras, die einen zur Lichtbahn bzw. Lichtlinie unterschiedlichen Blickwinkel aufweisen, die Deformation der Lichtbahn bzw. Lichtlinie mittels entsprechenden Berechnungsverfahren der Verlauf bzw. die Geometrie der aufgebrachten Struktur ermittelt werden kann.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the light-section method with the projected circumferential light path is used for the evaluation of the images of the applied structure. Here, the light path or line of light is guided over the applied structure, wherein the deformation of the light path or line of light from the observation position of the individual cameras which have a different angle to the light path or light line, the curve or the geometry of the applied Structure can be determined.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bilder der Kameras hochfrequent und synchron aufgenommen und mit der Bildauswerteeinheit derart verarbeitet werden, dass die Bilder der einzelnen Kameras während des Aufbringens der aufgebrachten Struktur im wesentlichen gleichzeitig verarbeitet werden, wobei insbesondere jeweils nur ein Teil des Bildes aufgenommen und übertragen wird. Als Folge davon kann die aufgebrachte Struktur im online Betrieb derart überwacht werden, dass die aufgebrachte Struktur in sehr geringem Abstand (beispielsweise alle 1 bis 3 mm) hinsichtlich des Verlaufs und des Profils beispielsweise mit einer Aufnahmefrequenz von 200 Hz überprüft werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausfahrungsform wird die aufgebrachte Struktur in Abhängigkeit von der Breite und/oder der Höhe und/oder des Volumens der aufgebrachten Struktur, welche von der Bildauswerteeinheit während des Aufbringens ermittelt worden ist, gemäß einer vorgegebenen Auftragsmenge der aufgebrachten Struktur geregelt. Dies ermöglicht die Anpassung der aufgebrachten Struktur an ein vorgegebenes Profil bzw. eine vorgegebene Auftragsmenge.It is particularly advantageous if the images of the cameras are recorded in a high-frequency and synchronous manner and processed with the image evaluation unit in such a way that the images of the individual cameras are processed substantially simultaneously during the application of the applied structure, wherein in particular only a part of the image is taken and is transmitted. As a result, the applied structure can be monitored in online mode such that the applied structure can be checked at a very small distance (for example every 1 to 3 mm) with regard to the shape and the profile, for example with a recording frequency of 200 Hz. According to a preferred embodiment, the applied structure is regulated according to a predetermined application amount of the applied structure, depending on the width and / or the height and / or the volume of the applied structure which has been determined by the image evaluation unit during the application. This allows the adaptation of the applied structure to a predetermined profile or a predetermined order quantity.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass eine oder mehrere Lichtbahnen in Form eines im wesentlichen kreisförmigen Lichtrings insbesondere unter Bildung eines oder mehrerer Lichtkegel von der Beleuchtungseinrichtung auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projiziert wird oder projiziert werden. Wenn ein oder mehrere Lichtkegel auf das Substrat projiziert werden, ist es von Vorteil, wenn der im wesentlichen kreisförmige Lichtring jeweils eine derartige Breite aufweist, dass der Lichtring einen definierten Innen- und Außendurchmesser aufweist. Hierbei werden die Schnittpunkte der Kante des Innendurchmessers und der aufgebrachten Struktur sowie auch die Schnittpunkte der Kante des Außendurchmessers mit der aufgebrachten Struktur für die Überwachung verwendet, sodass dies durch die Auswertung des Innen- und Außendurchmessers zu einer Verdoppelung der Überprüfung der aufgebrachten Struktur führt.A further advantage is the fact that one or more light paths in the form of a substantially circular light ring are projected or projected onto the substrate and the applied structure, in particular by forming one or more light cones from the illumination device. If one or more light cones are projected onto the substrate, it is advantageous if the substantially circular light ring in each case has a width such that the light ring has a defined inner and outer diameter. Here, the intersections of the edge of the inner diameter and the applied structure as well as the intersections of the edge of the outer diameter with the applied structure are used for the monitoring, so that this leads to a doubling of the examination of the applied structure by the evaluation of the inner and outer diameter.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Schnittbereich zwischen der umlaufenden Bahn und der aufgebrachten Struktur von drei oder mehreren Kameras, insbesondere sechs Kameras erfasst, welche konzentrisch oder in gleichbleibendem Abstand zueinander um die Auftragsdrüse angebracht sind, wobei jeweils ein Segment der umlaufenden Bahn von einer Kamera überwacht wird, und wobei die umlaufende Bahn in einem Winkel von 360° um die Auftragseinrichtung unter Bildung eines globalen Koordinatensystems von den Kameras erfasst wird. Wenn der Verlauf und/oder die Höhe der Auftragsdrüse gegenüber dem Substrat gemäß einem vorgegebenen Toleranzbereich geregelt wird, wobei hierzu eine Kante, eine Aussparung oder ähnliches des Substrats für die Regelung der Auftragsdrüse in allen Richtungen verwendet wird, so kann das Aufbringen und Überwachen der aufgebrachten Struktur gemäß einer geometrischen Form bzw. Vorgabe des Substrats bzw. eines Bauteils vorgenommen werden. Dies kann beispielsweise durch die Nahtverfolgung von zwei Bauteilen vorgenommen werden, wobei auf oder an die Naht der beiden Bauteile beispielsweise eine Kleberspur oder eine Dichtnaht aufgebracht und überwacht werden kann.According to a further preferred embodiment of the invention, the intersection region between the circulating path and the applied structure is detected by three or more cameras, in particular six cameras, which are arranged concentrically or at a constant distance from each other around the application gland, wherein in each case one segment of the circulating path of is monitored by a camera, and wherein the orbiting path is detected by the cameras at an angle of 360 ° around the applicator to form a global coordinate system. When the course and / or height of the graft is controlled with respect to the substrate according to a predetermined tolerance, using an edge, a recess or the like of the substrate for controlling the gland in all directions, the application and monitoring of the applied Structure are made in accordance with a geometric shape or specification of the substrate or a component. This can be done, for example, by the seam tracking of two components, wherein on or at the seam of the two components, for example, an adhesive trace or a sealing seam can be applied and monitored.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Einlernen des Verlaufs und/oder des Profils der aufgebrachten Struktur mittels einer physikalischen Referenzstruktur, einer CAD- Zeichnung oder einer entsprechenden elektronischen Datei vorgenommen wird, welche die aufgebrachte Struktur in Relation zu dem Substrat umfasst. Bevorzugt wird mittels der CAD-Zeichnung oder der entsprechenden Datei festgelegt, welche der Kameras für die Erfassung der aufgebrachten Struktur gemäß dem Verlauf jeweils verwendet wird, sodass das Einlernen einer Referenzstruktur besonders einfach ausgeführt und auch die Überwachung in vereinfachter Form durchgeführt werden kann.Furthermore, it is advantageous if the teaching of the course and / or the profile of the applied structure is carried out by means of a physical reference structure, a CAD drawing or a corresponding electronic file which comprises the applied structure in relation to the substrate. It is preferably determined by means of the CAD drawing or the corresponding file which of the cameras is used in each case for detecting the applied structure in accordance with the course, so that the training of a reference structure can be carried out particularly simply and also the monitoring can be carried out in a simplified form.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Kalibrierung für die Bestimmung jeder Position der einzelnen Kameras im Raum und für die Bestimmung der Position der Kameras zur Beleuchtungseinrichtung vorgenommen, wobei insbesondere die Kalibrierung zur Bildung eines globalen Kameraübergreifenden Koordinatensystems insbesondere mittels einer Kalibrierplatte durchgeführt wird. Durch das globale Koordinatensystem kann die Bildauswerteeinheit die Bilder der einzelnen Kameras in besonders einfacher Art und Weise verarbeiten, wobei es ausreichend ist, dass zumindest eine Kamera die aufgebrachte Struktur erfasst. Bevorzugt wird die Kalibrierung gemeinsam mit dem Einlernlauf für den Verlauf und/oder die Geometrie und/oder das Profil der aufgebrachten Struktur vorgenommen. Somit kann die Kalibrierung und das Einlernen der Referenzstruktur vor dem Aufbringen und Über- wachen vorgenommen werden und anschließend können eine Vielzahl von Bauteilen mit einer Auftragsstruktur versehen werden und gleichzeitig im Onlineverfahren überwacht werden.According to the method according to the invention, a calibration is carried out for the determination of each position of the individual cameras in the room and for the determination of the position of the cameras for the illumination device, wherein in particular the calibration for forming a global camera-overlapping coordinate system is carried out in particular by means of a calibration plate. Due to the global coordinate system, the image evaluation unit can process the images of the individual cameras in a particularly simple manner, it being sufficient for at least one camera to detect the applied structure. Preferably, the calibration is carried out together with the training course for the course and / or the geometry and / or the profile of the applied structure. Thus, calibration and teaching of the reference structure prior to application and over Afterwards, a large number of components can be provided with a job structure and at the same time monitored online.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche des erfindungsgemäßen Verfahrens.Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims of the method according to the invention.
Anhand der nachfolgenden Zeichnungen werden vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung rein beispielhaft dargestellt.With reference to the following drawings, advantageous embodiments of the invention are shown purely by way of example.
Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung beim Auftragen und Überwachen einer Klebstoffspur in Seitenansicht;Figure 1 shows the device according to the invention when applying and monitoring an adhesive trace in side view;
Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Figur 1;Figure 2 shows a perspective view of the device according to the invention of Figure 1;
Figur 3 ist eine Draufsicht von unten auf die erfindungsgemäße Vorrichtung von Figur 1 und 2;Figure 3 is a bottom plan view of the device of Figures 1 and 2 according to the invention;
Figur 4 ist eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Figur 1 ;Figure 4 is a schematic view of the device of Figure 1 according to the invention;
Figur 5 zeigt den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Auftragen einer Klebstoffspur auf ein Substrat;Figure 5 shows the schematic structure of a device according to the invention when applying a trace of adhesive to a substrate;
Figur 6 zeigt einen Ausschnitt eines Lichtrings der erfindυngsgemäßen Vorrichtung, welcher auf einem dreieckigen Profil auf einem Substrat projiziert wird;FIG. 6 shows a section of a light ring of the device according to the invention, which is projected onto a substrate on a triangular profile;
Figur 7 zeigt eine perspektivische Ansicht des auf dem Dreiecksprofil projizierten Lichtrings von Figur 6; Figur 8 zeigt das Auftragen einer Klebstoffspur und den projizierten Lichtring;FIG. 7 shows a perspective view of the light ring of FIG. 6 projected on the triangular profile; Figure 8 shows the application of an adhesive trace and the projected light ring;
Figur 9 zeigt ein Dreiecksprofil mit einem darauf projizierten umlaufenden Polygonzug;Figure 9 shows a triangular profile with a circumferential traverse projected thereon;
Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsform von Figur 9;FIG. 10 shows a further embodiment of FIG. 9;
Figur 11 ist eine schematische Darstellung der Überwachung eines Dreiecksprofils gemäß der Erfindung;Figure 11 is a schematic representation of the monitoring of a triangular profile according to the invention;
Figur 12 ist eine weitere Ausführungsform der Überwachung eines Dreiecksprofils;Figure 12 is another embodiment of monitoring a triangular profile;
Figur 13 ist eine weitere perspektivische Darstellung von Figur 12;FIG. 13 is another perspective view of FIG. 12;
Figur 14 zeigt eine Klebstoffspur als vergrößerte Darstellung;Figure 14 shows an adhesive trace as an enlarged view;
Figur 15 zeigt weitere Ausführungsformen von Klebstoffspuren im Querschnitt;Figure 15 shows further embodiments of traces of adhesive in cross section;
Figur 16 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Faltung des Strahlengangs;Figure 16 shows an embodiment of the device according to the invention with folding of the beam path;
Figur 17 zeigt ein Ablaufdiagramm bzgl. des erfindungsgemäßen Verfahrens;FIG. 17 shows a flowchart relating to the method according to the invention;
Figur 18 zeigt eine Darstellung bzgl. der Kalibrierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;FIG. 18 shows a representation with regard to the calibration of the device according to the invention;
Figur 19 zeigt eine weitere Darstellung bzgl. der Kalibrierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.FIG. 19 shows a further illustration with regard to the calibration of the device according to the invention.
Gemäß Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatischen Aufbringen und Überwachen einer Klebstoffspur 6 auf einem Substrat bzw. Bauteil darge- stellt. Die erfϊndungemäße Vorrichtung umfasst eine Auftragseinrichtung 10, welche an ihrem unteren Ende eine Auftragsdrüse 12 aufweist, um beispielsweise Klebstoff auf einem Bauteil aufzubringen. Beim Aufbringen des Klebstoffs projiziert eine Beleuchtungseinrichtung 20, welche beispielsweise aus mehreren LED-Dioden aufgebaut ist, zumindest eine umlaufende Lichtbahn, bevorzugt einen Lichtring, um die Auftragsdrüse 12 auf das Substrat und die aufgebrachte Klebstoffspur. Die Beleuchtungseinrichtung 20 ist an der Auftragseinrichtung 10 angebracht und fährt beim Auftragen des Klebstoffs dadurch mit der Auftragseinrichtung mit, wenn eine relativ Bewegung zwischen dem Substrat und der Auftragseinrichtung vorliegt. An der Beleuchtungseinrichtung 20 sind wiederum zumindest zwei Kameras 31 , 32 zur optischen Erfassung der Klebstoffspur angebracht. Die Kameras 31 , 32 sind seitlich versetzt zur Beleuchtungseinrichtung befestigt und auf dem aufprojizierten Lichtring nahe an der Auftragsdrüse 12 ausgerichtet. Die Kameras 31 , 32 sind mit einer nicht dargestellten Bildauswerteeinheit verbunden, welche im online Betrieb die von den Kameras ermittelten Bilder der Klebstoffspur erfasst und auswertet, wobei die Bildauswerteeinheit die Veränderung des aufprojizierten Lichtrings mittels entsprechender Berechnungsverfahren dazu verwendet, dass daraus entweder die Breite und/oder die Höhe und/oder das Volumen der Klebstoffspur ermittelt und somit überprüft werden kann.1 shows a device according to the invention for the automatic application and monitoring of an adhesive trace 6 on a substrate or component. provides. The erfϊndungemäße device comprises an applicator 10, which has at its lower end an application gland 12, for example, to apply adhesive on a component. When applying the adhesive projects a lighting device 20, which is constructed for example of a plurality of LED diodes, at least one circumferential light path, preferably a light ring to the application gland 12 on the substrate and the applied adhesive trace. The illumination device 20 is attached to the applicator 10 and thereby travels with the applicator when applying the adhesive, when there is a relative movement between the substrate and the applicator. At least two cameras 31, 32 for optical detection of the adhesive track are in turn attached to the illumination device 20. The cameras 31, 32 are mounted laterally offset from the illumination device and aligned on the projected light ring close to the application gland 12. The cameras 31, 32 are connected to an image evaluation unit, not shown, which records and evaluates the images of the adhesive trace determined by the cameras in online operation, wherein the image evaluation unit uses the change of the projected light ring by means of appropriate calculation methods that from either the width and / or or the height and / or the volume of the adhesive trace can be determined and thus checked.
In der Ausführungsform von Figur 1 ist der Sensorkopf mit der Beleuchtungseinrichtung und den Kameras fest mit der Auftrageinrichtung 10 verbunden, wobei zumindest einer der beiden Kameras den Schnittbereich zwischen dem Lichtring und der Klebstoffspur erfasst, wie im weiteren näher erläutert wird.In the embodiment of Figure 1, the sensor head with the illumination device and the cameras is fixedly connected to the applicator 10, wherein at least one of the two cameras detects the intersection between the light ring and the adhesive trace, as will be explained in more detail below.
In Figur 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung perspektivisch dargestellt. In dieser Ansicht ist nun ersichtlich, dass bevorzugt sechs Kameras 31 bis 36 konzentrisch um die Auftragseinrichtung 10 angeordnet sind. Bei einer derartigen Anordnung von mehreren Kameras wird der Schnittbereich zwischen im aufprojizierten Lichtring und der Klebstoffspur zumindest von zwei Kameras erfasst, welche sich bevorzugt im Kreissegment befinden, wo die Klebstoffspur beim Aufbringen verläuft. Falls die Klebstoffspur einen bogenförmigen Verlauf nimmt, so kann eine weitere Kamera zur Auswertung aktiviert werden, um den Verlauf der Klebstoffspur zu überwachen. Dies gilt für den gesamten Umfang um die Auftragseinrichtung 10, je nach Verlauf der Klebstoffspur.In Figure 2, the device according to the invention is shown in perspective. In this view, it is now apparent that preferably six cameras 31 to 36 are arranged concentrically around the application device 10. In such an arrangement of a plurality of cameras, the cutting area between the projected light ring and the adhesive track is detected by at least two cameras, which are preferably located in the circle segment, where the adhesive trace runs during application. if the Adhesive track takes a curved course, so another camera can be activated for evaluation to monitor the course of the adhesive trace. This applies to the entire circumference around the application device 10, depending on the course of the adhesive trace.
In Figur 3 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nun von unten dargestellt. Im Zentrum der Vorrichtung befindet sich die Auftragsdrüse 12, welche von der Beleuchtungseinrichtung 20 in Form eine LED-Kreisringprojektors umgeben ist sowie an der Auftragseinrichtung 10 angebracht ist. Die Kameras 31 bis 36 sind in zueinander gleichmäßigen Abstand und konzentrisch um die Auftragsdrüse 12 angeordnet und auf diese ausgerichtet.In Figure 3, the device of the invention is now shown from below. In the center of the device is the application gland 12, which is surrounded by the illumination device 20 in the form of an LED circular ring projector and attached to the applicator 10. The cameras 31 to 36 are arranged at a uniform distance and concentrically around the application gland 12 and aligned therewith.
Analog zu Figur 3 ist der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Figur 4 schematisch dargestellt. Daraus ist insbesondere ersichtlich, dass die Kameras seitlich zu der kreisringförmigen Beleuchtungseinrichtung versetzt sind.Analogous to Figure 3, the structure of the device according to the invention in Figure 4 is shown schematically. It can be seen in particular that the cameras are offset laterally to the annular illumination device.
Im folgenden wird nun gemäß Figur 5 die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren erläutert. Die schematisch dargestellten Kameras 31 bis 36 sind zusammen mit der Beleuchtungseinrichtung 20 an der Auftragseinrichtung 10 angebracht, wie zuvor dargestellt. Die im wesentlichen kreisringförmige Beleuchtungseinrichtung 20 ist insbesondere aus einer Vielzahl von LED-Dioden, beispielsweise 20 LED-Dioden aufgebaut. Diese LED-Dioden projizieren gemeinsam eine umlaufende Lichtbahn auf das Bauteil und die Klebstoffspur unmittelbar nach dem Auftragen durch die Auftragsdrüse. Besonders vorteilhaft hierbei ist es, wenn die Beleuchtungseinrichtung einen sich verjüngenden Lichtkegel unmittelbar um die Auftragsdrüse projiziert, wobei ein kreisförmiger Lichtring 21 auf dem Bauteil entsteht. Dadurch kann mit dem Lichtring 21 sehr nahe an die Auftragsdrüse herangefahren werden, um auch einen bahnförmigen Verlauf der Klebstoffspur mit geringen Radien überwachen zu können. Gemäß Figur 6 ist nun der Schnittbereich zwischen dem Lichtring 21 und der Klebstoffspur 6 auf dem Bauteil dargestellt. Zur Auswertung der Änderung des Lichtrings durch die Klebstoffspur 6 wird insbesondere das Lichtschnittverfahren verwendet, wobei entsprechende Auswerteverfahren der Bildauswerteeinheit die Änderungen des Höhenniveaus der Klebstoffspur bzw. des Klebstoffprofils durch die lokale Deformation der projizierten Lichtbahnen errechnen. Wie in Figur 6 dargestellt, weist der Lichtring einen inneren Durchmesser 211 und einen äußeren Durchmesser 212 auf, wodurch sich jeweils eine Kante zwischen der Lichtbahn des Innendurchmessers 211 und der Klebstoffspur 6 sowie dem Außendurchmesser 212 und dem Klebstoffprofil 6 ergibt. Dadurch kann bei jeder Auswertung die Kante des Innendurchmessers als auch die Kante des Außendurchmessers mit dem Klebeprofil 6 für die Berechnung der Höhe bzw. der Breite und des Volumens verwendet werden. Bei dem Lichtschnittverfahren wird somit die Lichtbahn 21 über das Klebeprofil 6 geführt, wobei aus jeder Beobachtungsposition der Kameras, welche einen zur Lichtbahn unterschiedlichen Blickwinkel aufweisen, durch die Deformation der Lichtbahn 21 die Objektkrümmung von der Bildauswerteeinheit ermittelt werden kann. Diese Objektkrümmung bezieht bzw. der Oberflächenverlauf wird jedoch nur exakt an der Linienposition bzw. der Kante ermittelt. Durch den Vorschub des Objekts bzw. durch die relativ Geschwindigkeit zwischen der Auftragseinrichtung und dem Bauteil kann das Objekt bzw. das Kleberprofil dreidimensional erfasst werden. Hierzu ist eine hohe Bildaufnahmefrequenz notwendig, wobei der Innen- und Außendurchmesser des Lichtrings 21 und die sich daraus ergebenden zwei Kanten die Aufnahmefrequenz für die Bildauswerteeinheit sozusagen verdoppelt.In the following, the device according to the invention and the method according to the invention will now be explained according to FIG. The schematically illustrated cameras 31 to 36 are mounted together with the illumination device 20 on the applicator 10, as previously shown. The substantially annular illumination device 20 is constructed, in particular, from a multiplicity of LED diodes, for example 20 LED diodes. These LED diodes together project a circumferential light path onto the component and the adhesive track immediately after application through the application gland. It is particularly advantageous in this case if the illumination device projects a tapering cone of light directly around the application gland, whereby a circular light ring 21 is formed on the component. As a result, the light ring 21 can move very close to the application gland in order to also be able to monitor a path-like course of the adhesive trace with small radii. According to FIG. 6, the section area between the light ring 21 and the adhesive track 6 is now shown on the component. In order to evaluate the change in the light ring through the adhesive track 6, the light-section method is used in particular, with corresponding evaluation methods of the image evaluation unit calculating the changes in the height level of the adhesive track or the adhesive profile due to the local deformation of the projected light paths. As shown in FIG. 6, the light ring has an inner diameter 211 and an outer diameter 212, which results in an edge between the light path of the inner diameter 211 and the adhesive trace 6 and the outer diameter 212 and the adhesive profile 6. As a result, the edge of the inner diameter as well as the edge of the outer diameter with the adhesive profile 6 can be used for the calculation of the height or the width and the volume in each evaluation. In the light-section method, the light path 21 is thus guided over the adhesive profile 6, wherein the object curvature can be determined by the image evaluation unit from each observation position of the cameras, which have a different viewing angle from the light path. However, this object curvature or the surface course is determined only exactly at the line position or the edge. By advancing the object or by the relative speed between the applicator and the component, the object or the adhesive profile can be detected in three dimensions. For this purpose, a high image recording frequency is necessary, wherein the inner and outer diameter of the light ring 21 and the resulting two edges, so to speak, doubles the recording frequency for the image evaluation unit.
Gemäß Figur 7 ist eine weitere Perspektive dargestellt, welche die Deformation des Lichtrings durch das Klebeprofil 6 darstellt und dabei von den Kameras aus entsprechenden Blickwinkeln erfasst werden kann.According to Figure 7, a further perspective is shown, which represents the deformation of the light ring by the adhesive profile 6 and can be detected by the cameras from corresponding angles.
In Figur 8 ist nun ein Ausschnitt dargestellt, welcher die Auftragsdrüse 12 zeigt, die ein Kleberprofil 6 auf ein Substrat bzw. Bauteil 11 aufbringt. Wie sich aus dem Verlauf des Kleberprofils ergibt, fährt die Auftragseinrichtung 10 in der Bildebene nach rechts oben. Aufgrund des Lichtkegels, der in Form des Lichtrings 21 auf das Substrat 11 und die Klebstoffspur 6 projiziert wird, kann das Klebeprofil 6 unmittelbar nach dem Aufbringen von den Kameras mit Hilfe der Deformation des Lichtrings 21 erfasst werden.FIG. 8 shows a section showing the application gland 12, which applies an adhesive profile 6 to a substrate or component 11. As can be seen from the course of the adhesive profile, the application device 10 travels in the image plane top right. Due to the light cone, which is projected onto the substrate 11 and the adhesive track 6 in the form of the light ring 21, the adhesive profile 6 can be detected immediately after application by the cameras with the aid of the deformation of the light ring 21.
Als Alternative zu dem Lichtring sind in Figur 9 beispielsweise ein umlaufender in sich geschlossener Polygonzug 22 gezeigt, der aus mehreren geraden Lichtlinien aufgebaut ist. Dabei kann das Kleberprofil 6 auch im Bereich von einem Schnittpunkt von zwei geraden Linien erfasst werden. Wie in Figur 10 gezeigt, kann jedoch das Kleberprofil auch ohne Schnittpunkt von zwei geraden Linien oder durch weitere Linien in bezug auf die Höhe erfasst werden. Besonders vorteilhaft ist es, dass aufgrund der sich ergebenden umlaufenden Lichtbahnen der Sensor bzw. die Kameras und auch die Beleuchtungseinrichtung nicht mitgedreht werden müssen.As an alternative to the light ring 9, for example, a circumferential self-contained polygon 22 are shown in Figure 9, which is composed of a plurality of straight lines of light. In this case, the adhesive profile 6 can also be detected in the region of an intersection of two straight lines. However, as shown in Fig. 10, the adhesive profile can be detected even without intersecting two straight lines or other lines with respect to the height. It is particularly advantageous that, due to the resulting circulating light paths, the sensor or the cameras and also the illumination device do not have to be rotated.
Als nicht gezeigt Alternative können natürlich auch mehrere Lichtringe oder mehrere konzentrisch umlaufende in sich geschlossen Lichtbahnen für die Ermittlung des Profils oder des Verlaufs einer aufgebrachten Struktur bzw. Klebstoffspur überwacht werden.As an alternative not shown, it is of course also possible to monitor a plurality of light rings or a plurality of concentrically circulating, self-contained light paths for determining the profile or the course of an applied structure or adhesive trace.
In Figur 11 ist gezeigt, wie beispielsweise ein im wesentlichen dreieckiges Klebeprofil 6 von zwei Kameras 31 , 32 erfasst wird. Für die Erfassung an einem Aufnahmepunkt kann beispielsweise eine Kamera die eine Seitenhälfte des Klebeprofils 6 und die andere Kamera die entsprechend andere Seite des Klebeprofils 6 erfassen, was insbesondere bei geometrisch komplexen Formen vorteilhaft ist. Wie in Figur 11 gezeigt, erfassen die Kameras 31 , 32 in Abhängigkeit von der Aufnahmefrequenz in entsprechend kurzen Abständen den Schnittpunkt zwischen dem in Figur 11 nicht gezeigten Lichtring und der Klebespur 6 an aufeinander folgenden Stellen. Bei einer hohen Aufnahmefrequenz von in etwa 200 Hz kann das Klebeprofil 6 in geringen Abständen von wenigen Millimetern überprüft werden. Gemäß Figur 12 ist eine Ausführungsform schematisch dargestellt, wobei analog zu Figur 11 drei Kameras 31 bis 33 das Klebeprofil 6 im online Verfahren gleichzeitig überprüfen können. Die parallele Auswertung der drei Kameras 31 bis 33 ist gemäß Figur 13 dargestellt, wobei das Klebeprofil 6 in geringen Abständen erfasst und überprüft wird. Figur 14 zeigt das beispielhafte Klebeprofil 6 als vergrößerte Darstellung, wobei die Spitze 9 der Klebstoffspur 6 sowie die Fußpunkte 7 und 8 dargestellt sind. Aufgrund der balligen Form der Klebstoffspur 6 wären die Fußpunkte 7, 8 mit nur einer Kamera gleichzeitig nicht sichtbar, was jedoch durch die Überwachung mit zwei oder mehreren Kameras überwunden werden kann.FIG. 11 shows how, for example, a substantially triangular adhesive profile 6 is detected by two cameras 31, 32. For example, a camera can detect the one side half of the adhesive profile 6 and the other camera the corresponding other side of the adhesive profile 6 for the detection at a pick-up point, which is particularly advantageous in geometrically complex shapes. As shown in FIG. 11, the cameras 31, 32 detect the point of intersection between the light ring (not shown in FIG. 11) and the adhesive trace 6 at successive points, depending on the recording frequency, at correspondingly short intervals. At a high recording frequency of about 200 Hz, the adhesive profile 6 can be checked at small intervals of a few millimeters. According to Figure 12, an embodiment is shown schematically, wherein analogous to Figure 11, three cameras 31 to 33 can check the adhesive profile 6 in the online process simultaneously. The parallel evaluation of the three cameras 31 to 33 is shown in FIG. 13, wherein the adhesive profile 6 is detected and checked at short intervals. Figure 14 shows the exemplary adhesive profile 6 as an enlarged view, wherein the tip 9 of the adhesive track 6 and the foot points 7 and 8 are shown. Due to the convex shape of the adhesive track 6, the foot points 7, 8 would not be visible at the same time with only one camera, but this can be overcome by monitoring with two or more cameras.
Weitere Ausführungsformen von Klebstoffspuren zeigt Figur 15, wobei die Klebstoffspur 61 und 62 gegenüber einem idealisierten Dreiecksprofil deformiert sind. Derartige Deformationen können ferner nur durch zumindest zwei Kameras mit Hilfe des aufprojizierten Lichtrings erfasst werden.Further embodiments of traces of adhesive are shown in FIG. 15, wherein the adhesive tracks 61 and 62 are deformed with respect to an idealized triangular profile. Furthermore, such deformations can only be detected by at least two cameras with the aid of the projected-on light ring.
In Figur 16 ist schematisch nur eine Kamera 31 und die Auftragsdrüse 12 der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, um das Falten des Strahlengangs einer Kamera zu erläutern. Hierzu ist zur Seite versetzt gegenüber der Kamera 31 und der Auftragsdrüse 12 ein Spiegel 40 vorgesehen, der ebenso fest an der Auftragseinrichtung 10 angebracht ist, um stets mit der entsprechenden Kamera bewegt werden zu können. Aufgrund der Faltung des Strahlengangs ist aus Figur 16 ersichtlich, dass der Winkel flacher wird, mit welchem die Kamera auf den Bereich des Substrates 11 um die Auftragsdrüse 12 blickt. Dies ist für die Auswertung des Schnittbereichs zwischen dem Lichtring und einer aufgebrachten Klebstoffspur vorteilhaft, ohne den Abstand der Kamera von der Auftragsdrüse 12 zu erhöhen.FIG. 16 schematically shows only one camera 31 and the application gland 12 of the device according to the invention in order to explain the folding of the beam path of a camera. To this end, offset relative to the camera 31 and the application gland 12, a mirror 40 is provided, which is also fixedly attached to the applicator 10 so that it can always be moved with the corresponding camera. As a result of the folding of the beam path, it can be seen from FIG. 16 that the angle at which the camera looks at the area of the substrate 11 around the application gland 12 becomes shallower. This is advantageous for the evaluation of the cutting area between the light ring and an applied adhesive trace, without increasing the distance of the camera from the application gland 12.
Gemäß Figur 17 ist dargestellt, wie beispielsweise die Bildauswerteeinheit vorgesehen ist und die gesamte Überprüfung vorgenommen wird. Zu Beginn wird ein teach- in-Lauf von einer Referenzstruktur vorgenommen, wobei die Bildsequenz der Referenzstruktur für die Parametrisierung verwendet wird. Alternativ kann das Einlernen des Verlaufs und/oder des Profils der Klebstoffspur mittels einer CAD-Zeichnung oder einer entsprechenden elektronischen Datei vorgenommen werden, welche Informationen hinsichtlich der Klebstoffspur in Relation zu dem Bauteil aufweist. Bei Inspektionslauf wird dann die zu überprüfende aufgebrachte Struktur mit dem Verlauf der Referenzstruktur gemäß dem dargestellten Schema verglichen und das sich daraus ergebende Ergebnis der Überprüfung wird ausgegeben. Die Bildaufnahme der einzelnen Kameras kann dabei hochfrequent und synchron vorgenommen werden. Um eine hohe Bildaufnahmefrequenz mit vergleichsweise niedrigen Datenübertragungsraten zu erreichen, wird lediglich ein Streifen der Bilder der Kameras aufgenommen und übertragen. Im Hinblick auf die online Überwachung beim Auftragen mit hochfrequenter Auswertung wird ebenso auf die WO 2005/063406 der Anmelderin Bezug genommen.According to FIG. 17, it is shown how, for example, the image evaluation unit is provided and the entire check is carried out. Initially, a teach-in run is made from a reference structure, whereby the image sequence of the reference structure is used for the parameterization. Alternatively, the teaching of the course and / or the profile of the adhesive track by means of a CAD drawing or a corresponding electronic file which has information regarding the adhesive trace in relation to the component. During an inspection run, the applied structure to be checked is then compared with the course of the reference structure according to the illustrated scheme, and the resulting result of the check is output. The image recording of the individual cameras can be made high-frequency and synchronous. In order to achieve a high image recording frequency with comparatively low data transmission rates, only a strip of the images of the cameras is recorded and transmitted. With regard to the online monitoring during application with high-frequency evaluation, reference is also made to WO 2005/063406 of the applicant.
Ferner wird gemäß der Figuren 18 und 19 die Kalibrierung für die erfindungsgemäße Vorrichtung und für das erfindungsgemäße Verfahren erläutert. Die Kalibrierung der Kameras mit der Beleuchtungseinrichtung stellt eine logische und physikalische Verbindung der einzelnen Kameras zueinander her.Furthermore, according to FIGS. 18 and 19, the calibration for the device according to the invention and for the method according to the invention will be explained. The calibration of the cameras with the illumination device establishes a logical and physical connection between the individual cameras.
Die Kalibrierung läuft in drei Stufen ab, wobei in Phase 1 die Bestimmung der Position jeder der einzelnen Kameras im Raum vorgenommen wird. Daraufhin wird in Phase 2 die Bestimmung der Position der Kameras zur Beleuchtungseinrichtung vorgenommen. Prinzipiell sind die beiden Kalibrierungen von Phase 1 und 2 bereits ausreichend, um dreidimensionale Messungen durchzuführen.Calibration is performed in three stages, with Phase 1 determining the position of each of the individual cameras in the room. Then in phase 2, the determination of the position of the camera is made to the illumination device. In principle, the two calibrations of phase 1 and 2 are already sufficient to perform three-dimensional measurements.
Erst durch die Kalibrierung sind jedoch Messungen in einem globalen und kameraübergreifenden Koordinatensystem möglich. Im Gegensatz hierzu wird herkömmlicherweise ein Koordinatensystem bezogen auf ein Kamerabild vorgenommen.However, it is only through the calibration that measurements in a global and cross-camera coordinate system are possible. In contrast, conventionally, a coordinate system is made with respect to a camera image.
In der dritten Phase wird die Anpassung der Kalibrierung an die individuelle Geometrie und Oberfläche des zu prüfenden Bauteils und die Verifizierung der Kalibrierparameter vorgenommen. Diese dritte Phase kann in den Einlernlauf bzw. teach-in-Lauf integriert werden. Üblicherweise wird diese dritte Phase erst durchgeführt, sobald der Sensor, welcher die Kameras und die Beleuchtungseinrichtung umfasst, an der Auftragseinrichtung montiert ist.In the third phase, the calibration is adapted to the individual geometry and surface of the component to be tested and the verification of the calibration parameters. This third phase can be integrated into the teach-in or teach-in run. Usually, this third phase will be carried out as soon as the Sensor, which includes the cameras and the lighting device is mounted on the applicator.
Gemäß Figur 18 wird die erste Phase der Kalibrierung näher erläutert. Hierbei sind der Abstand und die geometrische Anordnung der Punktmarkierungen auf der Kalibrierplatte 50 zueinander bekannt. Ferner ist die Lage der Kalibrierplatte bekannt. Ebenso ist die Größe der Punktmarkierungen bekannt, welche jedoch unterschiedlich ausgebildet sein kann. Alternativ können auch Kreuze, Kreise, Liπiengitter oder ähnliche Strukturen verwendet werden. Besonders vorteilhaft sind die gezeigten Punktmarkierungen, welche gefüllte kleine Kreismarkierungen darstellen.According to FIG. 18, the first phase of the calibration is explained in more detail. Here, the distance and the geometric arrangement of the dot marks on the calibration plate 50 are known to each other. Furthermore, the location of the calibration plate is known. Likewise, the size of the dot marks is known, which, however, can be designed differently. Alternatively, crosses, circles, Liπiengitter or similar structures can be used. Particularly advantageous are the point markings shown, which represent filled small circular markings.
Mittels der Anordnung von Figur 18 wird die Lage der Kamera und damit des CCD- Chips zur Kalibrierplatte 50 bestimmt. Somit wird die Lage der Kameras im Raum ermittelt, wenn die Lage der Kalibrierplatte 50 im Raum vorgegeben bzw. bekannt ist. Ferner wird dadurch die Lage der einzelnen Kameras zueinander bestimmt und schließlich wird noch die Neigung der einzelnen Kameras zueinander ermittelt bzw. bestimmt.By means of the arrangement of FIG. 18, the position of the camera and thus of the CCD chip for the calibration plate 50 is determined. Thus, the location of the cameras in space is determined when the location of the calibration plate 50 is predetermined or known in the room. Furthermore, this determines the position of the individual cameras relative to one another, and finally the inclination of the individual cameras relative to one another is determined or determined.
In dieser ersten Phase wird auf ein allgemein gültiges Weltkoordinatensystem kalibriert. Hierbei ist die ebene Kalibrierplatte 50 mit einer Kalibrierhalterung fest verbunden. Die Halterung kann als Rohr ausgeführt sein und besitzt eine Rastnase oder Indexmarkierung, um den Sensor darin in einer eindeutig bestimmten Position wiederholgenau einlegen zu können.This first phase calibrates to a universally valid world coordinate system. Here, the plane calibration plate 50 is firmly connected to a calibration. The holder can be designed as a tube and has a locking nose or index marking in order to insert the sensor in a clearly defined position in a repeatable manner.
In Phase 2 wird die Lage der Kameras zur Beleuchtung bzw. Beleuchtungseinrichtung bestimmt. Dies ist beispielhaft gemäß Figur 19 dargestellt. Hierzu wird das Muster bzw. die Form der umlaufenden Lichtbahn, welche die Beleuchtungseinrichtung auf die Kalibrierplatte projiziert, mit allen Kameras betrachtet und jede Kamera nimmt ein Bild dieser Szene auf. In Figur 19 ist der Lichtkegel dargestellt, der von der Beleuchtungseinrichtung in Form eines Lichtrings 21 auf die Kalibrierplatte projiziert wird. Dieser Lichtring 21 wird nun von jeder Kamera in Abhängigkeit von ihrer Positi- on im Raum verzerrt gesehen. Die Kameras 31 und 32 sehen den Lichtring 21 als eine in eine Richtung gestauchte Ellipse. Wenn alternativ ein projiziertes Quadrat von den einzelnen Kameras gesehen würde, so würde jede Kamera ein entsprechendes Trapez aufgrund der seitlichen Versetzung erfassen. Jedoch kennt die Bildauswerteeinheit, welche die Kalibrierwerte berechnet, die ideale Form des dargestellten Lichtrings 21. Daher ist es für die Bildauswerteeinheit möglich, aufgrund der Art der Verzerrung des Musters bzw. Lichtrings 21 auf der Kalibrierplatte die Position der einzelnen Kameras zu errechnen. Zur Kalibrierung werden im vorliegenden Fall die Exzentrizität der Ellipse und das Verhältnis der beiden Hauptachsen der Ellipse verwendet.In phase 2, the position of the cameras for lighting or lighting device is determined. This is shown by way of example according to FIG. 19. For this purpose, the pattern or the shape of the circulating light path, which projects the illumination device onto the calibration plate, is viewed with all the cameras and each camera takes an image of this scene. FIG. 19 shows the light cone which is projected by the illumination device in the form of a light ring 21 onto the calibration plate. This light ring 21 will now be used by each camera depending on its position. seen distorted in the room. The cameras 31 and 32 see the light ring 21 as a compressed in one direction ellipse. Alternatively, if a projected square were seen by the individual cameras, each camera would detect a corresponding trapezium due to the lateral offset. However, the image evaluation unit which calculates the calibration values knows the ideal shape of the illustrated light ring 21. Therefore, it is possible for the image evaluation unit to calculate the position of the individual cameras based on the type of distortion of the pattern or light ring 21 on the calibration plate. For calibration, the eccentricity of the ellipse and the ratio of the two major axes of the ellipse are used in the present case.
In dieser zweiten Phase wird nun auf das Sensorkoordinatensystem kalibriert, dessen Ursprung beispielsweise die Mitte des auf die Kalibrierplatte projizierten Lichtrings 21 darstellt. Alternativ kann jedoch auch die Spitze des daraus entstehenden Kegels als Koordinatenursprung verwendet werden, wenn man die Strahlen der Beleuchtung über die Kalibrierplatte hinaus verlängert. Es wird in beiden Phasen jedoch davon ausgegangen, dass die Beleuchtung mit ihrer Symmetrieachse senkrecht auf die Kalibrierebene steht. Wird nun eine Verformung der idealen Kreisform erfasst, so kann aus der Art, Größe bzw. Beschaffenheit der Verformung auf die dreidimensionale Form des Lichtschnittes geschlossen werden.In this second phase is now calibrated to the sensor coordinate system, the origin of which represents, for example, the center of the light ring 21 projected onto the calibration plate. Alternatively, however, the tip of the resulting cone can also be used as the origin of the coordinates if the rays of illumination are extended beyond the calibration plate. However, in both phases it is assumed that the illumination with its symmetry axis is perpendicular to the calibration plane. If a deformation of the ideal circular shape is detected, then the type, size or nature of the deformation can be used to deduce the three-dimensional shape of the light section.
Wie bereits erwähnt, kann der Einlemlauf auch mit der dritten Phase der Kalibrierung zusammenfallen. Somit wird der Einlernlauf auch dazu verwendet, die Kamerazuordnung festzulegen, d.h. welche Kameras während des Prüflaufs die 3D-Auswertung durchführen. Im allgemeinen wird die Düse der Auftragseinrichtung nicht genau senkrecht zum Substrat ausgerichtet sein, sondern leicht schräg bzw. schief sein. Mit Hilfe des Kalibrierverfahrens in der zweiten Phase und der darauf basierenden Auswertung kann berechnet werden, in welchem Winkel zum Bauteil die Düse ausgerichtet ist. Dies bildet im wesentlichen die dritte Phase der Kalibrierung, welche einen Datensatz erzeugt, der die Geometrie der Substratoberfläche ermittelt und beschreibt. Die Daten werden daraufhin der Berechnung der 3D-Daten zur Verfügung gestellt. Beim Einlernen wird insbesondere eine Verlaufsliste hinterlegt, welche die Daten für den Verfahrweg und die Verfahrzeit der Auftragseinrichtung enthält, wobei auch Daten über die Richtung und den 3D-Querschnitt der Kleberspur vorgesehen sind.As already mentioned, the single-arm run can also coincide with the third phase of the calibration. Thus, the training course is also used to determine the camera assignment, ie which cameras perform the 3D evaluation during the test run. In general, the nozzle of the applicator will not be aligned exactly perpendicular to the substrate but will be slightly skewed. With the aid of the calibration procedure in the second phase and the evaluation based thereon, it can be calculated in which angle to the component the nozzle is aligned. This essentially forms the third phase of the calibration, which generates a data record which determines and describes the geometry of the substrate surface. The data is then available to calculate the 3D data posed. When teaching in particular a history list is deposited, which contains the data for the travel and the travel time of the applicator, which also data on the direction and the 3D cross-section of the adhesive track are provided.
Beim Prüflauf erfolgt nun die Prüfung der aufgebrachten Klebstoffspur in relativ kleinen Teilabschnitten. Dabei werden mit hoher Aufnahmefrequenz kurze Teilabschnitte dreidimensional erfasst, beispielsweise alle 1 bis 3 mm. Daraufhin können die Teilabschnitte mittels der Bildauswerteeinheit zu der gesamten aufgebrachten Klebstoffspur zusammengefasst werden.During the test run, the applied adhesive trace is now tested in relatively small sections. In this case, short sections are detected three-dimensionally with a high recording frequency, for example every 1 to 3 mm. Subsequently, the subsections can be combined by means of the image evaluation unit to the entire applied adhesive trace.
Im folgenden werden nun weitere nicht dargestellte Ausführungsformen der Erfindung erläutert.In the following, not further embodiments of the invention will be explained.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren können bei verschiedenen Fügeverfahren zum Einsatz kommen, wie beispielsweise dem Auftragen von Klebenähten bzw. Dichtnähten, dem positionsgenauen Aufbringen von Schäumen, dem Löten und Schweißen. Beim Schweißen kann es sich um Elektroschweißen und Laserschweißen handeln, wobei einerseits die Schweißnaht überprüft wird und andererseits auch eine Führung anhand der Kante der zu verschweißenden Bauteile vorgesehen sein kann. Des weiteren können Endlosprofile mit einer entsprechenden 3D-Form erzeugt und überprüft werden. Derartige Endlosprofile können als Strangus oder durch Kunststoffextrusion hergestellt werden.The device according to the invention and the method according to the invention can be used in various joining methods, such as the application of adhesive seams or sealing seams, the positionally accurate application of foams, soldering and welding. Welding may involve arc welding and laser welding, whereby, on the one hand, the weld is checked and, on the other hand, a guide may also be provided based on the edge of the components to be welded. Furthermore, endless profiles with a corresponding 3D shape can be generated and checked. Such endless profiles can be produced as a strand or by plastic extrusion.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können über das 3D-Profil des Klebstoffs Volumenschnitte ermittelt werden, um bereits während des Prüflaufs in Echtzeit die Klebstoffmenge nachzuregeln. Alternativ kann das aufgebrachte Gesamtvolumen über mehrere Inspektionsläufe gemessen werden und anhand dieser Werte kann die Auftragsmenge nachgeregelt bzw. gesteuert werden. Des weiteren kann ein kompressibler Werkstoff bzw. ein Schaum erzeugt und überwacht werden, welcher aus einem Fluid bzw. eingeschlossenen Gasbläschen aufgebaut ist, welche erst nach dem Auftrag das tatsächliche Volumen erreichen. Dadurch kann das Volumen der Auftragsstruktur erst kurze Zeit nach dem Auftrag gemessen bzw. überprüft werden.According to the method according to the invention, volume sections can be determined via the 3D profile of the adhesive in order to readjust the adhesive quantity in real time during the test run. Alternatively, the applied total volume can be measured over several inspection runs and the order quantity can be readjusted or controlled on the basis of these values. Furthermore, a compressible material or a foam can be generated and monitored, which is constructed from a fluid or enclosed gas bubbles, which only after the order reach the actual volume. As a result, the volume of the order structure can be measured or checked only a short time after the order.
Darüber hinaus können die gemäß der Erfindung ermittelten 3D-Daten in ein 3D- CAD-System eingespeist werden und in gewünschter Art und Weise weiterverarbeitet werden. Derartige 3D-Daten können von der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgrund der Rundumsicht der Kameras und der Beleuchtung in Form einer umlaufenden Bahn ermittelt werden.In addition, the 3D data determined according to the invention can be fed into a 3D CAD system and further processed in the desired manner. Such 3D data can be determined by the device according to the invention due to the all-round view of the cameras and the illumination in the form of a circulating path.
Für das Auswerten der Daten kann die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise Doppelprozessorkerne von physisch vorhandenen oder auch virtuellen Mehrkernsystemen verwenden, wobei während der Prüfläufe eine Auswertung anhand von gespeicherten oder von aktuellen Bildern mit den gleichen oder veränderten Prüfparametern durchgeführt wird, um die Auswirkungen von Änderungen der Prüfparameter oder von Änderungen der Umgebung zu erfassen und zu bewerten.For evaluating the data, the device according to the invention can use, for example, dual processor cores of physically existing or even virtual multicore systems, wherein during the test runs an evaluation is carried out on the basis of stored or actual images with the same or modified test parameters in order to determine the effects of changes in the test parameters or to capture and evaluate changes in the environment.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Höhe der Kleberdüse zum Blech während des Aufbringens nachgeregelt werden, da neben der Information über die zu prüfende 3D-Struktur auch Informationen über die Umgebung des Arbeitsbereichs der Auftragseinrichtung vorliegen. Durch die Anordnung der Kameras und der Beleuchtung kann prinzipiell der gesamte Arbeitsbereich des Werkzeugs dreidimensional überwacht werden, so dass in Vorlaufrichtung beispielsweise eine Blechkante bzw. Werkstückkante ermittelt werden kann und das Werkzeug in jeder Raumrichtung während des Auftragsvorgangs und der Prüfung nachgeregelt werden kann.According to a further embodiment of the invention, the height of the adhesive nozzle can be readjusted to the sheet during the application, as in addition to the information about the 3D structure to be tested and information about the environment of the working area of the applicator device present. As a result of the arrangement of the cameras and the illumination, in principle the entire working area of the tool can be monitored three-dimensionally, so that, for example, a sheet edge or workpiece edge can be determined in the advance direction and the tool can be readjusted in each spatial direction during the application process and the test.
Eine weitere Anwendung ergibt sich im Fall der „Montage in Bewegung". Hier muss, während sich das Prüfobjekt bzw. das Förderband bewegt, kontinuierlich die Umgebung überwacht werden, um während eines Montageprozesses das Werkzeug hochgenau zu führen. Dies kann beispielsweise das Fügen von Schrauben mit einem Schraubenroboter sein, während sich das Bauteil auf dem Förderband weiterbewegt, oder sogar das Auftragen von Dichtmitteln, während sich die Rohkarosse weiterbewegt.Another application is in the case of "assembly in motion." Here, as the test object or conveyor moves, the environment must be continually monitored to guide the tool with high precision during an assembly process, such as bolting with a Screw robot while the component moves on the conveyor belt, or even the application of sealants, while the body shell moves on.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung auch zur vollautomatischen Reparatur von Klebstoffraupen verwendet werden. Da das fehlende Volumen gemäß der Erfindung durch die 3D-Erfassung gemessen wird, kann das exakte Mengenvolumen des Klebstoffs in der Raupe nachgefüllt werden.According to a further embodiment, the present invention can also be used for the fully automatic repair of adhesive beads. Since the missing volume is measured according to the invention by the 3D detection, the exact volume of the adhesive in the bead can be refilled.
Zur Überprüfung des Volumenstroms kann ein entsprechendes Messgerät in der Auftragseinrichtung vorgesehen sein. Die Messung erfolgt dabei nicht mit optischen Mitteln, wobei man jedoch mittels des erfindungsgemäßen Bildverarbeitungssystems die Möglichkeit hat, den Volumenstrom oder das mit optischen Mitteln gemessene Volumen mit dem durch die Auftragseinrichtung gemessenen Volumen zu vergleichen und ggf. entsprechende Rückschlüsse zu ziehen.To check the volume flow, a corresponding measuring device may be provided in the application device. The measurement is not carried out by optical means, but with the aid of the image processing system according to the invention it is possible to compare the volume flow or the volume measured by optical means with the volume measured by the applicator and if necessary to draw corresponding conclusions.
Somit wird eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum automatischen Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer/eines auf einem Substrat aufgebrachten Struktur beschrieben, vorzugsweise einer Kleberraupe, Kleberspur, Klebernaht, Dichtnaht, Schaumprofils, Endlosprofils, geometrischen Profils, insbesondere Dreiecksprofils oder Schweißnaht. Hierzu wird eine Auftragseinrichtung zum Erzeugen oder Aufbringen der Auftragsstruktur, eine Beleuchtungseinrichtung, die an der Auftragseinrichtung oder einer Stützstruktur der Auftragseinrichtung mitfahrend angebracht ist, zumindest zwei Kameras zur optischen Erfassung der aufgebrachten Struktur, die gegenüber der Beleuchtungseinrichtung versetzt an der Auftragseinrichtung oder der Stützstruktur der Auftragseinrichtung mitfahrend und einander gegenüberliegend angebracht sind, und eine Bildauswerteeinheit zum Erkennen der aufgebrachten Struktur vorgesehen, welche mit den Kameras verbunden ist. Dabei sendet die Beleuchtungseinrichtung eine oder mehrere Lichtbahnen aus, welche jeweils eine umlaufende in sich geschlossene Form aufweisen, und wobei die eine oder mehreren, umlaufenden Lichtbahnen um die Auftragseinrichtung herum auf das Substrat und die auf- gebrachte Struktur unmittelbar nach dem Auftragen projiziert wird oder werden, und wobei die auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projizierten eine oder mehreren, umlaufenden Lichtbahnen unmittelbar nach dem Aufbringen der aufgebrachten Struktur im online-Betrieb von den Kameras und der Bildauswerteeinheit derart erfasst wird oder werden, dass die Bildauswerteeinheit die Veränderung der aufprojizierten umlaufenden Lichtbahn oder Lichtbahnen mittels Berechnungsverfahren verwendet, um zumindest eines der folgenden Merkmale der aufgebrachten Struktur zu ermitteln: die Breite der aufgebrachten Struktur, welche insbesondere im wesentlichen senkrecht zur Mittellinie bezüglich des Verlaufs der aufgebrachten Struktur ermittelt wird, und/oder die Höhe der aufgebrachten Struktur, und/oder das Volumen der aufgebrachten Struktur, insbesondere jeweils bezüglich der aufgebrachten Länge der Auftragsstruktur unter Einbeziehung der Höhe, der Breite und des Profils oder der Form der aufgebrachten Struktur, und/oder die Position der aufgebrachten Struktur auf dem Substrat. Thus, an apparatus and a method for automatically applying or generating and monitoring a / on a substrate applied structure is described, preferably a bead of adhesive, adhesive trace, adhesive seam, sealing seam, foam profile, continuous profile, geometric profile, in particular triangular profile or weld. For this purpose, an application device for producing or applying the application structure, an illumination device which is attached to the application device or a support structure of the applicator, at least two cameras for optically detecting the applied structure, which is offset from the illumination device at the applicator or the support structure of the applicator are mounted and mounted opposite each other, and an image evaluation unit for detecting the applied structure, which is connected to the cameras. In this case, the illumination device emits one or more light paths, each of which has an encircling, self-contained shape, and wherein the one or more circulating light paths around the application device touch the substrate and the light path. and the structure projected immediately after the application is or are projected, and wherein the one or more circumferential light paths projected onto the substrate and the applied structure are detected by the cameras and the image evaluation unit in such an on-line operation immediately after application of the applied structure in that the image evaluation unit uses the change of the projected circumferential light path or light paths by means of calculation methods to determine at least one of the following features of the applied structure: the width of the applied structure, which is determined in particular substantially perpendicular to the center line with respect to the course of the applied structure, and / or the height of the applied structure, and / or the volume of the applied structure, in particular with respect to the applied length of the job structure including the height, the width and the profile or the shape of the aufg provided structure, and / or the position of the deposited structure on the substrate.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum automatischen Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer auf einem Substrat aufgebrachten Struktur, vorzugsweise einer/eines Kleberraupe, Kleberspur, Klebenaht, Dichtnaht, Schaumprofils, Endlosprofils, geometrischen Profils, insbesondere Dreiecksprofils, oder Schweißnaht, welche1. A device for automatically applying or generating and monitoring a structure applied to a substrate, preferably a / a bead of adhesive, adhesive trace, adhesive seam, sealing seam, foam profile, continuous profile, geometric profile, in particular triangular profile, or weld, which
eine Auftragseinrichtung zum Aufbringen oder Erzeugen der aufgebrachten Struktur,an application device for applying or producing the applied structure,
eine Beleuchtungseinrichtung, welche an der Auftragseinrichtung oder einer Stützstruktur der Auftragseinrichtung mitfahrend angebracht ist,an illumination device, which is attached to the application device or a support structure of the application device,
zumindest zwei Kameras zur optischen Erfassung der aufgebrachten Struktur, welche gegenüber der Beleuchtungseinrichtung versetzt an der Auftragseinrichtung oder der Stützstruktur der Auftragseinrichtung mitfahrend und einander gegenüberliegend angebracht sind,at least two cameras for optically detecting the applied structure, which are mounted opposite the illumination device at the applicator device or the support structure of the applicator device and are mounted opposite one another,
und eine Bildauswerteeinheit zum Erkennen der aufgebrachten Struktur aufweist, welche mit den Kameras verbunden ist,and an image evaluation unit for recognizing the applied structure, which is connected to the cameras,
wobei die Beleuchtungseinrichtung eine oder mehrere Lichtbahnen aussendet, welche jeweils eine umlaufende in sich geschlossene Form aufweisen, und wobei die eine oder mehreren, umlaufenden Lichtbahnen um die Auftragseinrichtung herum auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur unmittelbar nach dem Auftragen projiziert wird oder werden,wherein the illumination device emits one or more light paths, each having an encircling self-contained shape, and wherein the one or more circumferential light paths around the application device are projected onto the substrate and the applied structure immediately after application,
und wobei die auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projizierten eine oder mehreren, umlaufenden Lichtbahnen unmittelbar nach dem Aufbringen der aufgebrachten Struktur im online-Betrieb von den Kameras und der Bildauswer- teeinheit derart erfasst wird oder werden, dass die Bildauswerteeinheit die Veränderung der aufprojizierten umlaufenden Lichtbahn oder Lichtbahnen mittels Berechnungsverfahren verwendet, um zumindest eines der folgenden Merkmale der aufgebrachten Struktur zu ermitteln:and wherein the one or more circulating light paths projected onto the substrate and the applied structure are processed on-line by the cameras and the image display immediately after the application of the applied structure. unit is detected such that the image evaluation unit uses the change of the projected circumferential light path or light paths by means of calculation methods in order to determine at least one of the following features of the applied structure:
die Breite der aufgebrachten Struktur, welche insbesondere im wesentlichen senkrecht zur Mittellinie bezüglich des Verlaufs der aufgebrachten Struktur ermittelt wird,the width of the applied structure, which is determined in particular substantially perpendicular to the center line with respect to the course of the applied structure,
und/oderand or
die Höhe der aufgebrachten Struktur,the height of the applied structure,
und/oderand or
das Volumen der aufgebrachten Struktur, insbesondere jeweils bezüglich der aufgebrachten Länge der Auftragsstruktur unter Einbeziehung der Höhe, der Breite und des Profils oder der Form der aufgebrachten Struktur,the volume of the applied structure, in particular with respect to the applied length of the application structure including the height, the width and the profile or the shape of the applied structure,
und/oderand or
die Position der aufgebrachten Struktur auf dem Substrat.the position of the deposited structure on the substrate.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragseinrichtung eine Auftragsdüse aufweist, um welche ein Sensorkopf mit den beiden Kameras und der Beleuchtungseinrichtung angebracht ist, wobei die Auftragsdüse fest oder drehbar mit dem Sensorkopf verbunden ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the application device has an application nozzle, around which a sensor head with the two cameras and the illumination device is mounted, wherein the application nozzle is fixedly or rotatably connected to the sensor head.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kameras derart einander gegenüberliegend an der Auftragseinrichtung angebracht sind, dass beide Kameras zumindest einen Teil der aufgebrachten Struktur im Schnittbereich mit der oder den umlaufenden Lichtbahnen erfassen oder dass zumindest eine Kamera die aufgebrachte Struktur im Schnittbereich mit der oder den umlaufenden Lichtbahnen vollständig erfasst. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the two cameras are mounted opposite each other to the applicator, that both cameras capture at least part of the applied structure in the intersection with the or the orbiting light paths or that at least one camera applied Structure completely captured in the intersection with the orbiting light paths.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kameras derart seitlich an der Auftragsdüse angebracht sind, dass der Schnittbereich der umlaufenden Lichtbahn mit der aufgebrachten Struktur jeweils von der ersten und zweiten Kamera derart überwacht wird, dass die erste Kamera eine Seitenansicht des Schnittbereichs zwischen der umlaufenden Lichtbahn und der aufgebrachten Struktur und die zweite Kamera die gegenüberliegende Seitenansicht des Schnittbereichs zwischen der umlaufenden Lichtbahn und der aufgebrachten Struktur erfasst.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the two cameras are mounted laterally on the application nozzle that the intersection of the circumferential light path is monitored with the applied structure each of the first and second camera such that the first Camera detects a side view of the intersection region between the circumferential light path and the applied structure and the second camera detects the opposite side view of the intersection region between the circumferential light path and the applied structure.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlengang der Kameras stets auf die umlaufende Lichtbahn ausgerichtet ist, wobei insbesondere ein seitlich von den Kameras versetzter Spiegel derart vorgesehen ist, dass der Einfallswinkel des Strahlengangs der Kameras auf die umlaufende Lichtbahn verändert wird.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the beam path of the cameras is always aligned with the circumferential light path, wherein in particular a laterally offset from the cameras mirror is provided such that the angle of incidence of the beam path of the cameras on the rotating Light path is changed.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung die eine oder mehreren Lichtbahnen in Form eines im wesentlichen kreisförmigen Lichtrings auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projiziert.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the illumination device projects the one or more light paths in the form of a substantially circular light ring on the substrate and the applied structure.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der im wesentlichen kreisförmige Lichtring eine derartige Breite aufweist, dass der Lichtring einen definierten Innen- und Außendurchmesser aufweist, wobei die Schnittpunkte der Kante des Innendurchmessers und der aufgebrachten Struktur und auch die Schnittpunkte der Kante des Außendurchmessers und der aufgebrachten Struktur für die Überwachung verwendet werden.7. The device according to claim 5, characterized in that the substantially circular light ring has a width such that the light ring has a defined inner and outer diameter, wherein the intersections of the edge of the inner diameter and the applied structure and also the intersections of the edge of Outside diameter and the applied structure can be used for monitoring.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung kegelformartig eine kreisringförmig umlaufende Lichtbahn unter Bildung eines Lichtkegels auf das Substrat aussendet, wobei die Kegelform insbesondere in Richtung des Substrats konvergierend verläuft. 8. Device according to one of claims 5 or 6, characterized in that the illumination device emits a cone-shaped circularly circulating light path to form a light cone on the substrate, wherein the conical shape converges in particular in the direction of the substrate.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren Lichtbahnen von der Beleuchtungseinrichtung im wesentlichen in elyptischer, polygonaler oder mittels Linien in umlaufend geschlossener Form zur Erfassung auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projiziert werden.9. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the one or more light paths are projected by the illumination device substantially in elliptical, polygonal or by lines in circumferentially closed form for detection on the substrate and the applied structure.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung eine Vielzahl von LED-Dioden, insbesondere zehn bis dreißig LED-Dioden, aufweist, durch welche die umlaufende Lichtbahn auf dem Substrat und der aufgebrachten Struktur erzeugt wird und welche insbesondere gepulst betrieben werden.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the illumination device has a plurality of LED diodes, in particular ten to thirty LED diodes, by which the circumferential light path on the substrate and the applied structure is generated and which in particular pulsed operate.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt oder das Zentrum der projizierten umlaufenden Lichtbahn im wesentlichen mit einer Auftragsdüse der Auftragseinrichtung übereinstimmt.11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the center or the center of the projected circumferential light path substantially coincides with an application nozzle of the applicator.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung um die Auftragsdüse im wesentlichen ringförmig angebracht ist, und wobei außerhalb der ringförmigen Beleuchtungseinrichtung die Kameras diametral gegenüber an der Auftragsdüse angebracht sind.12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the illumination device is mounted around the applicator nozzle substantially annular, and wherein outside the annular illumination device, the cameras are mounted diametrically opposite to the application nozzle.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass drei oder mehrere Kameras, insbesondere sechs Kameras, konzentrisch und/oder in gleichbleibendem Abstand zueinander um die Auftragsdüse angebracht sind.13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that three or more cameras, in particular six cameras, are mounted concentrically and / or at a constant distance from one another around the application nozzle.
14. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen oder der Strahlengang der Kameras zur Längsachse der Auftragsdüse in Blickrichtung geneigt sind, wobei insbesondere die Längsachsen oder der Strahlengang der Kameras die Längsachse der Auftragsdüse im wesentlichen im Bereich des Substrats schneiden.14. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal axes or the beam path of the cameras are inclined to the longitudinal axis of the application nozzle in the viewing direction, in particular the longitudinal axes or the beam path of the cameras intersect the longitudinal axis of the application nozzle substantially in the region of the substrate.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibriervorrichtung für die Bestimmung jeder Position der Kameras im Raum und für die Bestimmung der Position der Kameras zur Beleuchtungseinrichtung insbesondere in Form einer Kalibrierplatte vorgesehen ist.15. Device according to one of the preceding claims 1 to 14, characterized in that a calibration device is provided for the determination of each position of the cameras in the room and for determining the position of the cameras for illuminating means, in particular in the form of a calibration plate.
16. Verfahren zum Aufbringen oder Erzeugen und Überwachen einer auf einem Substrat aufgebrachten Struktur, vorzugsweise einer/eines Kleberraupe, Kleberspur, Klebenaht, Dichtnaht, Schaumprofils, Endlosprofils, geometrischen Profils, insbesondere Dreiecksprofils, oder Schweißnaht, insbesondere zur Anwendung für die Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 15, welches folgende Schritte aufweist:16. A method for applying or generating and monitoring a structure applied to a substrate, preferably a / a bead of adhesive, adhesive, adhesive, sealing seam, foam profile, continuous profile, geometric profile, in particular triangular profile, or weld, in particular for use for the device according to the claims 1 to 15, which has the following steps:
Bereitstellen einer Auftragseinrichtung zum Aufbringen oder Erzeugen der aufgebrachten Struktur, einer Beleuchtungseinrichtung, welche an der Auftragseinrichtung oder einer Stützstruktur der Auftragseinrichtung mitfahrend angebracht ist, von zumindest zwei Kameras zur optischen Überwachung der aufgebrachten Struktur, welche gegenüber der Beleuchtungseinrichtung versetzt an der Auftragseinrichtung oder der Stützstruktur der Auftragseinrichtung mitfahrend und einander gegenüberliegend angebracht sind, und einer Bildauswerteeinheit zum Erkennen der aufgebrachten Struktur, welche mit den Kameras verbunden ist,Providing an application device for applying or producing the applied structure, a lighting device which is attached to the application device or a support structure of the applicator, at least two cameras for optically monitoring the applied structure, which offset from the illumination device on the applicator or the support structure of Applicator device are mounted and mounted opposite each other, and an image evaluation unit for detecting the applied structure, which is connected to the cameras,
Aussenden von einer oder mehreren Lichtbahnen, welche jeweils eine umlaufende in sich geschlossene Form aufweisen, von der Beleuchtungseinrichtung, wobei die eine oder mehreren umlaufenden Lichtbahnen um die Auftragseinrichtung herum auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur unmittelbar nach dem Auftragen projiziert wird oder projiziert werden, Erfassen der projizierten einen oder mehreren umlaufenden Lichtbahnen unmittelbar nach dem Aufbringen der aufgebrachten Struktur im online-Betrieb von den Kameras und der Bildauswerteeinheit, wobei die Veränderungen der aufprojizierten umlaufenden Lichtbahn oder Lichtbahnen von der Bildauswerteeinheit mittels Berechnungsverfahren verwendet werden, um dadurch zumindest eines der folgenden Merkmale der aufgebrachten Struktur von der Bildauswerteeinheit zu ermitteln:Emitting one or more light paths, each having an encircling self-contained shape, from the illumination device, wherein the one or more circumferential light paths around the application device are projected or projected onto the substrate and the applied structure immediately after application; Detecting the projected one or more circumferential light paths immediately after application of the applied structure in online operation by the cameras and the image evaluation unit, wherein the changes of the projected circumferential light path or light paths are used by the image evaluation unit by means of calculation methods, thereby at least one of the following features determine the applied structure of the image evaluation unit:
die Breite der aufgebrachten Struktur, welche insbesondere im wesentlichen senkrecht zur Mittellinie bezüglich des Verlaufs der aufgebrachten Struktur ermittelt wird,the width of the applied structure, which is determined in particular substantially perpendicular to the center line with respect to the course of the applied structure,
und/oderand or
die Höhe der aufgebrachten Struktur,the height of the applied structure,
und/oderand or
das Volumen der aufgebrachten Struktur, insbesondere jeweils bezüglich der aufgebrachten Länge der Auftragsstruktur unter Einbeziehung der Höhe, der Breite und des Profils oder der Form der aufgebrachten Struktur,the volume of the applied structure, in particular with respect to the applied length of the application structure including the height, the width and the profile or the shape of the applied structure,
und/oderand or
die Position der aufgebrachten Struktur auf dem Substrat.the position of the deposited structure on the substrate.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass für die Auswertung der Bilder der aufgebrachten Struktur das Lichtschnittverfahren mit der projizierten umlaufenden Lichtbahn verwendet wird.17. The method according to claim 16, characterized in that the light section method with the projected circumferential light path is used for the evaluation of the images of the applied structure.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder der Kameras hochfrequent und synchron aufgenommen und mit der Bildauswerteinheit derart verarbeitet werden, dass die Bilder der einzelnen Kameras während des Aufbringens der aufgebrachten Struktur im wesentlichen gleichzeitig verarbeitet werden, wobei insbesondere jeweils nur ein Streifen des Bildes aufgenommen und übertragen wird.18. The method according to claim 16 or 17, characterized in that the images of the cameras recorded high-frequency and synchronous and processed with the image evaluation unit such that the images of the individual cameras during the application of the applied structure are processed substantially simultaneously, in particular, in each case only one strip of the image is taken and transmitted.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgebrachte Struktur in Abhängigkeit von der Breite und/oder der Höhe und/oder des Volumens der aufgebrachten Struktur, welche von der Bildauswerteeinheit während des Aufbringens ermittelt worden ist, gemäß einer vorgegebenen Auftragsmenge der aufgebrachten Struktur geregelt wird.19. The method according to any one of claims 16 to 18, characterized in that the applied structure in dependence on the width and / or the height and / or the volume of the applied structure, which has been determined by the image evaluation unit during the application, according to a prescribed order quantity of the applied structure is regulated.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittbereich der umlaufenden Lichtbahn mit der aufgebrachten Struktur jeweils von den Kameras derart überwacht wird, dass eine erste Kamera eine Seitenansicht des Schnittbereichs zwischen der umlaufenden Lichtbahn und der aufgebrachten Struktur und eine zweite Kamera die gegenüberliegende Seitenansicht des Schnittbereichs zwischen der umlaufenden Lichtbahn und der aufgebrachten Struktur erfasst.20. The method according to any one of claims 16 to 19, characterized in that the cutting area of the circumferential light path with the applied structure is in each case monitored by the cameras such that a first camera a side view of the intersection between the circulating light path and the applied structure and a second camera detects the opposite side view of the intersection between the circumferential light path and the applied structure.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren Lichtbahnen in Form eines im wesentlichen kreisförmigen Lichtrings von der Beleuchtungseinrichtung auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projiziert wird oder projiziert werden.21. The method according to any one of the preceding claims 16 to 20, characterized in that the one or more light paths are projected in the form of a substantially circular light ring from the illumination device to the substrate and the applied structure or projected.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der im wesentlichen kreisförmige Lichtring eine derartige Breite aufweist, dass der Lichtring einen definierten Innen- und Außendurchmesser aufweist, wobei die Schnittpunkte der Kante des Innendurchmessers und der aufgebrachten Struktur und auch die Schnittpunkte der Kante des Außendurchmessers und der aufgebrachten Struktur für die Überwachung verwendet werden. 22. The method according to claim 21, characterized in that the substantially circular light ring has a width such that the light ring has a defined inner and outer diameter, wherein the intersections of the edge of the inner diameter and the applied structure and also the intersections of the edge of Outside diameter and the applied structure can be used for monitoring.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren Lichtbahnen von der Beleuchtungseinrichtung im wesentlichen in elyptischer, polygonaler oder mittels Linien umlaufend geschlossener Form zur Erfassung auf das Substrat und die aufgebrachte Struktur projiziert wird oder projiziert werden.23. The method according to any one of claims 16 to 21, characterized in that the one or more light paths of the illumination device is projected or projected substantially in elliptical, polygonal or by lines circumferentially closed form for detection on the substrate and the applied structure.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittbereich zwischen der umlaufenden Bahn und der aufgebrachten Struktur von drei oder mehreren Kameras, insbesondere sechs Kameras erfasst wird, welche konzentrisch und/oder in gleichbleibendem Abstand zueinander um die Auftragsdüse angebracht sind, wobei jeweils ein Segment der umlaufenden Lichtbahn von einer Kamera überwacht wird, und wobei die umlaufende Bahn in einem Winkel von 360° um die Auftragseinrichtung unter Bildung eines globalen Koordinatensystems von den Kameras erfasst wird.24. The method according to any one of the preceding claims 16 to 23, characterized in that the cutting area between the revolving web and the applied structure of three or more cameras, in particular six cameras is detected, which concentrically and / or at a constant distance from each other to the application nozzle each one segment of the circulating light path is monitored by a camera, and wherein the circulating path is detected by the cameras at an angle of 360 ° around the application device to form a global coordinate system.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf und/oder die Höhe der Auftragsdüse gegenüber dem Substrat gemäß einem vorgegebenen Toleranzbereich geregelt wird, wobei hierzu eine Kante, Aussparung oder ähnliches des Substrats für die Regelung der Auftragsdüse in allen Raumrichtungen verwendet wird.25. The method according to any one of the preceding claims 16 to 24, characterized in that the course and / or the height of the application nozzle relative to the substrate is controlled according to a predetermined tolerance range, for which purpose an edge, recess or the like of the substrate for the regulation of the application nozzle is used in all spatial directions.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlernen des Verlaufs und/oder des Profils der aufgebrachten Struktur mittels einer physikalischen Referenzstruktur, einer CAD- Zeichnung oder einer entsprechenden elektronischen Datei vorgenommen wird, welche die aufgebrachte Struktur in Relation zu dem Substrat umfasst. 26. The method according to any one of the preceding claims 16 to 25, characterized in that the teaching of the course and / or the profile of the applied structure by means of a physical reference structure, a CAD drawing or a corresponding electronic file is made, which the applied structure in Relation to the substrate comprises.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der CAD- Zeichnung oder der entsprechenden Datei festgelegt wird, welche der mehreren Kameras für die Erfassung der aufgebrachten Struktur gemäß dem Verlauf jeweils verwendet wird.27. The method according to claim 26, characterized in that it is determined by means of the CAD drawing or the corresponding file which of the plurality of cameras is used for the detection of the applied structure according to the course in each case.
28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibrierung für die Bestimmung jeder Position der einzelnen Kameras im Raum und für die Bestimmung der Position der Kameras zur Beleuchtungseinrichtung vorgenommen wird, wobei insbesondere die Kalibrierung zur Bildung eines globalen kameraübergreifenden Koordinatensystems insbesondere mittels einer Kalibrierplatte durchgeführt wird.28. The method according to any one of the preceding claims 16 to 27, characterized in that a calibration for the determination of each position of the individual cameras in the room and for the determination of the position of the cameras is made to the illumination device, in particular the calibration to form a global cross-camera Coordinate system is carried out in particular by means of a calibration plate.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung gemeinsam mit dem Einlernlauf für den Verlauf und/oder die Geometrie und/oder das Profil der aufgebrachten Struktur vorgenommen wird. 29. The method according to claim 28, characterized in that the calibration is carried out together with the training course for the course and / or the geometry and / or the profile of the applied structure.
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