WO2014086574A1 - Verfahren zur optischen überprüfung einer klebestelle - Google Patents
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- WO2014086574A1 WO2014086574A1 PCT/EP2013/074046 EP2013074046W WO2014086574A1 WO 2014086574 A1 WO2014086574 A1 WO 2014086574A1 EP 2013074046 W EP2013074046 W EP 2013074046W WO 2014086574 A1 WO2014086574 A1 WO 2014086574A1
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- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
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- G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
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- G01N2021/646—Detecting fluorescent inhomogeneities at a position, e.g. for detecting defects
Definitions
- the invention relates to a method for optical inspection of a splice according to claim 1 and the use of a luminescent adhesive for checking the adhesive distribution and adhesive leakage at a splice according to claim 10.
- the invention relates in particular to a method for optical inspection of a splice using a luminescent adhesive.
- the use of such a method is particularly suitable for the connection of components made of different materials, such as different plastics or plastic and metal materials.
- parts and components are increasingly being sticks. Due to the increasing use of bonding technology in industry and trade, similar to other joining processes with high process control requirements, there is a need to improve the quality of the adhesive parts. Check adhesive distribution and adhesive properties.
- DE 10 303 893 A1 discloses a method for joining two components or joining elements by bonding to at least one adhesive or joining area using a thermosetting adhesive, with means provided on a tool area of a tool part for heating the adhesive and with further means for Cooling of the joining element at the joining region with an example gaseous cooling medium.
- the required energy can be provided by means of light. Consequently, will For this purpose, a middle-curable Kiebestoff needed.
- a method for joining at least two components is disclosed using an adhesive composition which is formed as a one- or two-component resin system, wherein at least one of the components has a photoactivatable additive.
- an adhesive composition which is formed as a one- or two-component resin system, wherein at least one of the components has a photoactivatable additive.
- This object is achieved by a method for optical inspection of a splice according to claim 1.
- the basic idea is to provide a method in which a luminescent adhesive is used as the adhesive, which is illuminated by a light source to excite the luminescent adhesive for emitting light of a wavelength ⁇ 1 , optically by means of a light-sensitive in the wavelength range ⁇ 1 camera luminescent adhesive capture. In this way, it is possible to achieve a light / dark contrast by exciting the luminescent effect of the adhesive, in which the amount and / or distribution of the adhesive can be detected by means of a low-cost light / dark contrast camera.
- a light-curable adhesive is used as the luminescent adhesive.
- a. thermosetting adhesive used in the wavelength range of the luminescent light source, such as e.g. Cures a UV light source.
- the adhesive cured and excited to light excitation v / ground. It can also be added to the adhesive according to the wavelength range adapted additives.
- a UV light source is used in the methods for optical inspection of the bond and the adhesive has a luminescent, preferably fluorescent property in the wavelength range of the UV light source.
- the splice can be illuminated with the UV lamp and assessed by means of a simple and inexpensive camera, which can make a light / dark distinction.
- the exiting adhesive can also by means of Hel! - / Dunke! Distinction to be checked.
- a light-emitting adhesive ring (the bead of adhesive) perceived by the camera brighter than those not provided with adhesive Surroundings.
- the adhesive appears sufficiently bright due to its luminescent effect by irradiation with UV light that it is clearly visible in a camera image and is also perceived as a contrast against a dark background.
- a suitable camera is, for example, a Cognex Checker camera. These cameras are very cheap, comfortable Compact in design and easy to handle compared to the high-quality camera systems used in the prior art, as they are typically used in process monitoring.
- the method for optical inspection of the splice in the manufacturing process (online) during the curing process by means of UV light can be made. This has the advantage that a subsequent test station can be omitted.
- the method is developed in such a way that optical detection and checking of the amount and / or distribution of the luminescent adhesive can take place by means of the light-sensitive camera. It is therefore particularly advantageous if the optical detection also includes the detection of the luminescent adhesive emerging laterally from the adhesive surfaces. If, for example, an annular, circumferential adhesive bead is intended to be present around the end face of the adhesive surfaces, it can be determined by means of the light-sensitive camera whether sufficient adhesive emerges laterally from the adhesive points such that the annular adhesive bead forms (according to a desired nominal distribution) ,
- a validation process in which the optically detected actual amount and / or actual distribution of the luminescent adhesive in relation is evaluated on a defined target amount and / or desired distribution of the adhesive and from this a result can be obtained, with the good parts and reject parts can be determined.
- the erfingungsdorfe method can be used advantageously in the bonding of adhesive bolt on a sheet-like plastic material, as required for example in automotive applications.
- the splice of the adhesive bolt as soon as the adhesive surface formed as an end face on a second component, for example, a CFRP plastic plate is glued, are checked by means of the monitoring and validation process, whether sufficient luminescent adhesive exits laterally from the face and around the end of the stimulus edge of the bolt, an adhesive bead was formed.
- a transparent component can be used. Thereby, the position of the light-sensitive camera can be selected so that the light emitted by the luminescent adhesive light is detected through the transparent member and / or validated. For this purpose, it is necessary that the transparent component is transparent in the wavelength range of the luminescent radiation of the luminescent adhesive.
- a transparent CFRP material can be used.
- the invention can therefore be applied in a particularly good manner to the bonding of an adhesive bolt with a transparent CFRP plate material. It is possible to visually detect and validate a contrast image of the bond through the CFRP plate material by means of a light-sensitive camera. In this way, both the distribution of the adhesive in the area of the splice and the adhesive emerging laterally from the splice can be detected and validated
- a camera is used as light-sensitive camera, which can detect a bright / dark contrast.
- a light / dark distinction areas with and without luminescent adhesive can be distinguished.
- the present invention further relates to the use of a photo-curable, luminescent adhesive for optical detection, and / or validation of the distribution of the adhesive to a splice of preferably two glued together components by means of a camera.
- FIG. 3 shows a method construction in which the splice is illuminated by a light source and an upper and lower camera are arranged;
- Fig. 4 is a schematic view (from the side) of the splice with an actual distribution of the adhesive
- Fig. 5 is a schematic view (from above) of the splice with a
- Fig. 6 is a schematic view similar to Fig. 4 (from the side) of the splice with another actual distribution of the adhesive;
- Figure 7 is a schematic view similar to Figure 5 (from above) of the splice with another actual distribution of the adhesive;
- FIGS. 4 and 5 show a schematic actual distribution of the adhesive through the transparent CFRP plate according to FIGS. 4 and 5 (viewed from the underside).
- FIG. 9 is a schematic IS distribution of the adhesive through the transparent CFRP plate according to FIGS. 6 and 7 (viewed from the underside).
- FIG. 1 shows an exemplary sectional view through two components 20, 30 to be glued together.
- the upper first component 20 constitutes an adhesive bolt 20
- the adhesive bolt 20 has an end face 21 and side surface 22.
- the bolt is designed as a cylindrical bolt.
- spacer elements 24 are arranged to ensure that the adhesive bolt 20 is pressed when glued to the second component 30 disposed thereunder only up to a defined distance to the adhesive side 31 of the second member 30 and thereby results in a desired adhesive distribution.
- the second component 30 is a transparent CFK plastic material. Transparent in the sense of the present invention means that the plastic is permeable to the emitted light of wavelength ⁇ 1 of the luminescent adhesive.
- FIG. 2 shows a view similar to that shown in FIG. 1, in which an annular adhesive application of an adhesive 2 has been applied in the region of the adhesive surface 33 of the plastic plate 30 and the adhesive surface 33 opposite end face 21 of the bolt 20.
- FIG. 3 shows a process structure in which the splice 1 is illuminated by a light source 10. Furthermore, it is shown that the bolt 20 has been brought together with the plastic plate 30, so that the spacer elements 24 rest on the adhesive surface 33.
- the adhesive 2 was intended between the adhesive surface 23 i. the end face 21 of the adhesive bolt 2 and the adhesive surface 33 of the plate 30 distributed while laterally adhesive 2 exits between the adhesive surfaces 23, 33. Consequently, the adhesive 2 forms around the front edge edge 25 (as shown in FIG. 5) an annular adhesive bead 3.
- a light-sensitive light camera 1 Above the glued components 20, 30 is a light-sensitive light camera 1 1.
- a (further) light-sensitive camera 11 are arranged to an evaluation of the splice first through the transparent CFRP plastic material.
- FIG. 4 and FIG. 5 show schematic views (from the side and from the top on the upper side 31 of the component 30) of an actual distribution of the adhesive 2 at the splice 1, which is designed according to a desired distribution.
- Figures 6 and 7 are schematic views similar to Figures 4 and
- the splice 1 is irradiated with a UV light source 10 from above.
- the luminescent adhesive 2 is excited to emit emission of a wavelength ⁇ 1 .
- a light-sensitive light camera 11 mounted above the adhesive bolt 20, an optical detection of the luminescent adhesive 2 with a camera 11 which is light-sensitive in the wavelength range ⁇ 1 is performed (as shown by way of example in FIG. 5 and FIG. 7).
- the actual distribution of the luminescent adhesive 2 thus detected can be compared and evaluated in a downstream validation process with a defined SOLL distribution. If an adhesive bead 3 is to be provided circumferentially and without interruptions about the front side edge 25 of the adhesive bolt 20, then the actual distribution shown in FIG. 5 would correspond to the desired distribution. With the result of a positive evaluation of the splice 1. Otherwise stored would be the optical detection and validation according to the figures
- Defects 4 are locations where insufficient amounts of adhesive 2 are present. Since there the luminescent adhesive 2 does not emit light, these spots are perceived as dark spots by a bright / dark contrast camera 11.
- FIG. 8 shows the schematic actual distribution of the adhesive 2 through the transparent CFRP board 30 in accordance with FIGS. 4 and 5 (from the underside 32).
- FIG. 9 schematically shows the actual distribution of the adhesive 2 through the transparent CFRP plate 30, corresponding to FIGS. 6 and 7, whereby the defect 4 is detected.
- the method according to the invention can thus also be used to detect and validate the splice 1 in the hidden area of the adhesive surfaces 22, 33.
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Abstract
Verfahren zur optischen Überprüfung einer Klebestelle (1) und der Klebestoffverteilung von Klebestoff (2) zweier miteinander verklebter Bauteile (20; 30) mit korrespondierenden Klebeflächen unter Verwendung eines lumineszierenden Klebstoffes (2) mit wenigstens den folgenden Schritten: Beleuchten der Klebestelle (1) mit einer Lichtquelle (10), zur Anregung des lumineszierenden Klebestoffs (2) zur Lichtemission einer Wellenlänge λ1 und die optische Erfassung des lumineszierenden Klebstoffs (2) mit einer im Wellenlängenbereich λ1 lichtsensitiven Kamera (11).
Description
Verfahren zur optischen Überprüfung einer Klebestelle
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Überprüfung einer Klebestelle gemäß Anspruch 1 und die Verwendung eines, lumineszierenden Klebestoffes zur Überprüfung der Klebestoffverteilung und Klebstoffaustritt an einer Klebestelle gemäß Anspruch 10. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur optischen Überprüfung einer Klebestelle unter Verwendung eines lumineszierenden Klebstoffes. Die Anwendung eines derartigen Verfahrens ist insbesondere geeignet zur Verbindung von Bauteilen aus unterschiedlichen Materialien, wie unterschiedliche Kunststoffe oder Kunststoff- und Metallwerkstoffe. In der Automobiltechnik und im Automobilbau werden zunehmend Fügeteile bzw. Bauteile miteinander ver-
klebt. Durch den zunehmenden Einsatz der Klebetechnik in Industrie und Handwerk entstand, ähnlich wie dies bei anderen Fügeverfahren mit hohen Anforderungen an die Prozessführung der Fall ist, ein Bedarf danach, die Klebesteile im Hinblick auf Qualität. Klebstoffverteilung und Klebeeigenschaften zu überprüfen. Die Herstellung einer dauerhaften Klebeverbindung erfordert einen im Vergleich zu anderen Fügeverfahren hohen Aufwand, um eine zuverlässige Klebung zu erzielen. Neben dem Umstand, dass der Klebestoff und die Oberflächenvorbehandlung auf die zu verbindenden Werkstoffe abgestimmt werden muss, sind auch die zu erwartenden mechanischen und thermischen Bean- spruchungen zu berücksichtigen. Bei einer unzureichend hergestellten Klebeverbindung kommt es zu einer zu geringen Zeitstandsfestigkeit. Das bedeutet, dass bei Anwendungen, bei denen statische und/oder dynamische Belastungen auf eines der geklebten Bauteile einwirken, es zum vorzeitigen Versagen der angeklebten Bauteile kommt. Die Qualität und Festigkeit einer Klebestelle hängt von diversen Verfahrensparametern, wie zum Beispiel die korrekte Verteilung des Klebestoffes und/oder dessen Austritt ab. Es besteht daher ein Bedarf die Verfahrensparameter, insbesondere die Klebermenge, Austritt des Klebstoffes und die Klebstoffverteilung während und nach dem Klebeprozess zu überprüfen. Ferner ist im Stand der Technik bekannt, dass Klebestoffe verwendet werden können, die durch Eintrag von Energie aushärten.
So offenbart die DE 10 303 893 A1 ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile oder Fügeelemente durch Kleben an wenigstens einem Klebe- oder Fügebereich unter Verwendung eines durch Erwärmen aushärtbaren Klebstoffes, mit an einem Werkzeugbereich eines Werkzeugteils vorgesehen Mitteln zum Erhitzen des Klebstoffes sowie mit weiteren Mitteln zum Kühlen des Fügeelementes am Fügebereich mit einem beispielsweise gasförmigen Kühlmedium.
Alternativ zur Möglichkeit des Einbringens von Wärmeenergie in den Kleber, kann die erforderliche Energie mittels Licht bereitgestellt werden. Folglich wird
hierfür ein mitteis Licht aushärtbarer Kiebestoff benötigt.
In der WO 2011/02368 3A1 ist beispielsweise ein Verfahren zum Fügen von mindestens zwei Bauteilen offenbart unter Verwendung einer Klebstoffzusammensetzung, die als ein- oder zweikomponentiges Harzsystem ausgebildet ist, wobei mindestens eine der Komponenten ein lichtaktivierbares Additiv aufweist. Durch dieses Verfahren können begrenzte Fügebereiche gezielt durch Licht aktiviert werden, um über einen bereits aktivierten Fügebereich einen zweiten Fügebereich, der nicht aktiviert wurde und somit noch nicht ausgehärtet ist zu fixieren. Den zuvor beschriebenen Klebeverbindungen ist gemeinsam, dass diese.we- nigstens aus zwei Fügeteilen bestehen und einer dazwischenliegenden Klebeschicht. Für die Haftkraft (Adhäsion) sind insbesondere die Benetzung, die Wechselwirkung zwischen den Grenzflächen (Physisorption, Chemisorption) und letztlich der mechanische Formschluss entscheidend. Problematisch bei den zuvor beschriebenen Verfahren ist allerdings der Umstand, dass die Klebeflächen nach dem Zusammenkleben durch die Fügeteile verdeckt werden und es daher problematisch bis unmöglich ist, die Klebestelle im Hinblick auf Klebe- stoffmenge und Klebstoffverteilung und Austritt des Klebstoffes nach dem Fü- geprozess zu beurteilen. In der Regel ist die gesamte Fügefläche verdeckt und eine Beurteilung der Klebeverbindung ist schwierig. Im Stand der Technik ist vorgesehen nach einem Fügeprozess entweder eine aufwändige Kameraüberwachung mit hochwertigen Kameras bereitzustellen oder gar eine Sichtprüfung durch eine Person vorzunehmen, was bei einer Massenfertigung nicht möglich ist. Selbst bei auf- wendiger Sichtprüfung und hochwertiger Kameraüberwachung besteht das weitere Problem, dass häufig nur unzureichend beurteilt werden kann, ob die Klebepartner korrekt und gemäß den Prozessvorgaben miteinander verklebt wurden. Eine für diesen Prozess hilfreiche Größe ist die Klebstoffverteilung und der Klebstoffaustritt an den Grenzflächen.
Insbesondere wenn um die Klebeflächen herum eine umlaufende Klebestoff- wulst erzeugt werden soll, bedarf es aufwändiger Kamerasysteme um die Überprüfung und Beurteilung einer solchen Klebewulst durchzuführen. Besonders nachteilig ist die Überprüfung von z.B. dunklem Klebstoff auf schwarzem CFK. Generell sind bei Verwendung von dunklen Klebstoffen auf dunklen Untergründen oder umgekehrt Kontraste schwer zu filtern.
Weiterhin besteht das Problem, dass bei einigen Fertigungsverfahren, Anlagenbedingt kein Platz zur Installation eines Kamerasystems zur Verfügung steht, sodass eine gesonderte Prüfstation erforderlich ist. Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegen Erfindung, ein kostengünstiges und einfaches Verfahren zur optischen Überprüfung einer Klebestelle bereitzustellen, welches die besagten Nachteile überwindet.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur optischen Überprüfung einer Klebestelle gemäß Anspruch 1 gelöst. Grundgedanke ist dabei, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem als Klebestoff ein lumineszierender Klebestoff verwendet wird, der von einer Lichtquelle beleuchtet wird, um den lumineszierenden Klebestoff zur Lichtemission einer Wellenlänge λ1 anzuregen, um mittels einer im Wellenlängenbereich λ1 lichtsensitiven Kamera den lumineszierenden Klebestoff optisch zu erfassen. Auf diese Weise gelingt es, durch Anregung der lumineszierenden Wirkung des Klebstoffes einen Hell-/Dunkel-Kontrast zu erzielen, bei dem die Menge und/oder die Verteilung des Klebstoffes mittels einer kostengünstigen Hell- /Dunkel-Kontrast Kamera erfasst werden kann.
Insbesondere wird daher ein Verfahren zum optischen Überprüfung einer Kle- bestelle zweier mit einander verklebten oder zu verklebenden Bauteilen vorgeschlagen unter Verwendung eines lumineszierenden Klebestoffes, wobei bei dem Verfahren wenigstens die folgenden beiden Schritte ausgeführt werden:
Beleuchten der Klebestelle mit einer Lichtquelle zur Anregung des lumineszie-
renden Klebstoffes zur Lichtemission einer Wellenlänge λ1, sowie die optische Erfassung des lumineszierenden Klebstoffes mit einer im Wellenlängenbereich λ1 lichtsensitiven Kamera.
Mit Vorteil wird als lumineszierender Klebstoff ein lichtaushärbarer Klebstoff verwendet. Besonders bevorzugt wird ein. lic htaushärtbarer Klebstoff verwendet, der im Wellenlängenbereich der Lumineszenz-Lichtquelle, wie z.B. einer UV- Lichtquelle aushärtet. Hierdurch kann mittels einer einzigen Lichtquelle, der Klebstoff ausgehärtet und zur Lichtanregung angeregt v/erden. Es können dem Klebstoff auch entsprechend dem Wellenlängenbereich angepasste Additive beigemischt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird bei den Verfahren zur optischen Überprüfung der Klebestelle eine UV-Lichtquelle verwendet und weist der Klebstoff im Wellenlängenbereich der UV-Lichtquelle eine lumineszierende, vorzugsweise fluoreszierende Eigenschaft auf. So kann nach dem Verbinden der Bauteile, beziehungsweise der Fügeteile die Klebestelle (Fügestelle) mit der UV-Lampe beleuchtet und mittels einer einfachen und günstigen Kamera, welche eine Hell-/Dunkel Unterscheidung treffen kann, beurteilt werden. Ferner kann der austretende Klebstoff ebenfalls mittels der Hel!-/Dunke! Unterscheidung überprüft werden. Soll beispielsweise um die Stirnseite des ersten Bauteils herum beim Verkleben mit einem zweiten Bauteil eine umlaufende Klebstoffwulst zur Erhöhung der Stabilität ausgebildet werden, so wird durch Bestrahlung des Klebstoffs ein lichtemittierender Klebstoffring (die Klebstoffwulst) von der Kamera heller wahrgenommen, als die nicht mit Klebstoff versehene Umgebung. Grundsätzlich erscheint der Klebstoff in Folge seiner lumineszierenden Wirkung durch Bestrahlung mit UV-Licht so ausreichend hell, dass er deutlich in einem Kamerabild ersichtlich ist und auch als Kontrast vor einem dunklen Hintergrund wahrgenommen wird. Als verwendbare Kamera bietet sich zum Beispiel eine Kamera des Typs Cognex Checker an. Diese Kameras sind sehr günstig, kom-
pakt in der Bauweise und einfach in der Handhabung gegenüber den im Stand der Technik verwendeten hochwertigen Kamerasystemen, wie diese typischerweise in der Prozessüberwachung verwendeten werden. Besonders vorteilhaft kann das Verfahren zur optischen Überprüfung der Klebestelle im Fertigungs- Prozess (online) während des Aushärtevorganges mittels UV-Licht vorgenommen werden. Dies hat den Vorteil, dass eine nachfolgende Prüfstation entfallen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren so weitergebildet, dass mittels der iichtsensitiven Kamera eine optischen Erfassung und Überprüfung der Menge und/oder der Verteilung des lumineszierenden Klebestoffes erfolgen kann. Es ist daher insbesondere von Vorteil, wenn die optische Erfassung auch die Erfassung des seitlich aus den Klebeflächen austretenden lumineszierenden Klebstoffes umfasst. Soll zum Beispiel bestimmungsgemäß um die Stirnseite der Klebeflächen ein ringförmiger, umlaufender Klebewulst vorhanden sein, so kann mittels der lichtsensitiven Kamera festgestellt werden, ob ausreichend Kleber seitlich aus den Klebestellen so heraustritt, dass sich die ringförmige Klebewulst (gemäß einer gewünschte Soll-Verteilung) ausbildet.
In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt bei oder nach der optischen Erfassung der Ist-Menge und der Ist-Verteilung des lumi- neszierenden Klebestoffs ein Validierungsprozess, bei dem die optisch erfasste Ist-Menge und/oder Ist-Verteilung des lumineszierenden Klebstoffes in Bezug auf eine definierte Soll-Menge und/oder Soll-Verteilung des Klebstoffs bewertet wird und daraus ein Ergebnis gewinnbar ist, mit dem Gut-Teile und Ausschuss- Teilen ermittelbar sind. Das erfingungsgemäße Verfahren lässt sich vorteilhaft bei der Verklebung von Klebebolzen auf ein flächiges Kunststoffmaterial anwenden, so wie dies beispielsweise in Automobil-Applikationen benötigt wird.
So kann die Klebestelle des Klebebolzens, sobald die als Stirnfläche ausgebildete Klebefläche auf ein zweites Bauteil zum Beispiel eine CFK Kunststoffplatte
aufgeklebt wird, mittels des Überwachungs- und Validierungsprozesses überprüft werden, ob ausreichend lumineszierender Kleber seitlich aus der Stirnfläche austritt und um die Stimseitenkante des Bolzens eine Klebewulst ausgebildet wurde. In einer werter vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann ein transparentes Bauteil verendet werden. Dadurch kann die Position der lichtsensitiven Kamera so gewählt werden, dass das von dem lumineszierenden Klebstoff emittierte Licht durch das transparente Bauteil hindurch erfasst und/oder validiert wird. Hierzu ist notwendig, dass das transparente Bauteil transparent im Wellenlängenbereich der lumineszierenden Strahlung des lumineszierenden Klebstoffes ist.
Erfindungsgemäß kann beispielsweise ein transparentes CFK Material verwendet werden. Die Erfindung lässt sich daher in besonders guter Weise auf die Verklebung eines Klebebolzens mit einem transparenten CFK Plattenmaterial anwenden. Es besteht die Möglichkeit ein Kontrastbild der Verklebung durch das CFK-Plattenmaterial hindurch mittels einer lichtsensitiven Kamera optisch zu erfassen und zu validieren. Auf diese Weise kann sowohl die Verteilung des Klebers im Bereich der Klebestelle als auch der aus der Klebestelle seitlich aus- tretende Kleber erfasst und validiert werden
Bevorzugt wird als lichtsensitive Kamera eine Kamera verwendet, die ein Hell/Dunkel-Kontrast erfassen kann. Mittels einer Hell-/Dunkel Unterscheidung können Bereiche mit und ohne lumineszierenden Klebestoff unterschieden werden. Neben dem beschriebenen Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung ferner die Verwendung eines lichtaushärtbaren, lumineszierenden Klebstoffs zur optischen Erfassung, und/oder Validierung der Verteilung des Klebstoffs an einer Klebestelle vorzugsweise zweier miteinander verklebter Bauteile mittels einer Kamera.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben beziehungsweise werden diese nachstehend mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen: Fig.1 eine exemplarische Schnittansicht durch zwei miteinander zu verklebende Bauteile;
Fig.2 eine Ansicht ähnlich der in Figur 1 mit einem Kiebeauftrag;
Fig. 3 ein Verfahrensaufbau, bei dem die Klebestelle durch eine Lichtquelle beleuchtet wird und eine obere und untere Kamera ange- ordnet sind;
Fig. 4 eine schematisch Ansicht (von der Seite) auf die Klebestelle mit einer IST-Verteilung des Klebstoffs;
Fig. 5 eine schematisch Ansicht (von Oben) auf die Klebestelle mit einer
IST-Verteilung des Klebstoffs; Fig. 6 eine schematisch Ansicht ähnlich der Figur 4 (von der Seite) auf die Klebestelle mit einer anderen IST-Verteilung des Klebstoffs;
Fig. 7 eine schematisch Ansicht ähnlich Figur 5 (von Oben) auf die Klebestelle mit einer anderen IST-Verteilung des Klebstoffs;
Fig. 8 eine schematische IST-Verteilung des Klebstoffes durch die trans- parente CFK-Platte hindurch entsprechend der Figur 4 und 5 (von der Unterseite betrachtet).
Fig. 9 eine schematische IST-Verteilung des Klebstoffes durch die transparente CFK-Platte hindurch entsprechend der Figur 6 und 7 (von der Unterseite betrachtet). Figur 1 zeigt eine exemplarische Schnittansicht durch zwei miteinander zu verklebende Bauteile 20, 30. Das obere erste Bauteil 20 stellt ein Klebebolzen 20
dar. Der Klebebolzen 20 weist eine Stirnfläche 21 auf und Seitenfläche 22. Der Bolzen ist als zylinderförmiger Bolzen ausgebildet. An der Stirnfläche 21 sind Distanzelemente 24 angeordnet, um sicherzustellen, dass der Klebebolzen 20 beim Verkleben mit dem darunter angeordnetem zweiten Bauteil 30 nur bis zu einem definiertem Abstandmaß an die Klebeseite 31 des zweiten Bauteiles 30 angedrückt wird und sich dadurch eine gewünschte Kleberverteilung ergibt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt das zweite Bauteil 30 ein transparentes CFK Kunststoffmaterial dar. Transparent im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass der Kunststoff für das emittierte Licht der Wellenlänge λ1 des lumineszierenden Klebstoffs durchlässig ist.
In Figur 2 ist eine Ansicht ähnlich der in Figur 1 dargestellt, bei der im Bereich der Klebefläche 33 der Kunststoffplatte 30 und der Klebefläche 33 gegenüberliegenden Stirnfläche 21 des Bolzens 20 ein ringförmiger Klebeauftrag eines Klebestoffes 2 aufgebracht wurde. In Figur 3 ist ein Verfahrensaufbau dargestellt, bei dem die Klebestelle 1 durch eine Lichtquelle 10 beleuchtet wird. Ferner ist gezeigt, dass der Bolzen 20 mit der Kunststoffplatte 30 zusammengebracht wurde, so dass die Distanzelemente 24 auf der Klebefläche 33 aufsitzen. Der Klebstoff 2 wurde bestimmungsgemäß zwischen der Klebefläche 23 d.h. der Stirnseite 21 des Klebebolzens 2 und der Klebefläche 33 der Platte 30 verteilt, während seitlich Klebstoff 2 zwischen den Klebeflächen 23, 33 austritt. Folglich bildet der Klebstoff 2 umlaufend um die Stirnseitenkante 25 (wie in Figur 5 gezeigt) eine ringförmige Klebewulst 3 aus. Oberhalb der verklebten Bauteile 20, 30 befindet sich eine lichtsensitive Lichtkamera 1 1. Alternativ oder ergänzend kann, wie in Figur 3 weiter gezeigt, auf der Rückseite 32 des Bauteils 30 eine (weitere) lichtsensitive Kamera 11 angeordnet werden, um eine Bewertung der Klebestelle 1 durch das transparente CFK-Kunststoffmaterial hindurch vorzunehmen.
Die Figur 4 und die Figur 5 zeigen schematische Ansichten (von der Seite und von Oben auf die Oberseite 31 des Bauteils 30) einer gemäß einer SOLL- Verteilung ausgebildete IST-Verteilung des Klebstoffs 2 an der Klebestelle 1.
Die Figuren 6 und 7 zeigen schematische Ansichten ähnlich den Figuren 4 und
5 (von der Seite und von Oben auf die Oberseite 31 des Bauteils 30) einer IST- Verteilung des Klebstoffs 2 an der Klebestelle, die abweichend von einer SOLL- Verteilung ausgebildet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Klebestelle 1 mit einer UV-Lichtquelle 10 von Oben bestrahlt. Durch das Bestrahlen mit der Lichtquelle 10 wird der lumineszierenden Klebstoff 2 zur Uchtemission einer Wellenlänge λ1 angeregt. Mit einer oberhalb des Klebebolzens 20 angebrachten lichtsensitiven Lichtkamera 11 wird (wie bei- spielshaft in der Figur 5 und Figur 7 gezeigt) eine optische Erfassung des lumineszierenden Klebstoffs 2 mit einer im Wellenlängenbereich λ1 lichtsensitiven Kamera 11 vorgenommen.
In Figur 5 ist ersichtlich, dass die Klebeflächen 22, 33 vom Klebebolzen 20 verdeckt sind, während die lichtsensitive Kamera 11 die„hellere" Klebewulst 3 an der Stirnseitenkante 25 optisch erfassen kann. In dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel kann somit optisch die IST-Verteilung des lumineszierenden Klebstoffs der aus der Klebefläche 23, 33 ausgetreten ist, erfasst werden.
Die so erfasste IST-Verteilung des lumineszierenden Klebstoffes 2 kann in einem nachgeschalteten Validierungsprozess mit einer definierten SOLL- Verteilung verglichen und bewertet werden. Soll umfänglich und unterbrechungsfrei um die Stirnseitenkante 25 des Klebebolzens 20 eine Klebestoff- wulst 3 vorhanden sein, so würde die in Figur 5 dargestellte IST-Verteilung der SOLL-Verteilung entsprechen. Mit dem Ergebnis einer positiven Bewertung der Klebestelle 1. Anders gelagert wäre die optische Erfassung und Validierung nach den Figuren
6 und 7. Hier erfolgt die Erfassung des lumineszierenden Klebstoffs 2 in vergleichbarer Weise wie bei den zuvor beschriebenen Figuren 4 und 5 allerdings mit dem Ergebnis, dass die Klebewulst 3 unvollständig ausgebildet ist. In dem linken Bereich der Klebestelle 1 ist ersichtlich, dass keine Klebewulst 3 vorhan-
den ist. Femer findet sich zwischen den Klebeflächen eine Fehlstelle 4. Allerdings kann eine oberhalb des Klebebolzens 20 angeordnete lichtsensitive Kamera die in Figur 6 gezeigte Fehlstelle 4 nicht optisch erfassen, da diese von dem Klebebolzen 20 verdeckt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch dazu verwendet werden solche Fehlstellen 4 zu erfassen und zwar von einer wie in Figur 2 gezeigten, auf einer Rückseite 32 des Bauteils 30 positionierten Kamera 11. Im Folgenden wird hierzu auf die Figur 8 und die Figur 9 Bezug genommen.
Fehlstellen 4 sind Stellen, an denen unzureichende Mengen von Klebstoff 2 vorhanden sind. Da dort der lumineszierende Klebstoff 2 kein Licht emittiert, werden diese Stellen als dunkle Flecken von einer Hell/Dunkel-Kontrastkamera 11 wahrgenommen. In Figur 8 erkennt man die schematische IST-Verteilung des Klebstoffes 2 durch die transparente CFK-Platte 30 hindurch entsprechend der Figur 4 und 5 (von der Unterseite 32 her). In der Figur 9 sieht man schematisch die IST-Verteilung des Klebstoffes 2 durch die transparente CFK-Platte 30 hindurch entsprechend der Figur 6 und 7, wobei die Fehlstelle 4 detektiert wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann somit auch eine Erfassung und Validierung der Klebestelle 1 im verdeckten Bereich der Klebeflächen 22, 33 erfolgen.
Bezugszeichenliste:
1 Klebestelle
2 Klebstoff ( lumineszierender Klebstoff)
3 Klebewulst
4 Fehlstelle
10 Lichtquelle
11 Kamera
20 Erstes Bauteil
21 Stirnfläche
22 Seitenfläche
23 Klebefläche
24 Distanzelemente
25 Stirnseitenkante
30 Zweites Bauteil (Kunststoffplatte)
31 Klebeseite
32 Rückseite
33 Klebefläche
Claims
1. Verfahren zur optischen Überprüfung einer Klebestelle (1 ) und der Klebestoffverteilung und/oder des Austritts von Klebestoff (2) an zweier miteinander verklebter Bauteile (20, 30) mit korrespondierenden Klebeflächen (23, 33) unter Verwendung eines lumineszierenden Klebstoffes (2) mit wenigstens den folgenden Schritten:
- Beleuchten der Klebestelle (1 ) mit einer Lichtquelle (10), zur Anregung des lumineszierenden Klebestoff (2) zur Lichtemission einer Wellenlänge λ1,
- Optische Erfassung des lumineszierenden Klebstoff (2) mit einer im We!~ lenlängenbereich λ1 lichtsensitiven Kamera (11).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass, der lumi- neszierende Klebstoff (2) ein lichtaushärtbarer Klebstoff (2) darstellt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass, als Lichtquelle (10) eine UV-Lichtquelle verwendet wird und der Klebstoff (2) im Wellenlängenbereich der UV-Lichtquelle lumineszierende, vorzugsweise fluoreszierende Eigenschaften aufweist.
4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet dass, die optische Erfassung die Überprüfung der Menge und/oder der Verteilung des lumineszierenden Klebstoffs (2) durch eine Ncht- sensitive Kamera (11) umfasst.
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet dass, die optische Erfassung die Überprüfung der Menge und/oder der Verteilung des seitlich aus den Klebeflächen (23, 33) der Klebestelle (1) austretenden lumineszierenden Klebstoff (2) mittels einer lichtsensiti- ven Kamera (11) umfasst.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet dass, nach der optischen Erfassung der Menge und/oder der Verteilung des lumineszierenden Klebstoffs (2) ein Validierungsprozess stattfindet, bei dem die optisch erfasste Menge (IST-Menge) und/oder die Verteilung IST- Verteilung) des lumineszierenden Klebstoffs (2) in Bezug auf eine definierte SOLL-Menge und/oder SOLL-Verteilung des Klebstoffes (2) bewertet wird.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 6, wobei das erste Bauteil (20) ein Klebebolzen mit einer als Stirnfläche (21) ausgebildete Klebefläche (23) und mit einer zur Seitenfläche (22) ausgebildeten Stirnseitenkante (25) darstellt.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 7, wobei das zweite Bauteil (30) aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus einem transparentem Kunststoff, ausgebildet ist und wobei die Position der lichtsensitiven Kamera (11), so gewählt ist, dass das von dem lumineszierenden Klebe- stoff (2) durch das transparente Bauteile (30) hindurch emittierte Licht optisch erfasst wird.
9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet dass, eine Hell/Dunkel-sensitive Kamara (11) bei der optischen Erfassung der Klebstoffverteilung verwendet wird, die mittels einer Hell/Dunkel Unterscheidung Bereiche mit und ohne lumineszierenden Klebestoff (2), vorzugsweise eine seitlich aus den Klebefiächen (23, 33) austretende Klebewulst (3) erfassen kann.
10. Verwendung eines lichtaushärtbaren, lumineszierenden Klebstoffes (2) zur optische Erfassung und/oder Validierung der Menge und/oder Verteilung des Klebestoffes (2) an einer Klebestelle (1) zweier miteinander verklebter Bauteile (20, 30) mittels einer Kamera (11).
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