WO2016135158A1 - Verfahren und system zum überwachen von prozessen in einer thermischen prozesskammer - Google Patents

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WO2016135158A1
WO2016135158A1 PCT/EP2016/053798 EP2016053798W WO2016135158A1 WO 2016135158 A1 WO2016135158 A1 WO 2016135158A1 EP 2016053798 W EP2016053798 W EP 2016053798W WO 2016135158 A1 WO2016135158 A1 WO 2016135158A1
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WO
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camera
process chamber
thermal
container
sensor
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Application number
PCT/EP2016/053798
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Paul Bußkamp
Ivo-Fabian Neumann
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Publication date
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/55—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor with provision for heating or cooling, e.g. in aircraft
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/51—Housings
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes
    • G—PHYSICS
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    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B2217/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B2217/002—Details of arrangement of components in or on camera body
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B42/00—Obtaining records using waves other than optical waves; Visualisation of such records by using optical means

Definitions

  • the present patent application relates to a method and a system for monitoring processes in a thermal process chamber, such as in an oven, in particular a continuous furnace, a dryer or an autoclave.
  • Thermal process chambers such as ovens, in particular continuous ovens, dryers or autoclaves, are used in a wide variety of application areas to heat objects in order to cause certain thermal processes in or on the objects.
  • furnaces are used to burn in primers and paints.
  • the heat generated for these processes can be used in the secondary benefit for other processes, such as the curing of adhesives.
  • the objects may be, for example, body shells for vehicles.
  • the objects are conveyed by a conveyor along a predetermined conveying path through the thermal processing chamber, such as by means of a conveyor belt.
  • the conveying path runs from an inlet of the thermal process chamber to an exit of the thermal process chamber, so that the object is typically initially moved through the entrance into the thermal process chamber during a passage along the conveying path , is heated there and is moved out of the thermal process chamber at the end of the delivery path through the exit, so that it subsequently cools again.
  • the process chamber is heated by means of at least one suitable heating device, for example by means of hot air nozzles or other suitable means.
  • process parameters can generally be influenced by means of a suitable control of the heating device and possibly of the conveying device, for example by specifying the conveying speed with which the objects are moved by means of the conveying device, and / or by specifying the heating power of the heating device.
  • the process parameters may depend, for example, on the materials of which the objects are formed, on the shape of the objects, in some cases even on the orientation of the heating device to the objects, in particular when using hot air nozzles as a heating device.
  • unwanted stresses or shifts between different parts of the objects can be caused in the object, especially if the object is heated locally unevenly or if that
  • ⁇ problem Object made of different materials with different thermal Expansion coefficient is formed (so-called ⁇ problem).
  • ⁇ problem Object made of different materials with different thermal Expansion coefficient
  • Simulations based on numerical simulations to optimize the process parameters have not yet been satisfactory.
  • a major difficulty is to grasp the actual process flows as accurately as possible in order to be able to adapt the models used for the numerical simulations to the processes.
  • At least one camera receives at least one camera adapted to the particular application spectrally receptive (image) sensor, at least one control unit and at least one energy storage for supplying the at least one camera with electrical
  • the at least one camera has at least one thermally insulating container, that is, for example, a container with a thermal insulation, as described in more detail below.
  • the at least one sensor, the at least one control unit and the at least one energy store are arranged within the at least one thermally insulating container.
  • each includes a sensor, a control unit and an energy storage, which are each typically included together in a thermally insulating container of the respective camera.
  • the at least one camera is located completely within the process chamber during the recording of the at least one image, in particular, therefore, the at least one thermally insulating container with all the components of the camera contained therein is located completely within the process chamber.
  • the camera has a sufficient heat protection through the thermally insulating container (and possibly further measures, see below) and also due to the arrangement of the sensor, the control unit and the energy storage and possibly other components, such as Data storage and / or a radio module, see below), represents a self-sufficient system.
  • the at least one camera arranged in the process chamber is arranged with connecting devices, such as data lines and / or media lines which emanate from the at least one container and out of the process chamber, with devices arranged outside the thermal process chamber (such as, for example) Evaluation unit or a coolant system) to connect.
  • the at least one thermally insulating container is thus (at least during the implementation of the method) typically completely closed all around and hermetically sealed.
  • the at least one camera in contrast to about Be arranged outside the process chamber cameras, particularly precise and flexible to be monitored in each case to be monitored areas within the process chamber.
  • at least one object is arranged in the thermal process chamber, in whose men and / or run on the surface of thermal processes and on the example, one or more of the at least one camera can be aligned.
  • thermal process chamber is for example an autoclave, a dryer or an oven, such as in particular a continuous furnace, in question.
  • the at least one object can be moved by means of a conveying device along a conveying path through the process chamber.
  • a conveying device along a conveying path through the process chamber.
  • a plurality of objects in a row are moved one behind the other along the conveying path through the process chamber.
  • the at least one camera is moved along the conveying path through the process chamber.
  • the movement of the camera can be effected by means of the mentioned conveying device of the continuous furnace.
  • the camera can be attached directly to the conveyor.
  • the camera is attached to the object itself or possibly to the conveyor device.
  • a mounting aid such as a tripod, can be used, wherein the mounting tool is configured correspondingly heat-resistant. It is also possible to position the camera stationarily in a specific area of the furnace, for example in order to monitor a constant component area of different or constant individual components in the case of a continuous furnace.
  • at least one image is recorded with the at least one camera in the thermal process chamber.
  • the camera can capture a single (single) image or sequences of multiple (single) images or one or more video recordings
  • the image or video recording (s) and the movement of the at least one camera typically take place simultaneously. It can be provided that the alignment between the camera and the object is maintained unchanged.
  • the spectrally receptive sensor of at least one camera adapted for the respective application can be sensitive to light in the visible spectral range, for example to record color images, black-and-white images or grayscale images. Additionally or alternatively, the sensor of at least one camera, for example, be sensitive to light in the non-visible infrared spectral range for taking infrared images.
  • the camera in question is then an infrared camera.
  • the heating behavior of the object to be monitored for example a body or other components
  • settings can be made on the furnace and / or detailed and actual heating data can be generated for simulations.
  • a component-accompanying and gap-free optical monitoring of processes taking place in the thermal process chamber is made possible.
  • the camera on particularly critical, sensitive or difficult to access components or areas of the object
  • the at least one camera of the proposed method or of the proposed system may be a single camera or else several cameras.
  • the cameras can work together or the
  • the camera and the object can be moved simultaneously and at the same speed and direction along the conveying path through the process chamber. It is possible, an alignment of the camera relative to the object while the camera and the object are moved through the process chamber to maintain, so that it is possible to record from a consistent perspective, multiple images, image sequences or video recordings of a fixed predetermined area to create.
  • all cameras may be aligned to the same area, for example, from different perspectives on the same area or on different areas.
  • one or more of the cameras may be directed to each object. It can therefore be provided that in the at least one image, the object is completely or at least partially (ie, a portion of the object) is displayed. For this purpose, the camera is aligned accordingly on the object or on a part of the object to be monitored. It is also possible that in the at least one image additionally or alternatively to the
  • Object is a plant component of the process chamber, for example, the continuous furnace, for example, a component of the conveying device, a heater or an inner wall of the process chamber, completely or at least partially mapped.
  • the camera is targeted to the respectively to be monitored area or partial area of the respective
  • the camera may include a radio module and / or a data memory.
  • the camera also includes a camera optics, with which the area to be monitored can be imaged on the sensor.
  • the camera is equipped with suitable heat protection.
  • all heat-sensitive components can each be thermally insulated or housed in the thermally insulating container (or housing) of the camera. An example of such a container will be described below.
  • the sensor which can be embodied for example as a CCD sensor or as a CMOS sensor, image data are generated which contain image information of the at least one image.
  • the radio module is driven to emit radio signals.
  • the image data itself and / or information derived from the image data by means of the control unit can be coded.
  • the (possibly pre-processed) image data in the said data memory if any, such as an SD card, is stored. Then these data could be read out of the memory, for example, following the procedure and evaluated.
  • a temperature in the process chamber for example, the continuous furnace is, for example, at least 100 ° C or at least 150 ° C, for example, about 200 ° C or 250 ° C or more, depending on the desired (thermal) processes.
  • the duration of the residence of the object in the process chamber or the duration of a passage of the object through the process chamber may take one hour or more. Accordingly, the duration of the stay of the camera in the process chamber or the duration of a passage of the camera through the process chamber for an hour or more. As previously described, as the camera is moved along with the object through the process chamber, the run for both typically takes the same amount of time.
  • a heat protection for the camera is required, which is suitable for protecting particularly heat-sensitive components of the camera against overheating during the temperature control, that is, while the camera is in the heated process chamber.
  • This heat protection comprises in particular a thermal insulation of the camera by the thermally insulating container (or housing), which thus has, for example, thermally insulated outer walls.
  • the outer walls can be designed, for example, double-walled, the interstices evacuated, for example, or can be filled with a thermally insulating material. In the case that the spaces between the double-walled outer walls are evacuated, there is a vacuum in the interstices.
  • inner and / or outer surfaces of the outer walls may be mirrored.
  • the container may have an outer thermal insulating layer and / or a temperature-resistant mechanical protective layer.
  • the thermal insulation of the container can thus comprise a conductive, a convective thermal insulation and the reflection of thermal radiation.
  • the thermally insulating container as a Dewar ie as an evacuated insulating vessel having double-walled outer walls, wherein the spaces are evacuated in the outer walls, so that there is a vacuum in the interstices
  • the heat protection of the camera can be achieved in addition to the thermal insulation by a large thermal mass of the camera within the thermally insulated be supplemented the container.
  • a large thermal mass of the camera within the thermally insulated be supplemented the container.
  • heat which penetrates into the container despite the thermal insulation can be absorbed, so that the temperature increase in the container is greatly slowed down.
  • the thermal mass can be dimensioned such that an excess of a limit temperature of the temperature-sensitive components of the camera is avoided.
  • a solid, passive or liquid cooling medium and possibly a memory for the cooling medium within the thermal be arranged insulating container whereby on the one hand a compact construction of the camera is made possible and on the other hand, a particularly effective heat protection is achieved.
  • the cooling medium or the storage for the cooling medium may in turn have an interior in which the above-mentioned heat-sensitive components of the camera can be accommodated, which are then surrounded as far as possible by the cooling medium and possibly the insulating outer walls of the container of the camera.
  • the cooling medium while the camera is arranged in the process chamber, that is, for example, during the passage of the camera through the process chamber, heat from the environment of the camera, so that a temperature increase, especially the heat-sensitive components of the camera during the furnace transit due to the large thermal mass of the
  • Cooling medium is slowed down. If the storage for the cooling medium, as described above, disposed within the thermally insulating container or housing, then the cooling medium preferably remains during the entire furnace throughput in the memory for the cooling medium and possibly also in the container. Thus, while the camera is in the process chamber or during the passage of the camera through the camera, it does not find any Exchange of the cooling medium instead, so this remains during this time completely in the memory for the cooling medium.
  • the amount of heat absorbable by means of the (possibly previously cooled down) cooling medium is dimensioned such that a sufficient cooling of the heat-sensitive components over the entire process duration (ie the duration of a furnace passage) is ensured.
  • the cooling medium from outside the process chamber to the camera.
  • electrical and / or media-carrying connecting lines between the camera and other components outside the process chamber such as external voltage sources, control and monitoring units and external refrigerant sources, can be dispensed with.
  • a passage of the camera through the process chamber is substantially simplified.
  • the outer walls of the thermally insulating container may have at least one opening through which visible and / or invisible (for example, infrared) light can pass.
  • This at least one opening can be closed, for example, by at least one light-transmitting element, which can be formed, for example, from an insulating glass.
  • the memory for the cooling medium has at least one corresponding opening, which is arranged overlapping with the at least one opening of the container (in each case).
  • Light entering through this opening (s) can be directed onto the sensor of the camera and optionally focused by means of the camera optics, which may comprise, for example, one or more lenses, such as a lens and / or an eyepiece.
  • the thermally insulated housing ie the thermally insulating container
  • the camera may also have an externally attached to the housing (ie on the container) attachment, which is preferably arranged on the opening of the camera container described above and the at least one mirror or at least one Endoscope or a combination of both can.
  • the at least one mirror is preferably tiltable or rotatably mounted in a correspondingly formed bearing.
  • the at least one endoscope preferably includes glass fibers and is thus flexible and flexible. The endoscope can protrude into the interior of the container and possibly into the interior of the storage for the cooling medium, wherein it passes through the above-mentioned openings.
  • the mirror and / or the endoscope are each designed to direct light from an area outside the container or housing in its interior as well as in the opposite direction.
  • the light emanates from an area to be monitored and imaged on the object or a component of the process chamber, is directed by means of the mirror and / or the endoscope to the above-described opening of the camera container (as well as possibly the opening of the storage for the cooling medium) is passed through said opening (s) and then, for example by means of the camera optics, is directed onto the sensor of the camera and possibly focused.
  • the area to be monitored is typically imaged on the sensor to obtain a sharp image of the area.
  • the camera may also include one or more light sources or lamps.
  • a light source of the camera can be set up to generate light that is suitable in particular for non-contact measuring methods, such as, for example, laser light or strip light.
  • a light source of the camera can be arranged, for example, in the thermally insulated container.
  • light emitted by the light source can leave the container, for example, through the above-mentioned opening (s) and be continued, for example, by means of the mirror and / or the at least one endoscope of the attachment or by means of an independent light guide or endoscope and, for example, targeted be directed to the area to be monitored.
  • an endoscope it is possible for an endoscope to be used exclusively for coupling the light from the light source out of the container. is seen.
  • another endoscope for coupling light into the container can be used to the sensor. It can also be done both through the light guides of a single endoscope, as explained in more detail below, see also Figs. 2A and 3. It may also be one or more externally attached to the container heat resistant
  • Lamps are provided with or with which the area to be monitored can be specifically illuminated.
  • the at least one external lamp may include its own accumulator, which may be equipped with its own thermal insulation.
  • the system proposed here for monitoring processes in a process chamber comprises a camera of the type described above, which therefore usually has a suitable heat protection, preferably with a thermally insulating container or housing, preferably all heat-sensitive Components of the camera, such as the sensor, the electronic control unit, if necessary, the radio module and the energy storage within the thermally insulated
  • the heat protection of the camera can in particular also have the above-described memory for the cooling medium.
  • the system is thus suitable for carrying out the method proposed here, and in particular can also be designed to carry out the described specific embodiments of the method.
  • further developments of the system or the camera described below further developments of the proposed method result in a corresponding manner.
  • the camera of the proposed system can be designed as described in connection with the proposed method.
  • the system may also include the process chamber, which may be, for example, an oven, in particular a continuous furnace, a dryer or an autoclave.
  • the process chamber may further comprise a conveying device and / or a heating device, as already described. wrote.
  • the system may further include a control unit.
  • the control unit may be connected to the at least one camera via a data link (eg, wireless or wired) to receive signals from the at least one camera.
  • the control unit may comprise a radio receiver (preferably arranged outside the process chamber) with which the radio signals transmitted by the radio transmitter of the camera (s) can be received and converted into (electrical or optical) signals.
  • the control unit may further comprise an electronic evaluation unit for evaluating these (electrical or optical) signals.
  • the image data itself and / or information derived from the image data can be coded by means of the control unit of the respective camera.
  • the control unit may also include a monitor for visually displaying the images captured by the camera. For example, it can be provided that images of the camera transmitted by radio with the monitor are displayed as a real-time monitoring video (s). Based on the images shown on the monitor, the orientation of the camera to the object can also be controlled and possibly changed. This can be done before the passage of the camera through the process chamber.
  • the image data transmission can be carried out by cable or by radio transmission. While the camera is in the process chamber, for example during transit, the data generated by means of the camera can be transmitted by radio, for example. But it can also be dispensed with such a data transfer.
  • the image data and possibly further data can be stored on a data memory of the camera and then read out when the camera is again outside the process chamber.
  • the control unit may further comprise a control unit for controlling the heating device and / or possibly the conveying device.
  • the conveying device and / or the heating device can be actuated on the basis of the information obtained by means of the camera in order to set and optionally modify control parameters of the process chamber, such as the furnace, the continuous furnace, the dryer or autoclave, such as, for example Heating power of the heating device or the conveying speed of the conveyor the device.
  • the heating device comprises, for example, one or more hot-air nozzles whose orientation to the object or to the conveying path can be variably adjusted by means of a correspondingly motorized drive of the heating device, it is also possible for this drive to be activated by means of the control unit of the control unit, these
  • one or more measuring marks which typically uniquely mark a location point on the object
  • one or more measuring scales or combinations can be provided on the object and / or on a component of the process chamber to be monitored be attached thereto, so that move at least one or more of them with changes in length or displacements of the object (or the component to be monitored) with the object (or the component) with or move relative to each other.
  • the measuring marks and / or the measuring scales are arranged on the object or on the component in such a way that they are detected by the camera when the at least one image is taken and can then be recognized in the image.
  • the magnitude of a displacement of a measurement mark can be read directly on a measurement scale, if the displacement of the measurement mark has taken place along this measurement scale.
  • changes in length and / or displacements in one two or three spatial directions can be measured independently of one another.
  • the camera extensometers such as strain sensors, can be used.
  • thermal bonding methods for example, it is possible by means of the camera to optically detect and detect the detachment of adhesive beads from the substrate or from the object.
  • the changes in length and displacements of the object can advantageously also be detected and measured by means of automatic image processing of the images, for example by automatic detection and automatic tracking of edges in the images, for example by means of Measuring marks and / or measuring scales.
  • the automatic image processing can for example be done directly by means of the control unit of the camera or else by the said evaluation unit of the control unit.
  • the time at which a measured change in length or a measured relative displacement reaches or exceeds a predetermined threshold can be determined exactly. Again, this can be done by means of said automatic image processing.
  • the control parameters of the process chamber can be adapted and optimized particularly accurately and promptly on the basis of the measured length changes and relative displacements and the possibly associated points in time of threshold value exceedances. This can also be done automatically by means of the control unit using its control unit.
  • thermal processes which can be monitored by the proposed method and system are the baking of a layer applied to the object, in particular a primer or a lacquer, and the curing of an adhesive applied to the object.
  • the object may be a body shell of a vehicle or one or more parts of such a body shell, which are glued together, for example. It is also possible that several processes run simultaneously during a furnace run. For example, a primer and / or a
  • Varnish be burned and at the same time parts of the body are glued together.
  • a thermal process is also the brazing, in particular the reflow soldering, called components, for example, of electronic components on a microchip.
  • At least one object is arranged in a thermal process chamber.
  • thermal processes which are monitored by the method proposed here for
  • an object can be machined or made by adhering parts of the object together by curing an adhesive in a thermal process chamber.
  • the object may be, for example, a body or body shell of a vehicle.
  • other thermal processes can take place, such as the baking of a primer and / or a lacquer in a surface of the object.
  • FIGS. 1 to 4C show:
  • FIG. 1 shows a vertical section through a system of a proposed type for monitoring thermal processes in a continuous furnace
  • FIG. 2A shows a section through a camera of a system proposed here type with an endoscope attachment
  • FIG. 2B shows a section through a camera of a system proposed here type with a mirror attachment
  • FIG. 3 is a perspective view of a portion of an object to be monitored from which an image is captured with the camera shown in FIG. 2A, and FIG
  • FIGS. 4A-4C are various views of a camera of a system proposed here.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a system 1 of a type proposed here. It comprises a thermal process chamber 2, which in this example is a continuous furnace 2.
  • the continuous furnace 2 has an interior space 3 which is heated by heating means 4 designed as hot air nozzles.
  • the thermal process chamber 2, in this example thus the continuous furnace 2 also comprises a conveying device 5 designed as a conveyor belt, which is set up to convey objects 6 along a conveying path 7 (symbolized here by an arrow) through the interior 3 of the continuous furnace 2.
  • the objects 6, which in the present case are, for example, bodyshells for automobiles, are moved in succession from an entrance 8 of the interior 3 to an exit 9 of the interior 3.
  • the system 1 also includes a plurality of cameras 10, which by means of
  • Conveying device 5 are moved together with the objects 6 along the conveying path 7 through the interior 3 of the continuous furnace 2. Some of the cameras 10 are attached directly to the conveyor 5, others are attached to the objects 6 themselves. (The fasteners 40 used for this purpose are shown in more detail in Figures 2A and 2B and described in more detail below.) With the cameras 10, while they are moved through the interior, respectively continuous video recordings of the objects 6 and the conveyor 5 are generated. (In principle, it would also be possible to use the cameras 10 to generate only single frames.) The orientations of the cameras 10 relative to the respective objects 6 and the
  • Conveyor 5 maintained unchanged, so that the images are each generated from consistent perspectives.
  • Several of the cameras 10 are aimed at some of the objects 6 to monitor different areas of the object 10, for example those which are particularly sensitive or particularly critical to the result to be achieved.
  • FIGS. 2A and 2B one of the cameras 10 of the system 1 shown in FIG. 1 is shown in greater detail. The camera 10 shown in FIG.
  • a spectrally receptive sensor 11 for example a CMOS or CCD sensor
  • a camera optics 12 with which the area to be monitored can be imaged on the sensor 11 an electronic control unit 13, an energy storage 14 for supplying the camera 10 with electrical energy, a radio module 15 with an antenna 18 and a data memory 16 for medium of the sensor 11 generated image data and possibly other data, which have been obtained by means of the control unit 13 from the image data.
  • the sensor 11 may be sensitive to infrared light, for example, so that the camera 10, which is then designed as an infrared camera, can observe and monitor the heating behavior of the respective object.
  • the visible light sensor 11 may be sensitive to monitoring in the visible frequency range.
  • the image data of the (video) image of the respectively monitored area generated by means of the sensor 11 are preprocessed by means of the control unit 13 and forwarded to the radio module 15, which emits radio signals in which the image data itself are coded.
  • the image data are stored by means of the data memory 16 and are thus also available for further analyzes after the furnace has been passed through.
  • the temperature in the interior 3 of the continuous furnace 2 is presently 200 ° C, for example.
  • the duration of a pass lasts, for example, one hour for each of the objects 6 and each of the cameras.
  • the camera 10 has a container 17 with thermally insulating outer walls 19.
  • the outer walls 19 are designed doppelwanding and have evacuated spaces 20.
  • the container 17 is thus designed as a Dewar.
  • the camera 10 has a reservoir 21 for a cooling medium 22 within the container 17, wherein the heat-sensitive components of the camera are accommodated in an interior space 29 of the storage medium 21 for the cooling medium 22.
  • the cooling medium 22 is cooled before the furnace is passed through the camera 10 and remains during the entire furnace Transit completely in the memory 21, so that during the furnace passage of the camera 10 no replacement of the coolant 22 takes place.
  • On a cable connection of the camera 10 with external media or energy sources can thus be completely dispensed with.
  • the outer walls 19 of the thermally insulated container 17 have an opening 23.
  • the memory 21 also has a corresponding opening 24, which overlaps with the opening 23, so that light can enter through these openings 23, 24 and can be imaged onto the sensor 11 by means of the camera optics 12.
  • the description of the camera 10 shown in FIG. 2A also applies correspondingly to the camera 10 shown in FIG. 2B.
  • the cameras differ in the design of the camera optics 12, in the attachments 25 as well as in the light sources 26 of the cameras 10.
  • the attachment 24 of the camera 10 shown in FIG. 2A has a flexible endoscope 27.
  • the endoscope 27 includes glass fibers 28 which extend within a sleeve of the endoscope 27 from a front end 30 to a rear end 31 of the endoscope 27.
  • the endoscope 27 passes through the
  • the endoscope 27 comprises two separate optical channels 32, 33.
  • the glass fibers 28 of the first channel 32 are connected to the camera optics 12 via a first part 32 of the rear end 31, so that light coming from a region to be monitored and imaged goes out (see also Figure 3), is passed through the glass fibers 28 of the first channel 32 to the camera lens 12 and is directed by this on the sensor 11 to the sensor 11.
  • the glass fibers 28 of the second channel 33 are connected to the light source 26 via a second part 32 of the rear end 31 of the endoscope 27, so that the light emitted by the light source 26 passes through the glass fibers 28 of the second channel 33 to the front end 30 of the endoscope 27 is guided and from there to the area to be monitored in order to illuminate this (see Figure 3).
  • the two openings 23, 24 are closed by a transparent element 34 formed from an insulating glass, which comprises two glass panes 35, which enclose an evacuated space between the panes 36 between them.
  • the element 34 could also be formed by a simple double glazing.
  • the element 34 or the glass panes 35 should block IR radiation in order to avoid damage to the sensor 11.
  • the attachment 25 comprises in this embodiment, a mirror 37 which is rotatably supported by means of a pivot bearing 38 of the attachment 25. By changing the tilting position of the mirror 37 (see double arrow in Fig. 2B), the camera 10 can be monitored on each
  • Be aligned area Light emanating from the area to be monitored is then reflected and deflected by the mirror 37 so that the light enters the interior 29 of the camera 10 through the openings 23, 24 and strikes the camera optics 12 there.
  • this comprises collecting lenses 39, which cover the area to be monitored on the
  • the light source 26 of the camera 10 shown in Figure 2B is disposed outside of the housing 17 and in turn designed heat-resistant and pivotable. It is powered by means of a likewise arranged outside the housing 17 and provided with its own thermal insulation accumulator 39 with electrical energy. In principle, however, it would also be possible to supply the light source 26 via the energy source 14 arranged in the container 17, for example via a wiring passing through intermediate walls.
  • the cameras 10 shown in FIGS. 2A and 2B each comprise a heat-resistant fastening means 40, which is designed to mechanically fasten the camera 10, for example, to the object 5 to be monitored itself or to the conveying device 6 of the continuous furnace 2.
  • the fastening means 20 is configured in the form of a stand and comprises a plurality of longitudinal members 41, which are connected to each other via lockable hinges 42. A first end 43 of the fastener is connected via a further pivot 42 with the container 17 of the camera. At a lower end 44, the fastening means 40 has a foot 45, which in the present case is designed, for example, as a clamping device.
  • FIG. 3 shows a region 46 to be monitored, which is formed by one of the objects 6 shown in FIG. Within this range, the object 6, which may be, for example, a part of a body shell of a vehicle, comprises a first component 47 and a second component 48.
  • the first component 47 has on its surface an outer layer 49, which may be given by a primer or a lacquer and which is burned during the passage through the continuous furnace in the surface of the first member 47.
  • an intermediate layer 50 of an adhesive which is arranged between the first and the second component 47, 48, is cured in order to materially connect the first component 47 to the second component 48.
  • the two components 47, 48 may each be formed from a sheet having a thickness of about 1.5 mm to 3.5 mm, the outer layer and the intermediate layer may each have a thickness of about 0.8 mm.
  • two measurement scales 51 oriented substantially perpendicular to one another are fastened to the first component 47, and a plurality of measurement marks 52 are secured to the second component 48, which can be recognized in the recorded image of this region 46
  • the measurement scales 51 and the measurement marks 52 together form a two-dimensional extensometer 53.
  • the magnitude of occurring displacements of the measurement marks 52 can be read directly on the measurement scale 51, when the displacement of the measurement mark 52 along this measurement scale 51 has taken place.
  • these measurements are carried out, for example, by automatic image processing, which includes, for example, automatic detection and tracking of edges of the measuring scale 51 and the measuring marks 52 in the images.
  • this image processing also the time is determined, in which a measured change in length or a measured relative displacement each associated
  • Threshold reached or exceeded The described automatic image processing can be carried out, for example, directly by means of the control unit 13 of the respective camera 10 which detects the area 46.
  • the determined measured values of the changes in length and / or displacements can then, possibly together with the time of a
  • Threshold exceeded stored in the data memory 16 of the camera for a subsequent further evaluation.
  • these data it is also possible for these data to be transmitted by means of the radio module 15.
  • the system 1 comprises a control unit 54 having a radio receiver 55 which receives the radio signals of the cameras 10 and converts them into electrical signals, and an evaluation unit 56 for evaluating the data transmitted by the radio signals.
  • this evaluation unit 56 (alternatively or in addition to the control units 13 of the cameras
  • control unit further comprises a monitor 57, on which the transmitted image data of the video recordings as well as the results of the measurements described in FIG.
  • the orientation of the cameras 10 to the respective object 6 can be set, for example, even before the passage of the respective object 6. This can also be done by means of a wired image data transmission.
  • the control unit also comprises a control unit 58 which is set up to control the continuous furnace 2 on the basis of the information obtained by means of the cameras 10, in particular the results of the measurements of the changes in length, the displacements and, if appropriate, the above-mentioned time points of threshold excesses.
  • the control unit 58 is arranged to control the heating means 4 and the conveying device 5 of the continuous furnace 2.
  • control parameters of the continuous furnace 2 can be adjusted by means of the control unit and optionally changed.
  • controllable drives 60 of the heating means 4 with which the orientations of Heating means 4 can be set variably to the conveying path 7, and a controllable drive 59 of the conveying device 5 is connected.
  • the heating power and the orientation of the heating means 5 as well as the conveying speed of the conveying device 5 can be changed by the control unit 58 as required.
  • a heating power of one of the heating means can be reduced or increased, an orientation of one of the heating means (for example of the heating means oriented to the respective object) changed and / or a conveying speed reduced or increased ,
  • FIGS. 4A to 4C A further exemplary embodiment of a camera 10 of a system of a type proposed here is shown schematically in FIGS. 4A to 4C.
  • FIGS. 4A to 4D show the camera 10 in different views, wherein in each case different details or elements of the camera are not or only partially shown.
  • the camera 10 is similar to the embodiment shown in FIGS. 2A and 3, so that the following description focuses primarily on the differences from the example shown in FIGS. 2A and 3.
  • the container 17 of the example shown in FIGS. 4A to 4C comprises an outer-mirrored and coated with a mechanical protective layer and optionally with a thermally insulating layer (not shown)
  • the closure element 61 has an external data interface 63 (for example, an HDM I interface) of the camera 10.
  • the data interface 63 can be closed with a thermally insulating closure element 62, which can be designed, for example, as a cap or as a stopper.
  • the closure element 62 of the data interface 63 then preferably ends flush with the closure element 61 of the dewar of the container 17.
  • the data interface 63 passes through the closure element 61 and is connected to an electronic control unit 13 and a data memory 16 of the camera 10 designed as an SD card, so that via the interface 63 For example, image data can be read from the data memory 16 or a programming or setting of the electronic control unit 13 can be changed.
  • the closure member 61 may be formed for example of PTFE or other temperature-resistant and thermally insulating material.
  • the container 17 is preferably formed at least partially of radio-permeable materials.
  • the encrypting element 62 may be formed of a material that is transmissive to radio signals. It is also possible that the data interface 63 is designed as an antenna of a radio module of the camera 10 or includes such.
  • the camera 10 further comprises an attachment 25 with an endoscope 27 (shown only in FIGS. 4A and 4B), with the light coming from outside (for example from a region to be monitored) via optical fiber onto a light-sensitive sensor 11 of the camera 10 in the interior 29 the container 17 passes, wherein the light passes through a front of the sensor 11 arranged and with an adapter (C-mount) 64 held camera optics 12 (eyepiece), see Figure 4A.
  • the endoscope 27 has a thermal decoupling at an opening 67 of the closure element (see FIG. 4C) through which the endoscope 27 passes through the closure element 61 in order to reduce thermal heat conduction into the interior 29 of the container 17.
  • the camera 10 has similar to the embodiment shown in Figure 2A, 25 (not shown in Figures 4A to 4C) light source in the interior
  • the camera 10 has a heat-resistant fastening means 40, which comprises, for example, a fastening element 65 formed of aluminum, which is designed as a profile, for example, and which has an intermediate element 66, which, for example, is made of a heat-resistant and thermally insulating material, for example of a plastic such as PTFE, is formed with an Au burnseite the container 17 is firmly connected.
  • a heat-resistant fastening means 40 which comprises, for example, a fastening element 65 formed of aluminum, which is designed as a profile, for example, and which has an intermediate element 66, which, for example, is made of a heat-resistant and thermally insulating material, for example of a plastic such as PTFE, is formed with an Au burnseite the container 17 is firmly connected.

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Abstract

Die Erfindung betrifft unter anderem ein Verfahren zum Überwachen von Prozessen in einer thermischen Prozesskammer mittels einer Kamera, wobei mit der einen Kamera ein Bild aufgenommen wird, wobei die eine Kamera einen Sensor, eine Steuereinheit und einen Energiespeicher zur Versorgung der einen Kamera mit elektrischer Energie umfasst. Vorgesehen ist, dass die Kamera einen thermisch isolierenden Behälter aufweist, wobei der Sensor, die Steuereinheit und der Energiespeicher innerhalb des thermisch isolierenden Behälters angeordnet sind und wobei die Kamera während des Aufnehmens des Bildes sich vollständig innerhalb der Prozesskammer befindet.

Description

Verfahren und System zum Überwachen von Prozessen in einer thermischen Prozesskammer
Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Verfahren und ein System zum Überwachen von Prozessen in einer thermischen Prozesskammer, wie beispielsweise in einem Ofen, insbesondere einem Durchlaufofen, einem Trockner oder einem Autoklaven.
Thermische Prozesskammern, wie etwa Öfen, insbesondere Durchlauföfen, Trockner oder Autoklaven, werden in den unterschiedlichsten Anwendungsgebieten dazu verwendet, Objekte zu erwärmen, um in oder auf den Objekten bestimmte thermische Prozesse hervorzurufen. Beispielsweise werden in der Automobilindustrie Durch lauf Öfen zum Einbrennen von Grundierungen und Lackierungen eingesetzt. Die für diese Prozesse erzeugte Wärme kann im Sekundärnutzen für weitere Prozesse, wie beispielsweise das Aushärten von Klebstoffen, genutzt werden. Bei den Objekten kann es sich beispielsweise um Rohkarossen für Fahrzeuge handeln. In manchen Verfahren werden die Objekte mittels einer Fördervorrichtung entlang eines vorgegebenen Förderweges durch die thermische Prozesskammer gefördert, wie beispielsweise mittels eines Förderbands. In der Regel, wie beispielsweise im Fall eines Durchlaufofens, verläuft der Förderweg von einem Eingang der thermischen Prozesskammer bis zu einem Ausgang der thermischen Prozesskammer, so dass das Objekt bei einem Durchlauf entlang des Förderwegs typischerweise zunächst durch den Eingang in die thermische Prozesskammer hinein bewegt wird, dort erwärmt wird und am Ende des För- derwegs durch den Ausgang wieder aus der thermischen Prozesskammer heraus bewegt wird, so dass es sich anschließend wieder abkühlt.
Die Prozesskammer wird mittels mindestens einer geeigneten Heizvorrichtung beheizt, beispielsweise mittels Heißluftdüsen oder anderer geeigneter Mittel.
Um in einer thermischen Prozesskammer, beispielsweise bei einem Durchlauf eines Objektes durch die Prozesskammer, die gewünschten Ergebnisse zu erzielen, ist es erforderlich, bestimmte Prozessparameter geeignet einzustellen, wie beispielsweise die Temperatur in der Prozesskammer oder den zeitlichen Temperaturverlauf der Objekte innerhalb der Prozesskammer, beispielsweise während ihres Durchlaufs durch die Prozesskammer. Die Prozessparameter können in der Regel über eine geeignete Steuerung der Heizvorrichtung und ggf. der Fördervorrichtung beeinflusst werden, beispielsweise durch Vorgabe der Fördergeschwindigkeit, mit denen die Objekte mittels der Fördervorrich- tung bewegt werden, und/oder durch Vorgabe der Heizleistung der Heizvorrichtung .
Das Auffinden optimaler Prozessparameter ist in der Regel ein nicht-triviales Problem. Die Prozessparameter können beispielsweise von den Materialien, aus denen die Objekte gebildet sind, abhängen, von der Form der Objekte, in manchen Fällen sogar von der Ausrichtung der Heizvorrichtung zu den Objekten, insbesondere bei der Verwendung von Heißluftdüsen als Heizvorrichtung. Außerdem können in dem Objekt unerwünschte Spannungen oder Verschiebungen zwischen verschiedenen Teilen der Objekte hervorgerufen werden, besonders wenn das Objekt lokal ungleichmäßig erwärmt wird oder wenn das
Objekt aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gebildet ist (sogenannte Δα-Problematik). In der Folge können beispielsweise bereits bestehende Klebverbindungen reißen oder relativen Fehlstellungen von Bauteilen (beispielsweise mittels eines in der Prozesskammer aushärtenden Klebstoffs) fixiert werden.
Auf numerischen Simulationen basierende Versuche, die Prozessparameter zu optimieren, sind bislang ebenfalls noch nicht zufriedenstellend. Eine Hauptschwierigkeit liegt darin, die tatsächlichen Prozessabläufe möglichst genau zu erfassen, um die für die numerischen Simulationen verwendeten Modelle an die Prozesse anpassen zu können.
Aufgrund der beschriebenen Schwierigkeiten entspricht es in vielen Fällen der Praxis, die mit einem gegebenen Satz an Prozessparametern erzielten Ergebnisse an einem gegebenen Objekt zu untersuchen und die Prozessparameter daraufhin für nachfolgende Objekte anzupassen, beispielsweise über eine geänderte Einstellung der Heizvorrichtung und/oder ggf. der Fördervorrichtung. Hierbei muss häufig auf Erfahrungswerte von Mitarbeitern zurückgegriffen werden. Als ein weiteres Problem erweist sich, dass Einstellungen, die für bestimmte Objekte zufriedenstellende Ergebnisse liefern, bei anderen Objekten, die sich beispielsweise von den ersten Objekte nur in ihrer Form unterscheiden, zu schlechten Ergebnissen führen.
Es stellt sich somit die Aufgabe, Maßnahmen vorzuschlagen, welche eine Verbesserung der Überwachung von Prozessen, die in einer thermischen Prozesskammer, wie beispielsweise einem Ofen, insbesondere einem Durchlaufofen, einem Autoklaven oder einem Trockner, ablaufen, zu ermöglichen.
Zu Lösung dieser Aufgabe werden ein Verfahren und ein System gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgeschlagen. Es wird außerdem ein Verfahren zum Herstellen und/oder Bearbeiten eines Objektes in einer thermischen Prozesskammer vorgeschlagen. Weiterentwicklungen und bevorzugte Ausführungen des vorgeschlagenen Verfahrens und des vorgeschlagenen Systems ergeben sich aus den jeweils abhängigen Patentansprüchen wie auch aus der nachfolgenden Beschreibung.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zum Überwachen von Prozessen in einer thermischen Prozesskammer wird somit mittels mindestens einer Kamera mindestens ein Bild aufgenommen, wobei die mindestens eine Kamera mindestens einen für den jeweiligen Anwendungsfall angepassten spektral rezeptiven (Bild-)Sensor, mindestens eine Steuereinheit und mindestens einen Energiespeicher zur Versorgung der mindestens einen Kamera mit elektrischer
Energie umfasst. Die mindestens eine Kamera weist mindestens einen thermisch isolierenden Behälter auf, also beispielsweise einen Behälter mit einer thermischen Isolierung, wie weiter unten näher beschrieben wird. Der mindestens eine Sensor, die mindestens eine Steuereinheit und der mindestens eine Energiespeicher sind innerhalb des mindestens einen thermisch isolierenden Behälters angeordnet. Im Fall das mehrere Kameras verwendet werden, umfasst jede einen Sensor, eine Steuereinheit und einen Energiespeicher, welche jeweils typischerweise gemeinsam in einem thermisch isolierenden Behälter der jeweiligen Kamera enthalten sind.
Die mindestens eine Kamera befindet sich während des Aufnehmens des mindestens einen Bildes vollständig innerhalb der Prozesskammer, insbesondere befindet sich also der mindestens eine thermisch isolierende Behälter mit allen darin enthaltenen Komponenten der Kamera vollständig innerhalb der Prozesskammer. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Kamera durch den thermisch isolierenden Behälter (und ggf. weiteren Maßnahmen, siehe unten) über einen ausreichenden Hitzeschutz verfügt und außerdem aufgrund der Anordnung des Sensors, der Steuereinheit und dem Energiespeicher und ggf. weiterer Komponenten, wie etwa ein Datenspeicher und/oder ein Funk- modul, siehe unten), ein autarkes System darstellt. Insbesondere ist es somit nicht erforderlich, die in der Prozesskammer angeordnete mindestens eine Kamera über Verbindungsleitungen, wie beispielsweise Datenleitungen und/oder Medienleitungen, die von dem mindestens einen Behälter ausgehen und aus der Prozesskammer hinausführen, mit außerhalb der thermischen Prozesskammer angeordneten Vorrichtungen (wie etwa einer Auswerteeinheit oder einer Kühlmittelanlage) zu verbinden. Der mindestens eine thermisch isolierende Behälter ist also (zumindest während der Durchführung des Verfahrens) typischerweise ringsum vollständig geschlossen und hermetisch abgedichtet.
Auf diese Weise kann die mindestens eine Kamera, im Gegensatz etwa zu au- ßerhalb der Prozesskammer angeordneten Kameras, besonders genau und flexibel auf die jeweils zu überwachenden Bereiche innerhalb der Prozesskammer ausgerichtet werden. Typischerweise ist in der thermischen Prozesskammer mindestens ein Objekt angeordnet ist, in dessen I nnern und/oder auf dessen Oberfläche thermische Prozesse ablaufen und auf das beispielsweise eine oder mehrere der mindestens einen Kamera ausgerichtet werden kann.
Als mögliche thermische Prozesskammer kommt beispielweise ein Autoklav, ein Trockner oder ein Ofen, wie insbesondere ein Durchlaufofen, in Frage.
Beispielsweise kann das mindestens eine Objekt, wie eingangs beschrieben, mittels einer Fördervorrichtung entlang eines Förderwegs durch die Prozesskammer bewegt werden. Typischerweise werden auf diese Weise eine Vielzahl von Objekten in einer Reihe hintereinander entlang des Förderwegs durch die Prozesskammer hindurch bewegt.
Beispielsweise ist es möglich, dass sich nur eines oder mehrere der Objekte gleichzeitig in der Prozesskammer befinden. Sofern also im Folgenden von „dem Objekt" die Rede ist, kann das jeweils Gesagte im Fall mehrere Objekte prinzipiell auf genau eines dieser Objekte, auf mehrere der Objekte oder auf alle Objekte angewendet werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Kamera entlang des Förderwegs durch die Prozesskammer bewegt wird. Beispielsweise kann die Be- wegung der Kamera mittels der genannten Fördervorrichtung des Durchlaufofens bewirkt werden. Dabei kann die Kamera direkt an der Fördervorrichtung befestigt sein.
Es ist möglich, dass die Kamera an dem Objekt selbst oder ggf. an der Förder- Vorrichtung befestigt ist. Zur Befestigung der Kamera an dem Objekt oder ggf. an der Fördereinheit kann ein Montagehilfsmittel, wie etwa ein Stativ, verwendet werden, wobei das Montagehilfsmittel entsprechend hitzebeständig ausgestaltet ist. Es ist ebenfalls möglich die Kamera stationär in einem bestimmten Bereich des Ofens zu positionieren, beispielsweise um im Falle eines Durchlaufofens einen gleichbleibenden Bauteilbereich verschiedene oder gleichbleibenden Einzelbauteile zu überwachen. Wie bereits erwähnt, wird mit der mindestens einen Kamera in der thermischen Prozesskammer mindestens ein Bild aufgenommen. Es können mit der Kamera ein einziges (Einzel-)Bild oder Sequenzen von mehreren (Einzel- )Bildern aufgenommen werden bzw. eine oder mehrere Videoaufnahmen
(beispielsweise im sichtbaren und/oder im infraroten Spektralbereich) erzeugt werden. Die Bild- bzw. Videoaufnahme(n) und das Bewegen der mindestens einen Kamera erfolgen typischerweise gleichzeitig. Es kann vorgesehen sein, dass die Ausrichtung zwischen Kamera und Objekt hierbei unverändert beibe- halten wird.
Der für den jeweiligen Anwendungsfall angepasste spektral rezeptive Sensor zumindest einer Kamera kann für Licht im sichtbaren Spektralbereich empfindlich sein, um beispielsweise Farbbilder, Schwarzweißbilder oder Graustu- fenbilder aufzunehmen. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann der Sensor zumindest einer Kamera beispielsweise für Licht im nicht sichtbaren infraroten Spektralbereich empfindlich sein zum Aufnehmen von Infrarotbildern. Bei der betreffenden Kamera handelt es sich dann also um eine Infrarotkamera. Auf Grundlage von Infrarotbildern lässt sich beispielsweise das Erwärmungsver- halten des zu überwachenden Objektes, beispielsweise einer Karosse oder anderer Bauteile, im Detail betrachten, Einstellungen am Ofen durchführen und/oder detaillierte und reale Erwärmungsdaten für Simulationen generieren. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird beispielsweise eine bauteilbegleitende und lückenlose optische Überwachung von in der thermischen Prozesskammer ablaufenden Prozessen ermöglicht.
Vorteilhafterweise ist es auch möglich, die Kamera auf besonders kritische, empfindliche oder schwer zugängliche Bauteile oder Bereiche des Objektes
(oder einer zu überwachenden Komponente der Prozesskammer bzw. des Durchlaufofens) auszurichten, so dass diese Bauteile bzw. Bereiche erfasst und gezielt überwacht werden können. Auf diese Weise wird eine besonders genaue und zeitnahe Optimierung der Prozesse innerhalb der Prozesskam- mer, beispielsweise innerhalb des Durchlaufofens, ermöglicht. Insbesondere wird auch die Prozessüberwachung hinsichtlich der Durchlaufzeiten (Staubil- dung), der Inspektion von Elementen der Prozesskammer und Bauteilen der Fördertechnik sowie die Überwachung des Erwärmungsverhaltens (beispielsweise mittels Infrarotkameras) verbessert oder überhaupt erst ermöglicht. Dahingegen sind herkömmlichen Ofenkameras stationär außerhalb des be- heizten Innenraums des Ofens angeordnet, wobei eine optische Überwachung der Prozesse, wenn überhaupt, dann in der Regel nur durch eine Sichtluke der Prozesskammer hindurch erfolgt. Durch den auf diese Weise lokal begrenzten Sichtbereich in die Prozesskammer, durch ggf. weitere Sichtbarrieren und durch die Bewegung des Objektes relativ zur Ofenkamera ist diese herkömm- liehe optische Überwachung von Prozessen, insbesondere bei einem Durchlaufofen, sehr stark eingeschränkt und nur begrenzt nützlich.
Bei der mindestens einen Kamera des vorgeschlagenen Verfahrens bzw. des vorgeschlagenen Systems kann es sich um eine einzige Kamera handeln oder aber auch um mehrere Kameras. Die Kameras können gemeinsam oder der
Reihe nach wie beschrieben entlang eines Förderwegs bewegt werden. Im Fall mehrerer Kameras können für jedes Objekt genau eine Kamera oder aber auch mehrere Kameras vorgesehen sein. Sofern im Folgenden von„der Kamera" die Rede ist, kann das jeweils Gesagte im Fall, dass im Verfahren mehrere Kameras verwendet werden, prinzipiell auf eine einzige dieser Kameras, auf mehrere oder auf alle Kameras angewendet werden.
Die Kamera und das Objekt können gleichzeitig und mit gleicher Geschwindigkeit und Richtung entlang des Förderwegs durch die Prozesskammer bewegt werden. Dabei ist es möglich, eine Ausrichtung der Kamera relativ zum Objekt, während die Kamera und das Objekt durch die Prozesskammer bewegt werden, beizubehalten, so dass es möglich ist, aus einer gleichbleibenden Perspektive mehrere Bilder, Bildsequenzen oder Videoaufnahmen eines fest vorbestimmten Bereiches aufzunehmen bzw. zu erstellen.
Im Fall mehrerer Kameras können alle Kameras auf den gleichen Bereich ausgerichtet sein, beispielsweise aus verschiedenen Perspektiven auf den gleichen Bereich oder auf verschiedene Bereiche. Im Fall mehrerer Objekte und mehrerer Kameras können auf jedes Objekt eine oder mehrere der Kameras gerichtet sein. Es kann somit also vorgesehen sein, dass in dem mindestens einen Bild das Objekt ganz oder zumindest teilweise (also ein Teilbereich des Objektes) abgebildet wird. Hierzu wird die Kamera entsprechend auf das Objekt bzw. auf einen zu überwachenden Teilbereich des Objektes ausgerichtet. Es ist auch möglich, dass in dem mindestens einen Bild zusätzlich oder alternativ zu dem
Objekt eine anlagentechnische Komponente der Prozesskammer, beispielsweise des Durchlaufofens, beispielsweise eine Komponente der Fördervorrichtung, einer Heizvorrichtung oder einer Innenwand der Prozesskammer, ganz oder zumindest teilweise abgebildet wird. Hierzu wird die Kamera gezielt auf den jeweils zu überwachenden Bereich bzw. Teilbereich der jeweiligen
Komponente auszurichten.
Beispielsweise kann die Kamera zusätzlich zum genannten Sensor, der elektronischen Steuereinheit und dem Energiespeicher ein Funkmodul und/oder einen Datenspeicher umfassen. In der Regel umfasst die Kamera außerdem eine Kameraoptik, mit der der zu überwachende Bereich auf den Sensor abgebildet werden kann. Zum Schutz vor einer Beschädigung hitzeempfindlicher Komponenten der Kamera durch Überhitzung ist die Kamera mit einem geeigneten Hitzeschutz ausgestattet. So können alle hitzeempfindlichen Kompo- nenten jeweils thermisch isoliert sein oder in dem thermisch isolierenden Behälter (oder Gehäuse) der Kamera untergebracht sein. Ein Beispiel für einen solchen Behälter wird weiter unten beschrieben. Mittels des Sensors, welcher beispielsweise als ein CCD-Sensor oder als ein CMOS-Sensor ausgeführt sein kann, werden Bilddaten erzeugt, welche Bildinformationen des mindestens einen Bildes beinhalten. In einer speziellen Ausführungsform wird in Abhängigkeit von den Bilddaten mittels der Steuereinheit, ggf. nach einer Vorverarbeitung der Bilddaten, beispielsweise in Form einer automatischen Bildauswertung, das Funkmodul angesteuert, Funksignale auszusenden. In diesen Funksignalen können beispielsweise die Bilddaten selbst und/oder mittels der Steuereinheit aus den Bilddaten abgeleitete Informationen kodiert sein. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die (ggf. vorverarbeiteten) Bilddaten in dem genannten Datenspeicher (sofern vorhanden), wie beispielsweise einer SD-Karte, gespeichert wird. Dann könnten diese Daten beispielsweise im Anschluss an das Verfahren aus dem Speicher ausgelesen und ausgewertet werden. Eine Temperatur in der Prozesskammer, beispielsweise des Durchlaufofens, beträgt, je nach den angestrebten (thermischen) Prozessen, beispielsweise mindestens 100 °C oder mindestens 150 °C, beispielweise etwa 200 °C oder 250 °C oder mehr. Beispielsweise kann die Dauer des Aufenthaltes des Objektes in der Prozesskammer bzw. die Dauer eines Durchlaufs des Objekts durch die Prozesskammer eine Stunde oder länger dauern. Entsprechend kann auch die Dauer des Aufenthaltes der Kamera in der Prozesskammer bzw. die Dauer eines Durchlauf der Kamera durch die Prozesskammer eine Stunde oder länger. Wenn die Kamera, wie bereits beschrieben worden ist, zusammen mit dem Objekt durch die Prozesskammer bewegt wird, dauert der Durchlauf für beide typischerweise gleich lang.
Je nach Temperatur ist, wie oben bereits erwähnt, ein Hitzeschutz für die Kamera erforderlich, welcher geeignet ist, besonders hitzeempfindliche Komponenten der Kamera vor einer Überhitzung während der Temperierung, also während sich die Kamera in der aufgeheizten Prozesskammer befindet, zu schützen. Dieser Hitzeschutz umfasst insbesondere eine thermische Isolierung der Kamera durch den thermisch isolierenden Behälter (oder Gehäuse), welcher also beispielsweise thermisch isolierte Außenwände aufweist. Die Außenwände können beispielsweise doppelwandig ausgeführt sein, deren Zwischenräume beispielsweise evakuiert oder aber mit einem wärmedämmenden Material ausgefüllt sein können. Im Fall, dass die Zwischenräume zwischen den doppelwandigen Außenwänden evakuiert sind, besteht in den Zwischenräumen also ein Vakuum. Außerdem können innere und/oder äußere Oberflächen der Außenwände verspiegelt sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Behälter eine äußere thermische Isolierschicht und/oder eine temperaturbeständige mechanische Schutzschicht aufweisen. Insgesamt kann die thermische Isolierung des Behälters also eine konduktive, eine konvektive thermische Isolierung und die Reflexion von Wärmestrahlung umfassen. Insbesondere kann der thermisch isolierende Behälter als ein Dewargefäß (also als ein evakuiertes Isoliergefäß, das doppelwandige Außenwände aufweist, wobei die Zwischenräumen in den Außenwänden evakuiert sind, so dass in den Zwischenräumen also ein Vakuum besteht) ausgestaltet sein.
Der Hitzeschutz der Kamera kann zusätzlich zur thermischen Isolierung durch eine große thermische Masse der Kamera innerhalb des thermisch isolieren- den Behälters ergänzt sein. Mittels der thermischen Masse kann Wärme, die trotz der thermischen Isolierung in den Behälter eindringt, aufgenommen werden, so dass der Temperaturanstieg im Behälter stark verlangsamt wird. Ferner kann die thermische Masse so bemessen werden, dass eine Über- schreitung einer Grenztemperatur der temperaturempfindlichen Komponenten der Kamera vermieden wird.
Zum Erzielen einer besonders großen thermischen Masse der Kamera kann, sofern dies zum Hitzeschutz der hitzeempfindlichen Komponenten der Kame- ra in der jeweiligen Anwendung erforderlich ist, beispielweise ein festes, pas- töses oder flüssiges Kühlmedium und ggf. ein Speicher für das Kühlmedium innerhalb des thermisch isolierenden Behälters angeordnet sein, wodurch einerseits ein kompakter Aufbau der Kamera ermöglicht wird und andererseits ein besonders effektiver Hitzeschutz erzielt wird. Das Kühlmedium bzw. der Speicher für das Kühlmedium kann seinerseits einen Innenraum aufweisen, in dem die oben genannten hitzeempfindlichen Komponenten der Kamera untergebracht sein können, die dann möglichst ringsum von dem Kühlmedium und ggf. den isolierenden Außenwänden des Behälters der Kamera umgeben sind.
Um den Hitzeschutz weiter zu erhöhen ist es außerdem möglich, das Kühlmedium abzukühlen, bevor die Kamera in die Prozesskammer eingebracht wird. Auf dieses vorherige Abkühlen kann aber verzichtet werden, wenn die thermische Masse ausreichend groß bemessen ist.
Das Kühlmedium nimmt, während die Kamera in der Prozesskammer angeordnet ist, also beispielsweise während der Durchfahrt der Kamera durch die Prozesskammer, Wärme von der Umgebung der Kamera auf, so dass ein Temperaturanstieg insbesondere der hitzeempfindlichen Komponenten der Kame- ra während der Ofendurchfahrt aufgrund der großen thermischen Masse des
Kühlmediums stark verlangsamt wird. Ist der Speicher für das Kühlmedium, wie oben beschrieben, innerhalb des thermisch isolierenden Behälters oder Gehäuses angeordnet, dann verbleibt das Kühlmedium vorzugsweise während der gesamten Ofendurchfahrt in dem Speicher für das Kühlmedium und ggf. auch in dem Behälter. Es findet dann also, während die Kamera in der Prozesskammer ist bzw. während der Ofendurchfahrt der Kamera, keinerlei Aus- tausch des Kühlmediums statt, dieses verbleibt also während dieser Zeit vollständig in dem Speicher für das Kühlmedium. Die mittels des (ggf. vorher herabgekühlten) Kühlmediums absorbierbare Wärmemenge ist derart bemessen, dass eine ausreichend Kühlung der hitzeempfindlichen Komponenten über die gesamte Prozessdauer (also der Dauer einer Ofendurchfahrt) gewährleistet ist. Alternativ ist es auch möglich, insbesondere im stationären Einsatz der Kamera, das Kühlmedium von außerhalb der Prozesskammer der Kamera zuzuführen. Wie bereits oben erwähnt wurde, kann auf elektrische und/oder medienführende Verbindungsleitungen zwischen der Kamera und anderen Komponenten außerhalb der Prozesskammer, wie etwa externen Spannungsquellen, Steuer- und Überwachungseinheiten sowie externen Kältemittelquellen, verzichtet werden. Durch die so erzielte Netzunabhängigkeit bzw. Autarkie der Kamera wird insbesondere ein Durchlauf der Kamera durch die Prozesskammer wesentlich vereinfacht. Mit dem Wegfall der genannten Verbindungsleitungen erübrigt sich außerdem auch die Notwendigkeit eines Hitzeschutzes für die Verbindungsleitungen. Die Außenwände des thermisch isolierenden Behälters können mindestens eine Öffnung aufweisen, durch die sichtbares und/oder nicht sichtbares (beispielsweise infrarotes) Licht hindurchtreten kann. Diese mindestens eine Öffnung kann beispielsweise durch mindestens ein lichtdurchlässiges Element, das beispielsweise aus einem Isolierglas gebildet sein kann, verschlossen sein. Sofern vorhanden, weist auch der Speicher für das Kühlmedium mindestens eine entsprechende Öffnung auf, die mit der mindestens einen Öffnung des Behälters (jeweils) überlappend angeordnet ist. Durch diese Öffnung(en) eintretendes Licht kann mittels der Kameraoptik, welche beispielsweise eine oder mehrere Linsen, wie etwa ein Objektiv und/oder ein Okular, umfassen kann, auf den Sensor der Kamera gelenkt und ggf. fokussiert werden.
Das thermisch isolierte Gehäuse, d.h. der thermisch isolierende Behälter, der Kamera kann außerdem einen außen am Gehäuse (d.h. am Behälter) befestigten Aufsatz aufweisen, welcher vorzugsweise an der oben beschriebenen Öff- nung des Kamera behälters angeordnet ist und der mindestens einen Spiegel oder mindestens ein Endoskop oder eine Kombination aus beidem umfassen kann. Der mindestens eine Spiegel ist vorzugsweise in einer entsprechend ausgebildeten Lagerung kippbar bzw. drehbar gelagert. Das mindestens eine Endoskop beinhaltet vorzugsweise Glasfasern und ist somit biegsam und flexibel. Das Endoskop kann bis in das Innere des Behälters und ggf. bis in das Innere des Speichers für das Kühlmedium hineinragen, wobei es die oben genannten Öffnungen durchläuft. Der Spiegel und/oder das Endoskop sind jeweils dazu ausgebildet, Licht von einem Bereich außerhalb des Behälters oder Gehäuses in dessen Inneres zu lenken bzw. zu leiten wie auch in die umgekehrte Richtung. Typischerweise geht das Licht von einem zu überwachenden und abzubildenden Bereich auf dem Objekt oder einer Komponente der Prozesskammer aus, wird mittels des Spiegels und/oder des Endoskops zur oben beschriebene Öffnung des Kamerabehälters (wie ggf. auch die Öffnung des Speichers für das Kühlmedium) gelenkt bzw. geleitet, tritt durch die genanntein) Öffnung(en) hindurch und wird dann, beispielsweise mittels der Kame- raoptik, auf den Sensor der Kamera gerichtet und ggf. fokussiert. Auf diese
Weise wird der zu überwachende Bereich auf dem Sensor typischerweise abgebildet, um ein scharfes Bild des Bereiches zu erhalten.
Mittels des oben beschriebenen Aufsatzes ist es vorteilhafterweise möglich, auch schwer zugängliche oder durch andere Bauteile verdeckte Teile des Objektes, wie etwa Bauteilnischen, oder einer zu überwachenden Komponente der Prozesskammeroptisch zu erfassen, die durch eine stationäre Sichtluke der Prozesskammer hindurch nicht zu sehen wären. Die Kamera kann außerdem eine oder mehrere Lichtquellen oder Lampen aufweisen. Beispielsweise kann eine Lichtquelle der Kamera eingerichtet sein, Licht zu erzeugen, das insbesondere für berührungslose M essverfahren geeignet ist, wie beispielsweise Laserlicht oder Streifenlicht. Eine Lichtquelle der Kamera kann beispielsweise im thermisch isolierten Behälter angeordnet sein. Dann kann von der Lichtquelle emittiertes Licht den Behälter beispielsweise durch die oben genannte(n) Öffnung(en) verlassen und beispielsweise mittels des Spiegels und/oder des mindestens einen Endoskops des Aufsatzes oder mittels eines hiervon unabhängigen Lichtleiter oder Endoskop weitergeführt werden und dabei beispielsweise gezielt auf den zu überwachenden Bereich gelenkt werden. So ist es beispielsweise möglich, dass ein Endoskop ausschließlich zum Auskoppeln des Lichts der Lichtquelle aus dem Behälter vor- gesehen ist. Beispielsweise kann dann ein weiteres Endoskop zum Einkoppeln von Licht in den Behälter hinein zum Sensor verwendet werden. Es kann auch beides durch die Lichtleiter eines einzelnen Endoskop erfolgen, wie weiter unten detaillierter erläutert wird, siehe auch Fign. 2A und 3. Es können auch eine oder mehrere extern an dem Behälter angebrachten hitzebeständige
Lampen vorgesehen sein, mit der oder mit denen der zu überwachende Bereich gezielt beleuchtet werden kann. Die mindestens eine externe Lampe kann einen eigenen Akkumulator umfassen, der mit einer eigenen thermischen Isolierung ausgestattet sein kann. Es ist aber prinzipiell auch möglich, die mindestens eine externe Lampe über die im Gehäuse angeordnete Energiequelle der Kamera zu versorgen, beispielsweise über eine durch die Behälterwände hindurchtretende Verkabelung.
Das hier vorgeschlagene System zum Überwachen von Prozessen in einer Pro- zesskammer, beispielsweise in einem Durchlaufofen, umfasst eine Kamera der oben beschriebenen Art, welche in der Regel also einen geeigneten Hitzeschutz aufweist, vorzugsweise mit einem thermisch isolierenden Behälter oder Gehäuse, wobei vorzugsweise alle hitzeempfindlichen Komponenten der Kamera, wie beispielsweise der Sensor, die elektronische Steuereinheit, ggf. das Funkmodul und der Energiespeicher innerhalb des thermisch isolierten
Gehäuses angeordnet sind. Der Hitzeschutz der Kamera kann insbesondere auch den oben beschriebenen Speicher für das Kühlmedium aufweisen.
Insgesamt ist das System also zum Durchführen des hier vorgeschlagenen Verfahrens geeignet und kann insbesondere auch zur Durchführung der beschriebenen speziellen Ausführungsarten des Verfahrens entsprechend ausgebildet sein. Mit den im Folgenden beschriebenen Weiterbildungen des System bzw. der Kamera ergeben sich auf entsprechende Weise auch Weiterbildungen des vorgeschlagenen Verfahrens. Entsprechend kann auch die Kamera des vorgeschlagenen Systems ausgebildet sein wie im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Verfahren beschrieben.
Das System kann auch die Prozesskammer, umfassen, bei der es sich beispielsweise um einen Ofen, insbesondere einen Durchlaufofen, einen Trockner oder einen Autoklav handeln kann. Die Prozesskammer kann ferner eine Fördervorrichtung und/oder eine Heizvorrichtung aufweisen, wie bereits be- schrieben. Das System kann ferner eine Kontrolleinheit aufweisen. Die Kontrolleinheit kann über eine (beispielsweise kabellose oder kabelgebundene) Datenverbindung mit der mindestens einen Kamera verbunden sein, um Signale von der mindestens einen Kamera zu empfangen. Beispielsweise kann die Kontrolleinheit einen (vorzugsweise außerhalb der Prozesskammer angeordneten) Funkempfänger umfassen, mit dem die von dem Funksender der Kamerais) gesendeten Funksignale empfangen und in (elektrische oder optische) Signale umgewandelt werden können. Die Kontrolleinheit kann ferner eine elektronische Auswerteeinheit aufweisen zur Auswertung dieser (elektrischen oder optischen) Signale. In den (Funk-)Signalen der Kameras können beispielsweise die Bilddaten selbst und/oder mittels der Steuereinheit der jeweiligen Kamera aus den Bilddaten abgeleitete Informationen kodiert sein. Die Kontrolleinheit kann außerdem einen Monitor aufweisen zur visuellen Darstellung der von der Kamera erfassten Bilder. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mit dem Monitor per Funk übertragene Bilder der Kamera als Echt- zeit-Überwachungsvideo(s) dargestellt werden. Auf Grundlage der auf dem Monitor gezeigten Bilder kann auch die Ausrichtung der Kamera zu dem Objekt kontrolliert und ggf. verändert werden. Dies kann bereits vor der Durchfahrt der Kamera durch die Prozesskammer erfolgen. Hierfür kann die Bildda- tenübertragen kabelgebunden erfolgen oder mittels Funkübertragung. Während sich die Kamera in der Prozesskammer befindet, also beispielsweise während der Durchfahrt, können die mittels der Kamera erzeugten Daten beispielsweise per Funk übertragen werden. Es kann aber auch auf eine solche Datenübertragung ganz verzichtet werden. Beispielsweise können die Bildda- ten und ggf. weitere Daten auf einem Datenspeicher der Kamera gespeichert werden und dann ausgelesen werden, wenn die Kamera sich wieder außerhalb der Prozesskammer befindet.
Die Kontrolleinheit kann ferner eine Steuereinheit zum Steuern bzw. Regeln der Heizvorrichtung und/oder ggf. der Fördervorrichtung umfassen. Beispielsweise können mittels der Steuereinheit die Fördervorrichtung und/oder die Heizvorrichtung auf Grundlage der mittels der Kamera gewonnenen Informationen angesteuert werden, um Steuerparameter der Prozesskammer, wie beispielsweise des Ofens, des Durchlaufofens, des Trockners oder Autoklaven, einzustellen und gegebenenfalls zu verändern, wie beispielsweise die Heizleistung der Heizvorrichtung bzw. der Fördergeschwindigkeit der För- dervorrichtung. Falls die Heizvorrichtung beispielsweise eine oder mehrere Heißluftdüsen umfasst, deren Ausrichtung zum Objekt oder zum Förderweg mittels eines entsprechend motorisierten Antriebs der Heizvorrichtung variabel eingestellt werden kann bzw. können, ist es auch möglich, dass dieser An- trieb mittels der Steuereinheit der Kontrolleinheit angesteuert wird, diese
Ausrichtung zu ändern.
Auf Grundlage des mindestens einen aufgenommenen Bildes können beispielsweise Längenveränderungen sowie relative Verschiebungen von Teilen des Objektes (oder von Teilen einer Komponente der Prozesskammer) gemessen werden. Um eine möglichst genaue Messung von Verschiebungen und Längenveränderungen zu ermöglichen, können auf dem Objekt und/oder auf einer zu überwachenden Komponente der Prozesskammer eine oder mehrere Messmarken (welche typischerweise einen Ortspunkt auf dem Objekt eindeu- tig markieren), eine oder mehrere Messskalen oder Kombinationen hiervon befestigt werden, so dass sich zumindest eine oder mehrere von ihnen bei Längenänderungen oder Verschiebungen des Objektes (bzw. der zu überwachenden Komponente) mit dem Objekt (bzw. der Komponente) entsprechend mit bewegen bzw. relativ zueinander verschieben. Die Messmarken und/der Messskalen werden auf dem Objekt bzw. auf der Komponente so angeordnet, dass sie beim Aufnehmen des mindestens einen Bildes von der Kamera miter- fasst werden und dann in dem Bild erkannt werden können. Beispielsweise kann die Größe einer Verschiebung einer Messmarke direkt an einer Messskala abgelesen werden, wenn die Verschiebung der Messmarke entlang dieser Messskala erfolgt ist. Je nach Anordnung der Messskalen und der Messmarken können Längenänderungen und/oder Verschiebungen in ein, zwei oder drei Raumrichtungen unabhängig voneinander gemessen werden. Ferner können zusätzlich zur Kamera Extensometer, wie beispielsweise Dehnungssensoren, eingesetzt werden. Im Fall thermischer Klebeverfahren ist es mittels der Kamera beispielsweise möglich, das Ablösen von Kleberaupen vom Substrat bzw. vom Objekt optisch zu erfassen und zu detektieren.
Die Längenveränderungen und Verschiebungen des Objektes lassen sich vorteilhafterweise auch mit Hilfe einer automatischen Bildverarbeitung der Bilder detektieren und messen, beispielsweise durch automatisches Detektieren und automatisches Verfolgen von Kanten in den Bildern, beispiesiweise mittels der Messmarken und/oder der Messskalen. Die automatische Bildverarbeitung kann beispielsweise direkt mittels der Steuereinheit der Kamera erfolgen oder aber auch durch die genannte Auswerteeinheit der Kontrolleinheit. Vorteilhafterweise kann auf Grundlage der Bilder auch der Zeitpunkt, in dem eine gemessene Längenveränderung oder eine gemessene relative Verschiebung einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder überscheitet, genau festgestellt werden. Auch dies kann wiederum mittels der genannten automatischen Bildverarbeitung erfolgen. Schließlich können auf Grundlage der gemessenen Längenänderungen und relativen Verschiebungen und den ggf. zugehörigen Zeitpunkten von Schwellwertüberschreitungen die Steuerparameter der Prozesskammer besonders genau und zeitnah angepasst und optimiert werden. Dies kann ebenfalls automatisiert mittels der Kontrolleinheit unter Verwendung ihrer Steuereinheit erfolgen.
Beispiele für thermische Prozesse, die mit dem vorgeschlagenen Verfahren und dem vorgeschlagenen System überwacht werden können, sind das Einbrennen einer auf das Objekt aufgetragenen Schicht, insbesondere einer Grundierung oder eines Lackes, sowie das Aushärten eines auf das Objekt aufgebrachten Klebstoffs. Beispielsweise kann es sich bei dem Objekt um eine Rohkarosse eines Fahrzeugs oder um ein oder mehrere Teile einer solchen Rohkarosse handeln, welche beispielsweise miteinander verklebt werden. Es ist auch möglich, dass während eines Ofendurchlaufs mehrere Prozesse gleichzeitig ablaufen. Beispielweise können eine Grundierung und/oder ein
Lack eingebrannt werden und gleichzeitig Teile der Karosse miteinander verklebt werden. Als ein weiteres Beispiel eines thermischen Prozesses sei außerdem das Zusammenlöten, insbesondere das Reflow-Löten, von Bauteilen genannt, beispielsweise von elektronischen Bauteilen auf einem Mikrochip.
Bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren zum Herstellen und/oder Bearbeiten eines Objektes in einer thermischen Prozesskammer wird mindestens ein Objekt in einer thermischen Prozesskammer angeordnet. Im Innern und/oder auf der Oberfläche des mindestens einen Objektes laufen thermische Prozesse ab, welche überwacht werden, indem das hier vorgeschlagene Verfahren zum
Überwachen von Prozessen in einer thermischen Prozesskammer durchge- führt wird. Alle oben und auch im Folgenden gemachten Angaben und Beispiele zu dem Verfahren zur Überwachung der Prozesse, der Prozesskammer, zum Objekt und den möglichen thermischen Prozessen wie auch zu dem vorgeschlagenen System finden an dieser Stelle ebenfalls Anwendung. Beispielsweise kann ein Objekt bearbeitet oder hergestellt werden, indem Teile des Objektes durch Aushärten eines Klebstoffes in einer thermischen Prozesskammer miteinander verklebt werden. Bei dem Objekt kann es sich beispielsweise um eine Karosserie oder Rohkarosse eines Fahrzeugs handeln. Wie weiter oben beschrieben wurde, können gleichzeitig weitere thermische Prozesse ablaufen, wie etwa das Einbrennen einer Grundierung und/oder eines Lackes in einer Oberfläche des Objektes. Durch die hier vorgeschlagene Überwachung der ablaufenden thermischen Prozesse ist eine besonders genaue und zeitnahe Kontrolle möglich.
Im Folgenden werden die vorgeschlagenen Verfahren und das vorgeschlagene System anhand spezieller Ausführungsbeispiele, die in den Figuren 1 bis 4C schematisch dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch ein System vorgeschlagener Art zum Ü berwachen thermischer Prozesse in einem Durchlaufofen,
Fig. 2A einen Schnitt durch eine Kamera eines System hier vorgeschlagener Art mit einem Endoskopaufsatz,
Fig. 2B einen Schnitt durch eine Kamera eines System hier vorgeschlagener Art mit einem Spiegelaufsatz,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines zu überwachenden Teilbereichs eines Objektes, von dem ein Bild mit der in Fig. 2A gezeigten Kamera erfasst wird, und
Fign. 4A-4C verschiedene Ansichten einer Kamera eines Systems hier vorgeschlagener Art. In den Figuren werden einander entsprechende Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Figur 1 ist ein Beispiel eines Systems 1 hier vorgeschlagener Art schematisiert dargestellt. Es umfasst eine thermische Prozesskammer 2, der in diesem Beispiel ein Durchlaufofen 2 ist. Der Durchlaufofen 2 weist einen Innenraum 3 auf, der mit als Heißluftdüsen ausgestalteten Heizmitteln 4 beheizt wird. Die thermische Prozesskammer 2, in diesem Beispiel also der Durchlaufofen 2, umfasst außerdem eine als Förderband ausgestaltete Fördervorrichtung 5, die dazu eingerichtet ist, Objekte 6 entlang eines (hier durch einen Pfeil symbolisierten) Förderwegs 7 durch den Innenraum 3 des Durchlaufofens 2 zu befördern. Herbei werden die Objekte 6, bei denen es sich vorliegend beispielsweise um Rohkarossen für Automobile handelt, hintereinander von einem Ein- gang 8 des Innenraums 3 bis zu einem Ausgang 9 des Innenraums 3 bewegt.
Es sind aber prinzipiell auch andere Förderwege denkbar, welche den Innenraum 3 beispielsweise mehrfach oder schlangenlinienartig durchlaufen können. Das System 1 umfasst außerdem mehrere Kameras 10, welche mittels der
Fördervorrichtung 5 zusammen mit den Objekten 6 entlang des Förderwegs 7 durch den Innenraum 3 des Durchlaufofens 2 bewegt werden. Einige der Kameras 10 sind direkt an der Fördervorrichtung 5 befestigt, andere sind an den Objekten 6 selbst befestigt. (Die hierzu verwendeten Befestigungsmittel 40 werden in Figuren 2A und 2B detaillierter dargestellt und weiter unten genauer beschrieben.) Mit den Kameras 10 werden, während sie durch den Innenraum bewegt werden, jeweils kontinuierliche Videoaufnahmen der Objekte 6 bzw. der Fördervorrichtung 5 erzeugt. (Prinzipiell wäre es aber auch möglich, mit den Kameras 10 lediglich Einzelnahmen zu erzeugen.) Dabei werden die Ausrichtungen der Kameras 10 relativ zu den jeweiligen Objekten 6 und der
Fördervorrichtung 5 unverändert beibehalten, so dass die Aufnahmen jeweils aus gleichbleibenden Perspektiven erzeugt werden. Auf manche der Objekte 6 werden mehrere der Kameras 10 gerichtet, um verschiedene Bereiche des Objektes 10, beispielsweise solche, die besonders empfindlich oder für das zu erreichende Ergebnis besonders kritisch sind, zu überwachen. In Figuren 2A und 2B wird jeweils eine der Kameras 10 des in Figur 1 gezeigten Systems 1 detaillierter dargestellt. Die in Figur 2A gezeigte Kamera 10 umfasst einen für den jeweiligen Anwendungsfall angepassten spektral rezeptiven Sensor 11 (beispielsweise ein CMOS- oder CCD-Sensor), eine Kameraoptik 12, mit der der zu überwachende Bereich auf den Sensor 11 abgebildet werden kann, eine elektronische Steuereinheit 13, einen Energiespeicher 14 zur Versorgung der Kamera 10 mit elektrischer Energie, ein Funkmodul 15 mit einer Antenne 18 und einen Datenspeicher 16 für mittel des Sensors 11 erzeugte Bilddaten und ggf. weitere Daten, die mittels der Steuereinheit 13 aus den Bilddaten gewonnen worden sind. Der Sensor 11 kann beispielsweise für infrarotes Licht empfindlich sein, so sich mit der Kamera 10, die dann also als eine Infrarotkamera ausgebildet ist, das Erwärmungsverhalten des jeweiligen Objektes beobachten und überwachen lässt. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor 11 für sichtbares Licht empfindlich sein für eine Überwachung im sichtbaren Frequenzbereich.
Die mittels des Sensors 11 erzeugten Bilddaten des (Video-)Bildes des jeweils überwachten Bereichs werden mittels der Steuereinheit 13 vorverarbeitet und an das Funkmodul 15 weitergeleitet, welches Funksignale aussendet, in denen die Bilddaten selbst kodiert sind. Außerdem werden die Bilddaten mittels des Datenspeichers 16 gespeichert und stehen somit auch weiteren Analysen nach der Ofendurchfahrt zur Verfügung.
Die Temperatur in dem Innenraum 3 des Durchlaufofens 2 beträgt vorliegend beispielsweise 200 °C. Die Dauer eines Durchlaufs dauert für jedes der Objekte 6 und jede der Kameras beispielsweise eine Stunde. Zum Schutz vor einer Überhitzung der hitzeempfindlichen Komponenten der Kamera weist die Kamera 10 einen Behälter 17 mit thermisch isolierenden Außenwänden 19 auf. Die Außenwände 19 sind doppelwanding ausgeführt und weisen evakuierte Zwischenräume 20 auf. Außerdem sind innere und äußere Oberflächen der
Außenwände 19 verspiegelt. Der Behälter 17 ist somit als ein Dewargefäß ausgestaltet. Zusätzlich weist die Kamera 10 innerhalb des Behälters 17 einen Speicher 21 für ein Kühlmedium 22 auf, wobei die hitzeempfindlichen Komponenten der Kamera in einem Innenraum 29 des Speichers 21 für das Kühl- medium 22 untergebracht sind. Das Kühlmedium 22 wird vor der Ofendurchfahrt der Kamera 10 abgekühlt und verbleibt während der gesamten Ofen- durchfahrt vollständig in dem Speicher 21, so dass während der Ofendurchfahrt der Kamera 10 keinerlei Austausch des Kühlmittels 22 stattfindet. Auf eine Kabelverbindung der Kamera 10 mit externen Medien- oder Energiequellen kann somit vollständig verzichtet werden.
Die Außenwände 19 des thermisch isolierten Behälters 17 weisen eine Öffnung 23 auf. Auch der Speicher 21 weist eine entsprechende Öffnung 24 auf, die mit der Öffnung 23 überlappt, so dass durch diese Öffnungen 23, 24 Licht eintreten und mittels der Kameraoptik 12 auf den Sensor 11 abgebildet wer- den kann.
Die Beschreibung der in Figur 2A gezeigten Kamera 10 trifft entsprechend auch für die in Figur 2B gezeigte Kamera 10 zu. Die Kameras unterscheiden sich jedoch in der Ausgestaltung der Kameraoptiken 12, in den Aufsätzen 25 sowie in den Lichtquellen 26 der Kameras 10.
So weist der Aufsatz 24 der in Figur 2A gezeigten Kamera 10 ein biegsames Endoskop 27 auf. Das Endoskop 27 beinhaltet Glasfasern 28, die in innerhalb einer Hülse des Endoskops 27 von einem vorderen Ende 30 bis zu einem hin- teren Ende 31 des Endoskops 27 verlaufen. Das Endoskop 27 läuft durch die
Öffnungen 23, 24 hindurch, so dass das hintere Ende 31 innerhalb des Innenraums 29 des Speichers 21 angeordnet ist. Das Endoskop 27 umfasst zwei voneinander getrennte optische Kanäle 32, 33. Die Glasfasern 28 des ersten Kanals 32 sind über einen ersten Teil 32 des hinteren Endes 31 mit der Kame- raoptik 12 verbunden, so dass Licht, das von einem zu überwachenden und abzubildenden Bereich ausgeht (siehe auch Figur 3), durch die Glasfasern 28 des ersten Kanal 32 bis zur Kameraoptik 12 geleitet wird und durch diese auf den Sensor 11 auf den Sensor 11 gelenkt wird. Die Glasfasern 28 des zweiten Kanals 33 sind über einen zweiter Teil 32 des hinteren Endes 31 des Endo- skops 27 mit der Lichtquelle 26 verbunden, so dass das von der Lichtquelle 26 emittierte Licht durch die Glasfasern 28 des zweiten Kanals 33 bis zum vorderen Ende 30 des Endoskops 27 geleitet wird und von dort aus auf den zu überwachenden Bereich gelenkt wird, um diesen zu beleuchten (siehe Figur 3).
In der in Figur 2B gezeigten Abwandlung der in Figur 2A gezeigten Kamera 10 sind die beiden Öffnungen 23, 24 durch ein aus einem Isolierglas gebildetes transparentes Element 34 verschlossen, welche zwei Glasscheiben 35 umfasst, die zwischen sich einen evakuierten Scheibenzwischenraum 36 einschließen. Anstelle des Isolierglases (mit Vakuum) könnte das Element 34 auch durch eine einfache Doppelverglasung gebildet sein. Vorzugsweise sollte das Element 34 bzw. die Glasscheiben 35 IR-Strahlung blockieren, um Beschädigungen des Sensors 11 zu vermeiden. Der Aufsatz 25 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen Spiegel 37, der mittels eines Drehlagers 38 des Aufsatzes 25 drehbar gelagert ist. Durch Ändern der Kippstellung des Spiegels 37 (siehe Doppelpfeil in Fig. 2B) kann die Kamera 10 auf den jeweils zu überwachenden
Bereich ausgerichtet werden. Licht, das von dem zu überwachenden Bereich ausgeht, wird dann über den Spiegel 37 so reflektiert und umgelenkt, dass das Licht durch die Öffnungen 23, 24 in den Innenraum 29 der Kamera 10 eintritt und dort auf die Kameraoptik 12 trifft. Diese umfasst in diesem Ausführungs- beispiel Sammellinsen 39, welche den zu überwachenden Bereich auf den
Sensor 11 abbilden.
Die Lichtquelle 26 der in Figur 2B gezeigten Kamera 10 ist außerhalb des Gehäuses 17 angeordnet und ihrerseits hitzefest und schwenkbar ausgestaltet. Sie wird mittels eines ebenfalls außerhalb des Gehäuses 17 angeordneten und mit einer eigenen thermischen Isolierung versehenen Akkumulators 39 mit elektrischer Energie versorgt. Prinzipiell wäre es aber auch möglich, die Lichtquelle 26 über die im Behälter 17 angeordnete Energiequelle 14 zu versorgen, beispielsweise über eine durch dazwischenliegende Wände hindurchtretende Verkabelung.
Die in Figuren 2A und 2B gezeigten Kameras 10 umfassen jeweils ein hitzebeständiges Befestigungsmittel 40, welches dazu ausgestaltet ist, die Kamera 10 beispielsweise an dem zu überwachenden Objekt 5 selbst oder an der Förder- Vorrichtung 6 des Durchlaufofens 2 mechanisch zu befestigen. Das Befestigungsmittel 20 ist in der Form eines Stativs ausgestaltet und umfasst mehrere Längsträger 41, welche über arretierbare Drehgelenke 42 miteinander verbunden sind. Ein erstes Ende 43 des Befestigungsmittels ist über ein weiteres Drehgelenk 42 mit dem Behälter 17 der Kamera verbunden. An einem unte- ren Ende 44 weist das Befestigungsmittel 40 einen Fuß 45 auf, der vorliegend beispielsweise als eine Klemmvorrichtung ausgebildet ist. In Figur 3 ist ein zu überwachender Bereich 46 dargestellt, der durch eines der in Fig. 1 gezeigten Objekte 6 gebildet wird. I nnerhalb dieses Bereichs umfasst das Objekt 6, bei dem es sich beispielsweise um einen Teil einer Rohkarosse eines Fahrzeugs handelt kann, ein erstes Bauteil 47 und ein zweites Bauteil 48.
Das erstes Bauteil 47 weist auf seiner Oberfläche eine Außenschicht 49 auf, die durch eine Grundierung oder ein Lack gegeben sein kann und die während des Durchlaufs durch den Durchlaufofen in die Oberfläche des ersten Bauteils 47 eingebrannt wird. Gleichzeitig wird eine zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil 47, 48 angeordnete Zwischenschicht 50 eines Klebers ausgehärtet, um das erste Bauteil 47 mit dem zweiten Bauteil 48 stoffschlüssig zu verbinden. Beispielsweise können die beiden Bauteilen 47, 48 jeweils aus einem Blech mit einer Dicke von etwa 1,5 mm bis 3,5 mm gebildet sein, die Außenschicht und die Zwischenschicht können jeweils eine Dicke von etwa 0,8 mm aufweisen.
Innerhalb des zu überwachenden Bereichs 46 sind auf dem ersten Bauteil 47 zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander orientierte Messskalen 51 und auf dem zweiten Bauteil 48 mehrere Messmarken 52 befestigt, die in dem aufgenommenen Bild dieses Bereichs 46 erkannt werden können und auf
Grundlage derer Längenveränderungen des zweiten Bauteils 48 sowie relative Verschiebungen des zweiten Bauteils 48 zum ersten Bauteil 47 (beispielsweise aufgrund lokal ungleichmäßiger Erwärmungen oder verschiedener thermischer Ausdehnungskoeffizienten der Bauteile 47, 48) entlang jeder der beiden Messskalen 51 sehr genau gemessen werden können. Somit bilden die Messskalen 51 und die Messmarken 52 zusammen einen zweidimensionalen Extensometer 53. I nsbesondere kann in dem Bild die Größe auftretender Verschiebungen der Messmarken 52 direkt an der Messskala 51 abgelesen werden, wenn die Verschiebung der Messmarke 52 entlang dieser Messskala 51 erfolgt ist. Diese Messungen werden vorliegend beispielsweise durch eine automatische Bildverarbeitung, die beispielsweise ein automatisches Detek- tieren und Verfolgen von Kanten der Messskala 51 und der Messmarken 52 in den Bildern umfasst, durchgeführt. Bei dieser Bildverarbeitung wird außerdem auch der Zeitpunkt bestimmt, in dem eine gemessene Längenveränderung oder eine gemessene relative Verschiebung einen jeweils zugehörigen
Schwellwert erreicht oder überscheitet. Die beschriebene automatische Bildverarbeitung kann beispielsweise direkt mittels der Steuereinheit 13 der jeweiligen Kamera 10, die den Bereich 46 erfasst, erfolgen. Die ermittelten Mess werte der Längenänderungen und/oder Verschiebungen können dann, ggf. zusammen mit dem Zeitpunkt einer
Schwellwertüberschreitung, im Datenspeicher 16 der Kamera gespeichert werden für eine nachfolgende weitergehende Auswertung. Es ist zusätzlich oder alternativ aber auch möglich, dass diese Daten mittels des Funkmoduls 15 übertragen werden.
Wie in Figur 1 gezeigt ist, umfasst das System 1 eine Kontrolleinheit 54 mit einem Funkempfänger 55, der die Funksignale der Kameras 10 empfängt und in elektrische Signale umwandelt, und einer Auswerteeinheit 56 zum Auswerten der mittels der Funksignale übertragenen Daten. So kann diese Auswerte- einheit 56 (alternativ oder zusätzlich zu den Steuereinheiten 13 der Kameras
10) zu Durchführung der oben beschriebenen automatischen Bildauswertungen und darauf basierenden Messungen von Längenveränderungen, Verschiebungen und Zeitpunkten eingerichtet sein. Die Kontrolleinheit umfasst ferner einen Monitor 57, auf dem die übertragenen Bilddaten der Videoauf- nahmen wie auch die Ergebnisse der beschriebenen Messungen jeweils in
Echtzeit dargestellt werden. Außerdem kann mit Hilfe des Monitors auch die Ausrichtung der Kameras 10 zu dem jeweiligen Objekt 6 eingestellt werden, beispielsweise bereits vor der Ofendurchfahrt des jeweiligen Objektes 6. Dies kann auch mittels einer kabelgebunden Bilddatenübertragung erfolgen.
Die Kontrolleinheit umfasst außerdem eine Steuereinheit 58, die eingerichtet ist, auf Grundlage der mittels der Kameras 10 gewonnenen Informationen, insbesondere der Ergebnisse der Messungen der Längenveränderungen, der Verschiebungen und ggf. der genannten Zeitpunkten von Schwellwertüber- schreitungen, den Durchlaufofen 2 anzusteuern. Insbesondere ist die Steuereinheit 58 zum Steuern bzw. Regeln der Heizmittel 4 und der Fördervorrichtung 5 des Durchlaufofens 2 eingerichtet. Beispielsweise können mittels der Steuereinheit 58 Steuerparameter des Durchlaufofens 2 eingestellt und gegebenenfalls verändert werden. Hierzu ist die Steuereinheit 58 der Kontrollein- heit 54 zur Übertragung entsprechender Signale mit den Heizmitteln 4, mit steuerbaren Antrieben 60 der Heizmittel 4, mit denen die Ausrichtungen der Heizmittel 4 zum Förderweg 7 variabel eingestellt werden können, und einem steuerbaren Antrieb 59 der Fördervorrichtung 5 verbunden. Beispielsweise kann durch die Steuereinheit 58 bei Bedarf die Heizleistung und die Ausrichtung der Heizmittel 5 wie auch die Fördergeschwindigkeit der Fördervorrich- tung 5 verändert werden. Diese Steuerparameter des Durchlaufofens 2 können auf diese Weise besonders genau und zeitnah angepasst und optimiert werden. Beispielsweise kann, sobald eine Längenänderung oder eine relative Verschiebung den zugehörigen Schwellwert überschritten hat, eine Heizleistung eines der Heizmittel reduziert oder erhöht, eine Ausrichtung eines der Heizmittel (beispielsweise des auf das jeweilige Objekt ausgerichtete Heizmittels) verändert und/oder einer Fördergeschwindigkeit verkleinert oder vergrößert werden.
In Figuren 4A bis 4C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kamera 10 eines Systems hier vorgeschlagener Art schematisch dargestellt. Die Figuren 4A bis 4D zeigen die Kamera 10 in verschiedenen Ansichten, wobei jeweils verschiedene Details bzw. Elemente der Kamera nicht oder nur teilweise dargestellt sind. Die Kamera 10 ähnelt dem in Figuren 2A und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel, so dass die folgende Beschreibung sich vor allem auf die Unterschiede zu dem in Figuren 2A und 3 gezeigten Beispiel konzentriert. So umfasst der Behälter 17 des in Figuren 4A bis 4C gezeigten Beispiels ein außen verspiegeltes und mit einer mechanischen Schutzschicht sowie optional mit einer thermisch isolierenden Schicht (nicht dargestellt) beschichtetes
Dewargefäß mit doppelwandigen Außenwänden 19 und ein hülsenförmiges Verschlusselement 61, welches ein offenes Ende des Dewargefäßes verschließt und beispielsweise als ein Deckel ausgestaltet ist. Das Verschlusselement 61 weist eine externe Datenschnittstelle 63 (beispielsweise eine HDM I- Schnittstelle) der Kamera 10 auf. Die Datenschnittstelle 63 kann mit einem thermisch isolierenden Verschlusselement 62, welches beispielsweise als eine Kappe oder als ein Stopfen ausgestaltet sein kann, verschlossen werden. Das Verschlusselement 62 der Datenschnittstelle 63 schließt dann vorzugsweise bündig mit dem Verschlusselement 61 des Dewargefäßes des Behälters 17 ab.
Die Datenschnittstelle 63 durchläuft das Verschlusselement 61 und ist mit einer elektronischen Steuereinheit 13 und einem als SD-Karte ausgestalteten Datenspeicher 16 der Kamera 10 verbunden, so dass über die Schnittstelle 63 beispielsweise Bilddaten aus dem Datenspeicher 16 ausgelesen werden können oder eine Programmierung oder Einstellung der elektronischen Steuereinheit 13 geändert werden kann.
5 Das Verschlusselement 61 kann beispielsweise aus PTFE oder einem anderen temperaturbeständigen und thermisch isolierenden Material gebildet sein. Im Fall, dass innerhalb des Behälters 17 ein Funkmodul mit einer Antenne angeordnet ist, ist der Behälter 17 vorzugsweise zumindest bereichsweise aus funkdurchlässigen Materialien gebildet. Beispielsweise kann das Verschlüssle) element 62 aus einem Material gebildet sein, das für Funksignale durchlässig ist. Es ist auch möglich, dass die Datenschnittstelle 63 als eine Antenne eines Funkmoduls der Kamera 10 ausgestaltet ist oder eine solche beinhaltet.
Die Kamera 10 umfasst ferner einen Aufsatz 25 mit einem Endoskop 27 (nur in 15 Figuren 4A und 4B gezeigt), mit dem von außen (beispielsweise von einem zu überwachenden Bereich) kommendes Licht über Glasfaser auf einen lichtempfindlichen Sensor 11 der Kamera 10 im Innenraum 29 des Behälters 17 leitet, wobei das Licht eine vor dem Sensor 11 angeordnete und mit einem Adapter (C-Mount) 64 gehaltenen Kameraoptik 12 (Okular) durchläuft, siehe Figur 4A. 20 Außerdem weist das Endoskop 27 an einer Öffnung 67 des Verschlusselements (siehe Figur 4C), durch die das Endoskop 27 durch das Verschlusselement 61 hindurch verläuft, eine thermische Entkopplung auf zur Reduzierung von thermischer Wärmeleitung in den Innenraum 29 des Behälters 17. Die Kamera 10 weist, ähnlich wie das in Figur 2A gezeigte Ausführungsbeispiel, 25 eine (in Fign. 4A bis 4C nicht dargestellte) Lichtquelle auf, die im Innenraum
29 des Behälters 17 angeordnet und mit dem Energiespeicher 16 verbunden ist. Das von dieser Lichtquelle emittierte Licht wird auf entsprechende Weise mittels des Endoskops 27 auf den zu beobachtenden Bereich gelenkt, wie in Figur 3 dargestellt.
30
Wie in Figuren 4A und 4B außerdem gezeigt ist, weist die Kamera 10 ein hitzebeständiges Befestigungsmittel 40 auf, welches beispielsweise ein aus Aluminium gebildetes Befestigungselement 65 umfasst, welches als beispielsweise als Profils ausgestaltet ist und das über ein Zwischenelement 66, welches 35 beispielsweise aus einem hitzebeständigen und thermisch isolierenden Material, beispielsweise aus einem Kunststoff wie PTFE, gebildet ist, mit einer Au- ßenseite des Behälters 17 fest verbunden ist.
Bezugszeichenliste:
1 System
2 Thermische Prozesskammer
3 Innenraum
4 Heizmittel
5 Fördervorrichtung
6 Objekt
7 Förderweg
8 Eingang
9 Ausgang
10 Kamera
11 Sensor
12 Kameraoptik
13 Steuereinheit
14 Energiespeicher
15 Funkmodul
16 Datenspeicher
17 Behälter
18 Antenne
19 Außenwand
20 Zwischenräume
21 Speicher für Kühlmedium
22 Kühlmedium
23 Öffnung
24 Öffnung
25 Aufsatz
26 Lichtquelle
27 Endoskop
28 Glasfaser
29 Innenraum
30 vorderes Ende
31 hinteres Ende
32 erster Kanal
33 zweiter Kanal
34 Element Glasscheiben
Scheibenzwischenraum
Spiegel
Drehlager
Akkumulator
Befestigungsmittel
Längsträger
Drehgelenk
erstes Ende
zweites Ende
Fuß
Bereich
erstes Bauteil
zweites Bauteil
Außenschicht
Zwischenschicht
Messskala
Messmarke
Extensometer
Kontrolleinheit
Funkempfänger
Auswerteeinheit
Monitor
Steuereinheit
Antrieb
Antrieb
Verschlusselement
Verschlusselement
Datenschnittstelle
Adapter
Befestigungselement
Zwischenelement
Öffnung des Verschlusselements

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ü berwachen von Prozessen in einer thermischen Prozesskammer (2) mittels mindestens einer Kamera (10), wobei mit der mindestens einen Kamera (10) mindestens ein Bild aufgenommen wird, wobei die mindestens eine Kamera (10) mindestens einen Sensor (11), mindestens eine Steuereinheit (13) und mindestens einen Energiespeicher (14) zur Versorgung der mindestens einen Kamera (10) mit elektrischer Energie umfasst,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Kamera (10) mindestens einen thermisch isolierenden Behälter (17) aufweist, wobei der mindestens eine Sensor (11), die mindestens eine Steuereinheit (13) und der mindestens eine Energiespeicher (14) innerhalb des mindestens einen thermisch isolierenden Behälters (17) angeordnet sind und wobei die mindestens eine Kamera (10) während des Aufnehmens des mindestens einen Bildes sich vollständig innerhalb der Prozesskammer (2) befindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der
thermischen Prozesskammer (2) mindestens ein Objekt (6) angeordnet ist, in dessen I nnern und/oder auf dessen Oberfläche thermische Prozesse ablaufen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Objekt (6) mittels einer Fördervorrichtung (5) entlang eines Förderwegs (7) durch die Prozesskammer (3) bewegt wird, wobei auch die mindestens eine Kamera (10) entlang des Förderwegs (7) durch die thermische Prozesskammer (3) bewegt wird.
4. Verfahren Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der mindestens einen Kamera (10) entlang des Förderwegs (7) durch die thermische Prozesskammer (3) mittels der Fördervorrichtung (5) bewirkt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der thermischen Prozesskammer (2) um einen Ofen, insbesondere einen Durchlaufofen, einen Autoklav oder einen Trockner handelt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kamera (10) der mindestens einen Kamera (10) an dem mindestens einen Objekt (6) befestigt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage des mindestens einen Bildes Längenveränderungen und/oder relative Verschiebungen von Teilen des Objektes (6) ermittelt werden.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Sensor (11) zumindest einer der mindestens einen Kamera (10) für infrarotes Licht empfindlich ist zum Aufnehmen von Infrarotbildern und/oder
- der Sensor zumindest einer der mindestens einen Kamera für sichtbares Licht empfindlich ist zum Aufnehmen von Farbbildern, Schwarzweißbildern oder Graustufenbildern.
9. System (1) zum Überwachen von Prozessen in einer thermischen Prozesskammer, umfassend eine Kamera (10) mit einem thermisch isolierenden Behälter (17), einem Sensor (11), einer Steuereinheit (13) und einem Energiespeicher (14) zur Versorgung der Kamera (10) mit elektrischer Energie, wobei der Sensor (11), die Steuereinheit (13) und der Energiespeicher (14) innerhalb des thermisch isolierenden Behälters (17) angeordnet sind.
10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der thermisch isolierende Behälter (17) doppelwandige Außenwände (19) aufweist, zwischen denen ein evakuierter Zwischenraum (20) des Behälters (17) eingeschlossen ist.
11. System nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der thermisch isolierende Behälter (17) eine äußere
Verspiegelung und/oder eine äußere thermische Isolierschicht und/oder eine temperaturbeständige mechanische Schutzschicht auf- weist.
12. System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (10) einen Datenspeicher (16) zum Speichern von mit dem Sensor (11) erzeugten Bilddaten aufweist, wobei der Datenspeicher (16) in dem thermisch isolierenden Behälter angeordnet ist.
13. System (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der thermisch isolierende Behälter der Kamera (10) einen Aufsatz (25) aufweist, der mindestens einen Spiegel (37) und/oder mindestens ein Endoskop (27) umfasst, wobei der Aufsatz (25) ausgebildet ist, mittels des mindestens einen Endoskops (27) und/oder mit- tels des mindestens einen Spiegels (37) Licht von einem Bereich (36) außerhalb des thermisch isolierten Behälters (17) in den thermisch isolierten Behälter (17) zu leiten.
14. System (1) nach Anspruch einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (10) eine Lichtquelle (26) aufweist, die im thermisch isolierten Behälter (17) angeordnet ist oder die außerhalb des Behälters (17) angeordnet und an dem Behälter (17) befestigt ist.
15. System (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) eine thermische Prozesskammer (2) umfasst, wobei die thermische Prozesskammer (2) eine Fördervorrichtung (5) aufweist, die ausgebildet ist, ein Objekt (6) entlang eines Förderwegs (7) innerhalb der thermischen Prozesskammer (2) zu bewegen.
16. Verwenden des Systems nach einem der Ansprüche 9 bis 15 zum
Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
17. Verfahren zum Herstellen und/oder Bearbeiten eines Objektes in einer thermischen Prozesskammer, dadurch gekennzeichnet, dass in der thermischen Prozesskammer (2) mindestens ein Objekt (6) angeordnet ist, in dessen Innern und/oder auf dessen Oberfläche thermische Prozesse ablaufen, wobei die thermischen Prozesse überwacht werden, indem ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder nach Anspruch 16 durchgeführt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die thermischen Prozesse ein Einbrennen einer auf das Objekt (6) aufgetragenen Schicht, insbesondere einer Grundierung oder eines Lackes, und/oder das Aushärten eines auf das Objekt (6) aufgebrachten Klebstoffs beinhalten.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass Teile des Objektes durch Aushärten eines Klebstoffs in der Prozesskammer miteinander verklebt werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Objekt (6) um eine Rohkarosse eines Fahrzeugs oder um ein oder mehrere Teile einer solchen Rohka rosse handelt.
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