WO2024213200A1 - Verfahren sowie system zum überprüfen einer mit rillen versehenen oberfläche einer zylinderbohrung eines kurbelgehäuses für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren sowie system zum überprüfen einer mit rillen versehenen oberfläche einer zylinderbohrung eines kurbelgehäuses für ein kraftfahrzeug Download PDF

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grooves
characteristic value
determined
cylinder bore
profile characteristic
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PCT/DE2024/100213
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Peter Karlhuber
Helmut Mitterhauser
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • G06T2207/30248—Vehicle exterior or interior
    • G06T2207/30268—Vehicle interior

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for inspecting a grooved surface of a cylinder bore of a crankcase for a motor vehicle.
  • DE 102019 111 947 A1 discloses a method for determining a characteristic value characterizing the surface roughness of at least one surface of a component.
  • a detection data set is generated on the basis of measured values relating to the structure of the surface of the component recorded by means of a detection device.
  • a modified detection data set is generated by means of a filter rule.
  • a sum rule is used to generate a sum value for absolute measured values, in particular for absolute height values, of the modified detection data set.
  • an average value rule in particular relating to the formation of an arithmetic mean, is also applied to the sum value to form a characteristic value characterizing the surface roughness of the at least one surface of the component.
  • the object of the present invention is to provide a solution which enables a particularly reliable detection of defects in a machined surface of a cylinder bore of a crankcase. This object is achieved by the subject matter of the independent claims. Further possible embodiments of the invention are disclosed in the subclaims, the description and the figures. Features, advantages and possible embodiments that are set out in the description for one of the subject matter of the independent claims are to be regarded at least analogously as features, advantages and possible embodiments of the respective subject matter of the other independent claims and of any possible combination of the subject matter of the independent claims, if appropriate in conjunction with one or more of the subclaims.
  • the invention relates to a method for checking a grooved surface of a cylinder bore of a crankcase for a motor vehicle.
  • the surface of the cylinder bore is provided with the grooves in order to enable particularly good adhesion of a coating applied to the surface in a later process step.
  • the coated surface of the cylinder bore of the crankcase provides a cylinder running surface for the respective pistons of an internal combustion engine when the crankcase is in operation. As part of the check, it is thus determined whether the surface has a profile intended to enable particularly good adhesion of the coating or whether the profile of the surface lies within specified tolerance limits.
  • the method further provides that a profile characteristic value is determined based on the pixels of each partial image, which profile characteristic value represents a cross-sectional shape of the grooves in the associated This means that the pixels of each partial image are evaluated and the profile characteristic value is created based on the evaluation.
  • This profile characteristic value can, for example, characterize how wide the respective grooves are and/or how far apart the respective grooves are from one another and/or whether the respective grooves are undercut and/or how severe the respective grooves are undercut. It is also checked whether the profile characteristic value lies within specified tolerance limits for the profile characteristic value. An upper tolerance limit and a lower tolerance limit can be specified.
  • the examined segment is OK if the profile characteristic value is within the tolerance limits and thus between the lower tolerance limit and the upper tolerance limit, or corresponds to the lower tolerance limit, or corresponds to the upper tolerance limit. If it is determined that the profile characteristic value is outside the tolerance limits and thus is greater than the upper tolerance limit or smaller than the lower tolerance limit, then it is determined that the examined segment is not OK.
  • the profile value is determined based on the pixels and by comparing the profile value with a tolerance range specified by tolerance limits, it is determined whether the segment is OK and thus sufficient adhesion of the coating to the surface can be guaranteed, or whether the segment is not OK and sufficient adhesion of the coating to the surface cannot be guaranteed.
  • the process enables the entire surface of the cylinder bore to be checked without gaps to determine whether the respective profile of the grooves is within a specified tolerance range. In addition, the surface can be examined particularly easily and quickly using the process described.
  • an opening width of the respective grooves is determined based on the pixels in the partial image and a tooth width of a head surface of the respective teeth arranged between adjacent grooves is determined.
  • the profile characteristic is determined as the average ratio of opening width to tooth width.
  • the opening width of the grooves is thus a gap width of the grooves in the surface at the head height of the teeth.
  • the surface has alternating teeth and grooves in the axial direction. This means that the grooves are delimited by the respective teeth.
  • the head surface of the respective teeth is the surface of the teeth which protrudes radially towards the central axis of the cylinder bore and thus delimits the respective teeth radially towards the central axis of the cylinder bore.
  • the tooth width of the teeth is therefore also measured at the top height of the teeth.
  • the sum of the opening widths of all grooves and the tooth widths of all teeth gives the height of the checked surface of the cylinder bore in the axial direction and thus in the longitudinal direction of the center axis of the cylinder bore.
  • the opening width of a groove therefore also corresponds to the distance between the top surfaces of the respective teeth that delimit this groove and are arranged adjacently in the axial direction.
  • the profile characteristic thus describes the average ratio of the respective opening widths of the grooves to the respective tooth widths of the teeth for the segment under consideration.
  • the profile characteristic thus characterizes the structure of the surface in the respective segment particularly precisely.
  • a further development can provide that the respective pixels in the partial image are examined line by line and that the respective gray values of the pixels in a line are used to determine whether the respective line depicts a groove or a tooth.
  • the respective lines run in particular in the circumferential direction of the cylinder bore. In particular, the respective lines run at least substantially parallel to the longitudinal direction of the teeth or grooves.
  • each line examined is one pixel wide in the axial direction of the cylinder bore. This makes it possible to precisely determine for each pixel line whether this pixel line is to be assigned to the head surface of a tooth or the opening of the groove. For this assignment, all pixels in the line examined are examined with regard to their gray values. The gray values of all pixels in a row are evaluated to determine whether the row represents the top surface of a tooth or the opening of a groove. The gray values of the respective pixels in a row can be used to determine with great reliability and precision whether this pixel row can be assigned to a tooth or the opening of a groove. Knowing which of the rows represent a particular tooth and which of the rows represent a particular opening of a groove allows the tooth width and the opening width to be determined with particular precision.
  • a further development may provide for several characteristic values to be determined from the gray values of the pixels of a line and for each line a line point characterizing the characteristic values is entered into a multidimensional coordinate system.
  • the coordinate system has as many dimensions as characteristic values are determined for the line.
  • the one line point representing the respective line under consideration, which is entered into the multidimensional coordinate system thus simultaneously characterizes all characteristic values of this line.
  • the line points of all lines of the partial image under consideration are entered into this multidimensional coordinate system and subjected to a cluster analysis.
  • a tooth cluster representing respective teeth and a groove cluster representing respective grooves are determined. It is determined that all lines whose line points are assigned to the tooth cluster represent respective teeth.
  • Respective lines whose line points are assigned to the groove cluster represent respective grooves, in particular the opening of the respective groove.
  • each segment is considered separately with regard to the assignment of the respective lines to teeth or to grooves.
  • a mean value of the gray values and/or a variance of the gray values and/or a skewness of the distribution of the gray values and/or a curvature of the distribution of the gray values and/or a minimum of the gray values and/or a maximum of the gray values and/or a decile of the gray values of a common row is determined as characteristic values.
  • a total of 15 characteristic values can be determined for each of the rows, for example. The more characteristic values are used to evaluate the gray values of the pixels of a row, the more precisely the delimitation of the respective row points in the coordinate system can be carried out with regard to the tooth cluster and the groove cluster. This means that the tooth cluster and the groove cluster are more clearly separated from one another in the coordinate system, the more characteristic values are used to evaluate the pixels of the respective rows.
  • the sharpness and/or contrast of the respective partial images are adjusted before the pixels of the respective partial images can be evaluated.
  • the partial images can be standardized. This can, for example, compensate for differences in lighting in the different partial images.
  • particularly similar conditions can be created for evaluating the respective pixels of the partial images.
  • the evaluation of the respective partial images can be compared particularly well with one another and can therefore be related to one another.
  • the grooves have an undercut shape, in particular a dovetail shape, in the profile in a longitudinal section through a wall of the cylinder bore.
  • the cutting plane of the longitudinal section runs in the axial and radial direction.
  • the grooves have been created by introducing grooves into the surface of the cylinder bore and reshaping the grooves.
  • the grooves can, for example, be milled into the surface of the cylinder bore.
  • the grooves can then be reshaped as part of a rolling process, for example using a rolling roller.
  • the undercut shape of the grooves results from the reshaping of the grooves.
  • the opening of the respective grooves therefore has a smaller width than a groove base of the respective grooves.
  • the respective teeth have a greater width on their head surface than on their respective base in the axial direction.
  • the respective profile characteristic value is used to determine whether the reshaping is sufficient in the respective segment.
  • the forming is OK if the profile parameter is within the specified tolerance limits.
  • the forming is not OK if the profile parameter is outside the specified tolerance limits.
  • the width of the respective groove base of the grooves or the respective base of the teeth in the axial direction is known and the opening width of the respective grooves or the tooth width of the respective teeth is determined using the partial images over the respective pixels, then it can be determined whether the teeth have been sufficiently formed or whether the grooves have a sufficiently undercut shape. If the profile parameter is within the specified tolerance limits, then it is determined whether that the deformation of the teeth or the undercut design of the grooves is sufficient.
  • the undercut shape of the grooves enables the coating subsequently applied to the surface of the cylinder bore to hook into the grooves of the surface, which means that the coating is held particularly securely to the surface of the cylinder bore. In particular, the coating fills the undercut shape of the grooves and thus engages behind the teeth on the surface of the cylinder bore.
  • the segment with the profile characteristic value that lies furthest outside the tolerance range is selected and the grooves on the surface of the cylinder bore are scanned at least in this segment using a laser beam by means of a laser device.
  • the surface of the cylinder bore can be scanned in the axial direction using the laser beam, with the laser beam being moved through the selected segment.
  • the laser beam is thus used to subsequently check the segment of the surface of the cylinder bore that has been determined to deviate most from the specified tolerance range.
  • the profile of the surface of the cylinder bore can be determined with particularly high precision using the laser beam.
  • the described method thus enables a rough preliminary examination of the surface of the cylinder bore to be carried out using the recorded image and, if it is determined that at least one of the segments deviates from the specified tolerance range with its profile characteristic, in particular deviates significantly, at least this segment is examined more closely using the laser device.
  • the method thus enables the surface of the cylinder bore to be examined particularly quickly and potential defects in the surface of the cylinder bore to be checked particularly precisely using the laser device.
  • a representation is generated and output by means of an output device in which the determined profile parameters of all segments and the position of all segments relative to one another are shown.
  • the respective profile parameters can thus be arranged relative to one another in such a way that the associated segments on the surface of the cylinder bore are arranged relative to one another. This makes it particularly easy to recognize which profile parameter is assigned to which segment of the surface of the cylinder bore.
  • the respective profile parameters can be output in the form of a numerical value, for example.
  • the respective profile parameters can be color-coded, thereby generating a type of heat map as a representation.
  • different colors can be assigned to different profile parameters and the same colors can be assigned to identical profile parameters.
  • different colors can be assigned to respective increasing profile parameters in a gradually increasing manner.
  • the color of the representation allows a person to obtain an overview of the profile parameters of the respective segments, in particular an overview of the profile parameters of the respective areas of the cylinder bore surface, particularly quickly and easily.
  • the representation can also be color-coded, for example by choosing a color or by an intensity of the respective colored representation, to indicate which of the segments the determined profile parameter is outside the specified tolerance limits.
  • the color design makes it particularly easy for the person to see in the representation which segments were found to be not OK during the inspection and which segments were found to be OK during the inspection.
  • the person can therefore be informed particularly easily about which area of the cylinder bore surface could or does have a defect.
  • the person can subject this area of the cylinder bore surface to an additional visual inspection, for example by the person themselves, and thus confirm or refute that there is actually a defect in this area of the surface.
  • the representation can therefore be used to support a person in a follow-up inspection of the cylinder bore surface, so that the follow-up inspection can be carried out particularly quickly by the person.
  • a cylinder bore has at least one segment marked as not OK or if a defect has been identified by the person or the laser device on the surface of the cylinder bore, then the surface of this cylinder bore can be reworked or the crankcase containing this cylinder bore can be discarded in order to minimize the risk of a defective crankcase being delivered to a customer.
  • the invention further relates to a system for checking a grooved surface of a cylinder bore of a crankcase for a motor vehicle.
  • the crankcase is in particular part of an internal combustion engine of the motor vehicle.
  • the internal combustion engine of the motor vehicle is designed to drive the motor vehicle by burning a fuel.
  • the system comprises a detection device which is designed to capture an image which depicts the entire surface of the cylinder bore.
  • the system comprises an electronic computing device which is designed to divide the image into a plurality of partial images depicting respective segments of the surface, to determine a profile characteristic value based on the pixels of each partial image which characterizes a cross-sectional shape of the grooves in the associated segment, to check whether the profile characteristic value lies within predetermined tolerance limits for the profile characteristic value and to determine that the examined segment is OK if the profile characteristic value lies within the predetermined tolerance limits and to determine that the examined segment is not OK if it is determined that the profile characteristic value lies outside the predetermined tolerance limits.
  • the system is thus designed to carry out the method described in connection with the method according to the invention for checking a grooved surface of a cylinder bore of a crankcase of a motor vehicle. If necessary, the system can additionally comprise the laser device.
  • Fig. 1 is a process diagram for introducing grooves into a surface of a cylinder bore of a crankcase of a motor vehicle
  • Fig. 2 is a process diagram for checking the grooved surface of the cylinder bore for defects
  • Fig. 3 is a schematic representation of the results of the inspection of the grooves on the surface of the cylinder bore.
  • Fig. 1 shows a process diagram for introducing grooves 28 into a surface of a cylinder bore 14 of a crankcase 10 of a motor vehicle.
  • a cylinder bore 14 is introduced into the crankcase 10 using a cutting tool 12.
  • respective grooves 18 are introduced into a wall of the crankcase 10 that delimits the cylinder bore 14.
  • the respective grooves 18 run in a ring shape around a central axis 20 of the cylinder bore 14.
  • the grooves 18 thus run with their longitudinal extension direction in the circumferential direction of the cylinder bore 14.
  • Respective grooves 18 that are adjacent to one another are separated from one another by a tooth base body 22 arranged between them in the axial direction.
  • a rolling tool 24 is then moved into the cylinder bore 14 and the tooth base bodies 22 are formed into respective teeth 26 by means of the rolling tool 24.
  • the grooves 18 are formed into undercut grooves 28.
  • the grooves 28 can have a dovetail-shaped contour, in particular in the cross-section running in the axial direction of the cylinder bores 14.
  • a groove base 30 of the respective grooves 28 corresponds in its width in the axial direction to a width of the associated groove 18 formed into this groove 28 in the axial direction.
  • the axial direction coincides with the extension direction of the central axis 20 of the cylinder bore 14.
  • the width 32 of the respective groove 18 corresponds to the distance between respective adjacent tooth base bodies 22 delimiting the groove 18 in the axial direction to opposite sides.
  • a width of the base 34 of the respective teeth 26 in the axial direction corresponds to the width 36 the tooth base body 22 in the axial direction.
  • the respective determined tooth widths 40 and opening widths 42 can be used to determine how much the respective tooth base bodies 22 have been formed during the forming into the teeth 26. As a result, the strength of the deformation can be determined.
  • undercut grooves 28 enable a coating subsequently applied to the surface of the cylinder bore 14 to adhere particularly well to the surface of the cylinder bore 14, in particular by engaging in the respective undercuts of the grooves 28. If the grooves 28 are not sufficiently undercut, the coating may come off. It is therefore desirable to identify and sort out or rework cylinder bores which have areas in which sufficient deformation of the tooth base body 22 into the teeth 26 has not taken place before coating.
  • Fig. 2 schematically shows a process diagram for a method for checking the surface of the cylinder bore 14 of the crankcase 10 for a motor vehicle provided with the grooves 28.
  • an image 44 is captured by means of a detection device, in particular by means of a camera device, which depicts the entire surface of the cylinder bore 14.
  • a detection device in particular by means of a camera device
  • the image 44 is divided into a plurality of partial images 46 depicting respective segments of the surface.
  • Fig. 2 for reasons of clarity, only some of the partial images 46 are provided with the associated reference numerals.
  • Each of the partial images 46 depicts a plurality of grooves 28 and teeth 26.
  • a profile characteristic value 60 is determined which characterizes a cross-sectional shape of the grooves 28 in the associated segment.
  • each partial image 46 the pixels are examined line by line, with the respective lines running in the circumferential direction of the cylinder bore 14.
  • each examined line is one pixel wide, with the width of the respective lines running in the axial direction of the cylinder bore 14.
  • this line represents the opening of a groove 28 or the head surface 38 of a tooth 26.
  • Several statistical characteristics are determined from the gray values of the respective pixels in a line. In this case, 15 statistical characteristics are determined for the gray values of the pixels in each line.
  • a line point 50 characterizing all statistical characteristics is entered into a multidimensional coordinate system 48.
  • the multidimensional coordinate system 48 comprises 15 dimensions and thus one for each calculated characteristic value.
  • the line points 50 for each examined line of the examined partial image 46 are entered into the common coordinate system 48.
  • a cluster analysis of the line points 50 is then carried out. Based on the respective positions of the line points 50 in the coordinate system 48, two clusters are thus defined, a tooth cluster 52 and a groove cluster 54. It is determined that all lines whose line points 50 are assigned to the tooth cluster 52 represent respective teeth 26, in particular respective head surfaces 38 of teeth 26, and all lines whose line points 50 are assigned to the groove cluster 54 represent respective grooves 28, in particular respective openings of grooves 28.
  • a mean value and/or a variance and/or a skewness of the distribution and/or a curvature of the distribution and/or a minimum and/or a maximum and/or a decile of the gray values of the pixels of the line under consideration can be determined as characteristic values.
  • the respective partial images 46 examined are adjusted in terms of sharpness and/or contrast before the pixels of the respective partial image 46 are evaluated.
  • the entire image 44 can be adjusted in sharpness and/or contrast or the respective partial images 46 can be adjusted separately from one another in sharpness and/or contrast.
  • the opening width 42 of the respective grooves 28 and the respective tooth width 40 of the respective head surface 38 of the teeth 26 can be determined from the pixels.
  • the profile characteristic value 60 can be determined from an average of the ratio of the respective opening widths 42 to the respective tooth widths 40 and thus conclusions can be drawn about the profile 56 and in particular the degree of deformation in the respective segment represented by the partial image 46 under consideration.
  • the profile characteristic value 60 thus describes how strong the average deformation is in the respective segment under consideration based on the associated partial image 46.
  • the deformation in the respective segment is sufficient, whereby the deformation is determined to be OK if the profile value 60 is within the specified tolerance limits and the deformation is determined to be not OK if the profile value 60 is outside the specified tolerance limits. It is therefore determined that the segment under investigation is OK if the profile value 60 is within the specified tolerance limits and it is determined that the segment under investigation is not OK if the profile value 60 is outside the specified tolerance limits.
  • the lower tolerance limit can be specified that the ratio of opening width 42 to tooth width 40 should be 52:48.
  • the upper tolerance limit can be specified that the ratio of opening width 42 to tooth width 40 should be 28:72. Without deformation of the tooth base body 22, the ratio of the opening width 42 to the tooth width 40 would be 60:40.
  • those fields which are respective The fields that are assigned to segments for which a profile characteristic value 60 has been determined that lies outside the specified tolerance limits are shown darker than those fields that are assigned to segments for which a respective profile characteristic value 60 has been determined that lies within the specified tolerance limits. It can therefore be recognized particularly quickly in the representation 58 shown in Fig. 3 based on the coloring of the fields or the brightness of the fields whether the assigned segments are OK or not.
  • At least one of the segments of the surface of the cylinder bore 14 is determined to be not OK, then at least this segment can be scanned using a laser beam provided by a laser device and thus subjected to a more detailed inspection. If it is determined that several segments are not OK because the associated determined profile characteristic value 60 lies outside the specified tolerance limits, then the segment with the profile characteristic value 60 that lies furthest outside the tolerance range can be selected from all segments and the grooves 28 on the surface of the cylinder bore 14 can be scanned using the laser beam at least in this segment by the laser device. A re-evaluation is thus carried out by the laser device at a most critical point on the surface of the cylinder bore 14.
  • the evaluation of the partial images 46 as well as the described determination of the profile characteristics 60 for each of the segments represented by the respective partial images 46 can be carried out in particular by means of artificial intelligence, in particular by means of an artificial neural network.
  • the described method for checking the surface of the cylinder bore 14 enables the surface of the cylinder bore 14 to be completely recorded, evaluated and corresponding deviations in the profile of the surface of the cylinder bore 14 to be visually displayed.
  • the described method is an assistance function for the visualization of critical surface areas on rolled cylinder bores 14. list of reference symbols

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen einer mit Rillen (28) versehenen Oberfläche einer Zylinderbohrung (14) eines Kurbelgehäuses (12) für ein Kraftfahrzeug, bei welchem mittels einer Erfassungseinrichtung ein Bild (44) erfasst wird, welches die gesamte Oberfläche der Zylinderbohrung (14) abbildet, das Bild (44) in eine Vielzahl von jeweilige Segmente der Oberfläche abbildende Teilbilder (46) unterteilt wird, anhand der Pixel jedes Teilbilds (46) ein Profilkennwert (60) ermittelt wird, welcher eine Querschnittsform der Rillen (28) in dem zugeordneten Segment charakterisiert, überprüft wird, ob der Profil kenn wert (60) innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen für den Profilkennwert (60) liegt, festgestellt wird, dass das untersuchte Segment in Ordnung ist, wenn der Profilkennwert (60) innerhalb der Toleranzgrenzen liegt, und festgestellt wird, dass das untersuchte Segment nicht in Ordnung ist, wenn der Profil kenn wert (60) außerhalb der Toleranzgrenzen liegt.

Description

Verfahren sowie System zum Überprüfen einer mit Rillen versehenen Oberfläche einer Zylinderbohrung eines Kurbelgehäuses für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zum Überprüfen einer mit Rillen versehenen Oberfläche einer Zylinderbohrung eines Kurbelgehäuses für ein Kraftfahrzeug.
Die DE 102019 111 947 A1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung einer die Oberflächenrauheit wenigstens einer Oberfläche eines Bauteils charakterisierenden Kennwerts. Bei dem Verfahren wird ein Erfassungsdatensatz ausgehend von mittels einer Erfassungseinrichtung erfassten Messwerten betreffend die Struktur der Oberfläche des Bauteils erzeugt. Mittels einer Filtervorschrift wird ein modifizierter Erfassungsdatensatz erzeugt. Mittels einer Summenvorschrift wird ein Summenwert auf absolute Messwerte erzeugt, insbesondere auf absolute Höhenwerte, des modifizierten Erfassungsdatensatzes. Bei dem Verfahren wird weiterhin eine Mittelwertvorschrift insbesondere betreffend die Bildung eines arithmetischen Mittels, auf den Summenwert zur Bildung eines die Oberflächenrauheit der wenigstens einen Oberfläche des Bauteils charakterisierenden Kennwerts angewandt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen welche ein besonders zuverlässiges Ermitteln von Fehlstellen einer bearbeiteten Oberfläche einer Zylinderbohrung eines Kurbelgehäuses ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen einer mit Rillen versehenen Oberfläche einer Zylinderbohrung eines Kurbelgehäuses für ein Kraftfahrzeug. Die Oberfläche der Zylinderbohrung ist mit den Rillen versehen, um eine besonders gute Haftung einer in einem späteren Verfahrensschritt auf die Oberfläche aufgebrachten Beschichtung zu ermöglichen. Die beschichtete Oberfläche der Zylinderbohrung des Kurbelgehäuses stellt im Betrieb des Kurbelgehäuses eine Zylinderlauffläche für jeweilige Kolben eines Verbrennungsmotors bereit. Im Rahmen der Überprüfung wird somit festgestellt, ob die Oberfläche ein für das Ermöglichen der besonders guten Haftung der Beschichtung vorgesehenes Profil aufweist, bzw. das Profil der Oberfläche innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen liegt.
Bei dem Verfahren ist es vorgesehen, dass mittels einer Erfassungseinrichtung, insbesondere einer Kameraeinrichtung, ein Bild erfasst wird, welches die gesamte Oberfläche der Zylinderbohrung abbildet. Hierbei kann das Bild die Oberfläche der Zylinderbohrung in abgerollter und somit flacher Form darstellen. Die Oberfläche der Zylinderbohrung ist somit in dem zweidimensionalen Bild abgebildet. Für das Aufzeichnen des Bilds kann die Kameraeinrichtung beispielsweise in axialer Richtung in die Zylinderbohrung eingefahren werden, mit ihrem Sichtbereich radial nach außen ausgerichtet werden und um 360° um die axiale Richtung der Zylinderbohrung gedreht werden, um die gesamte Oberfläche der Zylinderbohrung aufzuzeichnen. Bei dem Verfahren ist es weiterhin vorgesehen, dass das Bild in eine Vielzahl von jeweilige Segmente der Oberfläche abbildende Teilbilder unterteilt wird. Hierbei können die jeweiligen Teilbilder insbesondere gleich groß ausgebildet sein. Jedes Teilbild bildet somit ein Segment der Oberfläche der Zylinderbohrung ab.
Bei dem Verfahren ist es weiterhin vorgesehen, dass anhand der Pixel jedes Teilbilds ein Profil kenn wert ermittelt wird, welcher eine Querschnittsform der Rillen in dem zugeordne- ten Segment charakterisiert. Das bedeutet, dass die Pixel jedes Teilbilds ausgewertet werden und anhand der Auswertung der Profilkennwert erstellt wird. Dieser Profil kennwert kann beispielsweise charakterisieren, wie breit die jeweiligen Rillen ausgebildet sind und/oder welchen Abstand die jeweiligen Rillen zueinander aufweisen und/oder ob die jeweiligen Rillen hinterschnittig ausgebildet sind und/oder wie stark die jeweiligen Rillen hinterschnittig ausgebildet sind. Es wird weiterhin überprüft, ob der Profilkennwert innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen für den Profilkennwert liegt. Es können eine obere Toleranzgrenze und eine untere Toleranzgrenze vorgegeben sein. Es wird festgestellt, dass das untersuchte Segment in Ordnung ist, wenn der Profilkennwert innerhalb der Toleranzgrenzen und somit zwischen der unteren Toleranzgrenze und der oberen Toleranzgrenze liegt oder der unteren Toleranzgrenze entspricht oder der oberen Toleranzgrenze entspricht. Wird festgestellt, dass der Profilkennwert außerhalb der Toleranzgrenzen liegt und somit größer als die obere Toleranzgrenze ist oder kleiner als die untere Toleranzgrenze ist, dann wird festgestellt, dass das untersuchte Segment nicht in Ordnung ist. Im Rahmen des Verfahrens wird somit anhand der Pixel der Profilkennwert ermittelt und über den Vergleich des Profilkennwerts mit einem durch Toleranzgrenzen vorgegebenen Toleranzbereich festgestellt, ob das Segment in Ordnung ist und somit eine ausreichende Haftung der Beschichtung an der Oberfläche gewährleistet werden kann, oder das Segment nicht in Ordnung ist und eine ausreichende Haftung der Beschichtung an der Oberfläche nicht gewährleistet werden kann. Das Verfahren ermöglicht, dass die gesamte Oberfläche der Zylinderbohrung lückenlos daraufhin überprüft werden kann, ob das jeweilige Profil der Rillen in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt. Darüber hinaus kann die Oberfläche mittels des beschriebenen Verfahrens besonders einfach und schnell untersucht werden.
In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass anhand der Pixel in dem Teilbild eine Öffnungsbreite jeweiliger Rillen ermittelt wird und eine Zahnbreite einer Kopffläche jeweiliger zwischen benachbarten Rillen angeordneter Zähne ermittelt wird. Der Profilkennwert wird als das mittlere Verhältnis von Öffnungsbreite zu Zahnbreite ermittelt. Bei der Öffnungsbreite der Rillen handelt es sich somit um eine Lückenbreite der Rillen in der Oberfläche auf Kopfhöhe der Zähne. Die Oberfläche weist in axialer Richtung abwechselnd Zähne und Rillen auf. Das bedeutet, dass die Rillen von jeweiligen Zähnen begrenzt sind. Bei der Kopffläche der jeweiligen Zähne handelt es sich um diejenige Fläche der Zähne, welche radial zur Mittelachse der Zylinderbohrung hin vorspringt und somit die jeweiligen Zähne radial zu der Mittelachse der Zylinderbohrung hin begrenzt. Die Zahnbreite der Zähne wird somit ebenfalls auf Kopfhöhe der Zähne gemessen. Infolgedessen ergibt sich aus der Summe der Öffnungsbreiten sämtlicher Rillen sowie der Zahnbreiten sämtlicher Zähne die Höhe der überprüften Oberfläche der Zylinderbohrung in axialer Richtung und somit in Längserstreckungsrichtung der Mittelachse der Zylinderbohrung. Die Öffnungsbreite einer Rille entspricht somit gleichzeitig dem Abstand zwischen den Kopfflächen der jeweiligen diese Rille begrenzenden Zähne, welche in axialer Richtung benachbart angeordnet sind. Der Profilkennwert beschreibt somit das durchschnittliche Verhältnis der jeweiligen Öffnungsbreiten der Rillen zu den jeweiligen Zahnbreiten der Zähne für das betrachtete Segment. Der Profil kennwert charakterisiert somit besonders präzise die Struktur der Oberfläche in dem jeweiligen Segment.
In diesem Zusammenhang kann es in einer Weiterbildung vorgesehen sein, dass jeweilige Pixel in dem Teilbild zeilenweise untersucht werden und anhand jeweiliger Grauwerte der Pixel einer Zeile ermittelt wird, ob die jeweilige Zeile eine Rille oder einen Zahn abbildet. Die jeweiligen Zeilen verlaufen insbesondere in Umfangsrichtung der Zylinderbohrung. Insbesondere verlaufen die jeweiligen Zeilen zumindest im Wesentlichen parallel zur Längserstreckungsrichtung der Zähne bzw. der Rillen. Um die Öffnungsbreite der jeweiligen Rillen beziehungsweise die Zahnbreite der jeweiligen Zähne anhand der Pixel in dem Teilbild ermitteln zu können, ist es relevant zu wissen, welche der Pixel einem jeweiligen Zahn und welche der Pixel einer jeweiligen Rille zuzuordnen sind. Um diese Zuordnung zu erhalten, werden die Pixel in dem Teilbild zeilenweise betrachtet. Insbesondere ist jede betrachtete Zeile einen Pixel breit in axialer Richtung der Zylinderbohrung. Hierdurch kann für jede Pixelzeile präzise bestimmt werden, ob diese Pixelzeile der Kopffläche eines Zahns oder der Öffnung der Rille zuzuordnen ist. Für diese Zuordnung werden sämtliche Pixel der betrachteten Zeile hinsichtlich ihrer Grauwerte untersucht. Es werden somit die Grauwerte sämtlicher Pixel einer Zeile ausgewertet, um festzustellen, ob die Zeile eine Kopffläche eines Zahns oder eine Öffnung einer Rille darstellt. Anhand der Grauwerte der jeweiligen Pixel einer Zeile kann mit besonders großer Zuverlässigkeit und besonders präzise festgestellt werden, ob diese Pixelzeile einem Zahn oder der Öffnung einer Rille zuzuordnen ist. Aus dem Wissen, welche der Zeilen einen jeweiligen Zahn und welche der Zeilen eine jeweilige Öffnung einer Rille darstellen, können die Zahnbreite und die Öffnungsbreite besonders präzise bestimmt werden.
In diesem Zusammenhang kann es in einer Weiterbildung vorgesehen sein, dass aus den Grauwerten der Pixel einer Zeile mehrere Kennwerte ermittelt werden und für jede Zeile ein die Kennwerte charakterisierender Zeilenpunkt in ein mehrdimensionales Koordinatensystem eingetragen wird. Das Koordinatensystem weist so viele Dimensionen auf, wie Kennwerte für die Zeile ermittelt werden. Der eine die jeweilige betrachtete Zeile repräsentierende Zeilenpunkt, welcher in das mehrdimensionale Koordinatensystem eingetragen ist, charakterisiert somit gleichzeitig sämtliche Kennwerte dieser Zeile. In dieses mehrdimensionale Koordinatensystem werden die Zeilenpunkte sämtlicher Zeilen des betrachteten Teilbilds eingetragen und einer Clusteranalyse unterzogen. Bei dieser Clusteranalyse werden ein jeweilige Zähne repräsentierender Zahncluster und ein jeweilige Rillen repräsentierender Rillencluster ermittelt. Es wird festgestellt, dass sämtliche Zeilen, deren Zeilenpunkte dem Zahncluster zugeordnet sind, jeweilige Zähne darstellen. Jeweilige Zeilen, deren Zeilenpunkte dem Rillencluster zugeordnet sind, stellen jeweilige Rillen dar, insbesondere die Öffnung der jeweiligen Rille. Bei dem Verfahren wird jedes Segment hinsichtlich der Zuordnung der jeweiligen Zeilen zu Zähnen beziehungsweise zu Rillen separat betrachtet. Dadurch, dass für jedes Segment eine eigene Clusteranalyse durchgeführt wird, kann vermieden werden, dass beispielsweise aufgrund von Helligkeitsunterschieden unterschiedlicher untersuchter Segmente zueinander eine falsche Zuordnung jeweiliger Zeilen als Zahn beziehungsweise als Rille erfolgt. Die Zuordnung der jeweiligen Pixelzeilen als einen Zahn darstellend beziehungsweise als die Öffnung einer Rille darstellend erfolgt somit mit besonders großer Präzision.
In diesem Zusammenhang kann es insbesondere vorgesehen sein, dass als Kennwerte ein Mittelwert der Grauwerte und/oder eine Varianz der Grauwerte und/oder eine Schiefe der Verteilung der Grauwerte und/oder eine Wölbung der Verteilung der Grauwerte und/oder ein Minimum der Grauwerte und/oder ein Maximum der Grauwerte und/oder eine Dezile der Grauwerte einer gemeinsamen Zeile ermittelt wird. Insgesamt können beispielsweise 15 Kennwerte für jede der Zeilen ermittelt werden. Je mehr Kennwerte für das Auswerten der Grauwerte der Pixel einer Zeile herangezogen werden, desto präziser kann die Abgrenzung der jeweiligen Zeilenpunkte in dem Koordinatensystem hinsichtlich des Zahnclusters und des Rillenclusters erfolgen. Das bedeutet, dass der Zahncluster und der Rillencluster in dem Koordinatensystem deutlicher voneinander abgetrennt sind, je mehr Kennwerte für die Auswertung der Pixel der jeweiligen Zeilen herangezogen werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schärfe und/oder der Kontrast der jeweiligen Teilbilder angepasst werden, bevor die Pixel des jeweiligen Teilbilds ausgewertet werden. Durch das Anpassen der Schärfe beziehungsweise des Kontrasts der jeweiligen Teilbilder kann eine Normierung der Teilbilder erfolgen. Hierdurch können beispielsweise Beleuchtungsunterschiede in den unterschiedlichen Teilbildern ausgeglichen werden. Infolgedessen können für das Auswerten der jeweiligen Pixel der Teilbilder besonders ähnliche Voraussetzungen geschaffen werden. Infolgedessen ist die Auswertung der jeweiligen Teilbilder besonders gut miteinander vergleichbar und somit in Bezug zueinander zu setzen.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Rillen eine hinterschnittige Form, insbesondere eine Schwalbenschanzform, im Profil bei einem Längsschnitt durch eine Wand der Zylinderbohrung aufweisen. Hierbei verläuft die Schnitteben des Längsschnitts in axialer sowie in radialer Richtung. Die Rillen sind durch Einbringen von Nuten in die Oberfläche der Zylinderbohrung sowie Umformen der Nuten erzeugt worden. Die Nuten können beispielsweise in die Oberfläche der Zylinderbohrung gefräst werden. Anschließend können die Nuten im Rahmen eines Rolliervorgangs beispielsweise mittels einer Rollierrolle umgeformt werden. Durch das Umformen der Nuten ergibt sich die hinterschnittige Form der Rillen. Die Öffnung der jeweiligen Rillen weist somit eine geringere Breite auf als ein Rillenboden der jeweiligen Rillen. Mit anderen Worten weisen die jeweiligen Zähne an deren Kopffläche eine größere Breite auf als an deren jeweiliger Basis in axialer Richtung. Anhand des jeweiligen Profilkennwerts wird ermittelt, ob in dem jeweiligen Segment die Umformung ausreichend ist. Die Umformung ist in Ordnung, wenn der Profilkennwert innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegt. Die Umformung ist nicht in Ordnung, wenn der Profil kennwert außerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegt. Bei dem Umformen der Nuten bleibt eine Breite des Rillenbodens der jeweiligen Nuten in axialer Richtung gleich, es wird lediglich die Öffnungsbreite der jeweiligen Nuten verschmälert, um den Hinterschnitt auszubilden. Das bedeutet, dass die jeweiligen Zähne bei dem Umformen an ihrer der Mittelachse der Zylinderbohrung zugewandten Kopffläche in axialer Richtung verbreitert werden, wobei eine in axialer Richtung verlaufende Breite der Basis der jeweiligen Zähne gleich bleibt. Ist somit die Breite des jeweiligen Rillenbodens der Rillen beziehungsweise der jeweiligen Basis der Zähne in axialer Richtung bekannt und wird anhand der T eilbilder über die jeweiligen Pixel die Öffnungsbreite der jeweiligen Rillen beziehungsweise die Zahnbreite der jeweiligen Zähne ermittelt, dann kann festgestellt werden, ob die Zähne ausreichend umgeformt worden sind beziehungsweise die Rillen eine ausreichend hinterschnittige Form aufweisen. Liegt der Profilkennwert innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen, dann wird festgestellt, dass die Umformung der Zähne beziehungsweise die hinterschnittige Ausgestaltung der Rillen ausreichend ist. Die hinterschnittige Form der Rillen ermöglicht, dass die im Nachgang auf die Oberfläche der Zylinderbohrung aufgebrachte Beschichtung sich in den Rillen der Oberfläche verhaken kann, wodurch die Beschichtung besonders sicher an der Oberfläche der Zylinderbohrung gehalten ist. Insbesondere füllt die Beschichtung die hinterschnittige Form der Rillen aus und hintergreift somit die Zähne der Oberfläche der Zylinderbohrung.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass aus sämtlichen untersuchten Segmenten das Segment mit dem am weitesten außerhalb des Toleranzbereichs liegenden Profilkennwert ausgewählt wird und mittels einer Lasereinrichtung die Rillen an der Oberfläche der Zylinderbohrung zumindest in diesem Segment mittels eines Laserstrahls abgetastet werden. Hierbei kann die Oberfläche der Zylinderbohrung in axialer Richtung mittels des Laserstrahls abgetastet werden, wobei der Laserstrahl durch das ausgewählte Segment hindurchbewegt wird. Mittels des Laserstrahls erfolgt somit eine nachgelagerte Überprüfung desjenigen Segments der Oberfläche der Zylinderbohrung, welche als am stärksten von dem vorgegebenen Toleranzbereich abweichend festgestellt worden ist. Mittels des Laserstrahls kann das Profil der Oberfläche der Zylinderbohrung mit besonders großer Präzision ermittelt werden. Ein vollständiges Abtasten der gesamten Oberfläche der Zylinderbohrung mit dem Laserstrahl würde jedoch besonders viel Zeit in Anspruch nehmen, da der Laserstrahl über die gesamte Oberfläche der Zylinderbohrung geführt werden müsste. Das beschriebene Verfahren ermöglicht somit, dass anhand des aufgezeichneten Bilds eine grobe Voruntersuchung der Oberfläche der Zylinderbohrung erfolgen kann und wenn festgestellt wird, dass wenigstens eines der Segmente mit seinem Profilkennwert von dem vorgegebenen Toleranzbereich abweicht, insbesondere stark abweicht, zumindest dieses Segment mittels der Lasereinrichtung genauer untersucht wird. Das Verfahren ermöglicht somit, dass die Oberfläche der Zylinderbohrung besonders schnell untersucht werden kann und potenzielle Fehlstellen der Oberfläche der Zylinderbohrung besonders präzise mittels der Lasereinrichtung der Nachprüfung unterzogen werden können. Die besonders präzise Untersuchung der Oberfläche der Zylinderbohrung wird somit lediglich in Bereichen durchgeführt, für welche im Rahmen der Voruntersuchung anhand des Bilds festgestellt worden ist, dass in diesem Bereich eine Fehlstelle vorliegen könnte beziehungsweise vorliegt. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Darstellung erzeugt und mittels einer Ausgabeeinrichtung ausgegeben wird, in welcher die ermittelten Profilkennwerte sämtlicher Segmente sowie die Position sämtlicher Segmente relativ zueinander dargestellt sind. In der Darstellung können somit die jeweiligen Profil kenn werte derart relativ zueinander angeordnet werden, wie die zugehörigen Segmente an der Oberfläche der Zylinderbohrung relativ zueinander angeordnet sind. Hierdurch kann besonders einfach erkannt werden, welcher Profilkennwert welchem Segment der Oberfläche der Zylinderbohrung zugeordnet ist. Hierbei können die jeweiligen Profilkennwerte beispielsweise in Form eines Zahlenwerts ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich können die jeweiligen Profilkennwerte farblich gekennzeichnet werden, wodurch als Darstellung eine Art Heat Map erzeugt wird. In dieser Heat Map können zueinander unterschiedlichen Profilkennwerten unterschiedliche Farben und zueinander gleichen Profilkennwerten gleiche Farben zugeordnet sein. Beispielsweise können jeweiligen ansteigenden Profilkennwerten graduell ansteigend unterschiedliche Farben zugeordnet sein. Über die Farbausprägung der Darstellung kann eine Person somit besonders einfach und schnell einen Überblick über die Profilkennwerte der jeweiligen Segmente, insbesondere einen Überblick über die Profilkennwerte der jeweiligen Bereiche der Oberfläche der Zylinderbohrung erhalten. In der Darstellung kann zusätzlich farblich gekennzeichnet sein, beispielsweise über eine Farbwahl oder über eine Intensität der jeweiligen farbigen Darstellung, bei welchem der Segmente der ermittelte Profilkennwert außerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegt. Über die farbliche Gestaltung kann die Person in der Darstellung somit besonders einfach erkennen, welche Segmente im Rahmen der Überprüfung als nicht in Ordnung festgestellt worden sind und welche Segmente im Rahmen der Überprüfung als in Ordnung festgestellt worden sind. Die Person kann somit besonders einfach darüber informiert werden, in welchem Bereich der Oberfläche der Zylinderbohrung eine Fehlstelle vorliegen könnte beziehungsweise vorliegt. Infolgedessen kann die Person diesen Bereich der Oberfläche der Zylinderbohrung einer zusätzlichen visuellen Überprüfung beispielsweise durch die Person selber unterziehen und somit bestätigen oder widerlegen, dass in diesem Bereich der Oberfläche tatsächlich eine Fehlstelle vorliegt. Mittels der Darstellung kann somit eine Person bei einer Nachüberprüfung der Oberfläche der Zylinderbohrung unterstützt werden, sodass die Nachüberprüfung durch die Person besonders schnell durchgeführt werden kann.
Weist eine Zylinderbohrung wenigstens ein als nicht in Ordnung gekennzeichnetes Segment auf beziehungsweise ist von der Person oder der Lasereinrichtung eine Fehlstelle an der Oberfläche der Zylinderbohrung festgestellt worden, dann kann die Oberfläche dieser Zylinderbohrung nachbearbeitet werden oder das diese Zylinderbohrung aufweisende Kurbelgehäuse aussortiert werden, um eine Gefahr einer Auslieferung eines fehlerhaften Kurbelgehäuses an einen Kunden besonders gering zu halten.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein System zum Überprüfen einer mit Rillen versehenen Oberfläche einer Zylinderbohrung eines Kurbelgehäuses für ein Kraftfahrzeug. Das Kurbelgehäuse ist insbesondere Teil eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs. Der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs ist dazu eingerichtet, das Kraftfahrzeug durch Verbrennen eines Kraftstoffs anzutreiben. Das System umfasst eine Erfassungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, ein Bild zu erfassen, welches die gesamte Oberfläche der Zylinderbohrung abbildet. Darüber hinaus umfasst das System eine elektronische Recheneinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, das Bild in eine Vielzahl von jeweilige Segmente der Oberfläche abbildende Teilbilder zu unterteilen, anhand der Pixel jedes Teilbilds einen Profilkennwert zu ermitteln, welcher eine Querschnittsform der Rillen in dem zugeordneten Segment charakterisiert, zu überprüfen, ob der Profilkennwert innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen für den Profilkennwert liegt und festzustellen, dass das untersuchte Segment in Ordnung ist, wenn der Profilkennwert innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegt sowie festzustellen, dass das untersuchte Segment nicht in Ordnung ist, wenn festgestellt wird, dass der Profilkennwert außerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegt. Das System ist somit dazu eingerichtet, das im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Überprüfen einer mit Rillen versehenen Oberfläche einer Zylinderbohrung eines Kurbelgehäuses eines Kraftfahrzeugs beschriebene Verfahren durchzuführen. Gegebenenfalls kann das System zusätzlich die Lasereinrichtung umfassen.
Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in: Fig. 1 ein Verfahrensschema für ein Einbringen von Rillen in eine Oberfläche einer Zylinderbohrung eines Kurbelgehäuses eines Kraftfahrzeugs;
Fig. 2 ein Verfahrensschema für ein Überprüfen der die Rillen aufweisenden Oberfläche der Zylinderbohrung auf Fehlstellen; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Ergebnisse der Überprüfung der Rillen an der Oberfläche der Zylinderbohrung.
In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist ein Verfahrensschema zum Einbringen von Rillen 28 in eine Oberfläche einer Zylinderbohrung 14 eines Kurbelgehäuses 10 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Im Rahmen dieses Verfahrens wird in das Kurbelgehäuse 10 mittels eines Schneidwerkzeugs 12 eine Zylinderbohrung 14 eingebracht. Anschließend werden mit einem Fräswerkzeug 16 jeweilige Nuten 18 in eine die Zylinderbohrung 14 begrenzende Wandung des Kurbelgehäuses 10 eingebracht. Hierbei verlaufen die jeweiligen Nuten 18 ringförmig um eine Mittelachse 20 der Zylinderbohrung 14. Die Nuten 18 verlaufen somit mit ihrer Längserstre- ckungsrichtung in Umfangsrichtung der Zylinderbohrung 14. Jeweilige zueinander benachbarte Nuten 18 sind durch einen in axialer Richtung dazwischen angeordneten Zahngrundkörper 22 voneinander getrennt.
Anschließend wird ein Rollierwerkzeug 24 in die Zylinderbohrung 14 hineinbewegt und mittels des Rollierwerkzeugs 24 werden die Zahngrundkörper 22 zu jeweiligen Zähnen 26 umgeformt. Durch das Umformen der Zahngrundkörper 22 zu den Zähnen 26 werden die Nuten 18 zu hinterschnittigen Rillen 28 umgeformt. Die Rillen 28 können insbesondere im in axialer Richtung der Zylinderbohrungen 14 verlaufenden Querschnitt eine schwalbenschwanzförmige Kontur aufweisen. Hierbei entspricht ein Rillenboden 30 der jeweiligen Rillen 28 in seiner Breite in axialer Richtung einer Breite der zugeordneten, zu dieser Rille 28 umgeformten Nut 18 in axialer Richtung. Die axiale Richtung fällt mit der Erstreckungsrichtung der Mittelachse 20 der Zylinderbohrung 14 zusammen. Die Breite 32 der jeweiligen Nut 18 entspricht dem Abstand jeweiliger zueinander benachbarter, die Nut 18 in axialer Richtung zu gegenüberliegenden Seiten begrenzender Zahngrundkörper 22. Eine Breite der Basis 34 der jeweiligen Zähne 26 in axialer Richtung entspricht der Breite 36 der Zahngrundkörper 22 in axialer Richtung. Durch das Umformen der jeweiligen Zahngrundkörper 22 zu den jeweiligen Zähnen 26, weisen die Zähne 26 an ihren Kopfflächen 38 eine größere Zahnbreite 40 auf als die Breite 36 des zugeordneten Zahngrundkörpers 22 in axialer Richtung. Im Bereich der Kopffläche 38 sind somit die jeweiligen Zähne 26 in axialer Richtung durch das Umformen, insbesondere das Rollieren, verbreitert im Vergleich zu den jeweiligen Zahngrundkörpern 22. Infolgedessen ist eine Öffnungsbreite 42 der jeweiligen Rillen 28 in axialer Richtung schmaler als die Breite 32 der Nuten 18. Wenn die jeweiligen Breiten 32, 36 der Nuten 18 sowie der Zahngrundkörper 22 bekannt sind, dann kann anhand jeweiliger ermittelter Zahnbreiten 40 sowie Öffnungsbreiten 42 ermittelt werden, wie sehr die jeweiligen Zahngrundkörper 22 beim Umformen zu den Zähnen 26 umgeformt worden sind. Es kann infolgedessen eine Stärke der Umformung ermittelt werden.
Das Ausbilden der hinterschnittigen Rillen 28 ermöglicht, dass eine anschließend auf die Oberfläche der Zylinderbohrung 14 aufgetragene Beschichtung besonders gut an der Oberfläche der Zylinderbohrung 14 haftet, insbesondere durch Eingreifen in die jeweiligen Hinterschnitte der Rillen 28. Sind die Rillen 28 nicht ausreichend hinterschnittig umgeformt, dann kann es zum Ablösen der Beschichtung kommen. Es ist somit wünschenswert, jeweilige Zylinderbohrungen, welche Bereiche aufweisen, in welchen eine ausreichende Umformung der Zahngrundkörper 22 zu den Zähnen 26 nicht stattgefunden hat, bereits vor dem Beschichten zu identifizieren und auszusortieren oder nachzubearbeiten.
In Fig. 2 ist ein Verfahrensschema für ein Verfahren zum Überprüfen der mit den Rillen 28 versehenen Oberfläche der Zylinderbohrung 14 des Kurbelgehäuses 10 für ein Kraftfahrzeug schematisch dargestellt.
Bei dem Verfahren ist es vorgesehen, dass mittels einer Erfassungseinrichtung, insbesondere mittels einer Kameraeinrichtung, ein Bild 44 erfasst wird, welches die gesamte Oberfläche der Zylinderbohrung 14 abbildet. In Fig. 2 ist die Oberfläche der Zylinderbohrung 14 um die Mittelachse 20 abgewickelt zweidimensional dargestellt. Das Bild 44 wird in eine Vielzahl von jeweilige Segmente der Oberfläche abbildende Teilbilder 46 unterteilt. In Fig. 2 sind aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich einzelne der Teilbilder 46 mit den zugehörigen Bezugszeichen versehen. Jedes der Teilbilder 46 bildet eine Vielzahl an Rillen 28 und Zähne 26 ab. Im Rahmen des Verfahrens ist es nun vorgesehen, dass anhand der Pixel jedes Teilbilds 46 ein Profilkennwert 60 ermittelt wird, welcher eine Querschnittsform der Rillen 28 in dem zugeordneten Segment charakterisiert.
Um anhand der Pixel des jeweiligen T eilbilds 46 den Profilkennwert 60 für das jeweilige Segment zu ermitteln, wird wie im Folgenden beschrieben vorgegangen. In jedem Teilbild 46 werden die Pixel zeilenweise untersucht, wobei die jeweiligen Zeilen in Umfangsrichtung der Zylinderbohrung 14 verlaufen. Jede untersuchte Zeile ist vorliegend einen Pixel breit, wobei die Breite der jeweiligen Zeilen in axialer Richtung der Zylinderbohrung 14 verläuft. Es wird anhand jeweiliger Grauwerte der Pixel einer Zeile untersucht, ob diese Zeile die Öffnung einer Rille 28 oder die Kopffläche 38 eines Zahns 26 darstellt. Aus den Grauwerten der jeweiligen Pixel einer Zeile werden mehrere statistische Kennwerte ermittelt. Vorliegend werden insbesondere 15 statistische Kennwerte für die Grauwerte der Pixel jeder Zeile ermittelt. Anschließend wird für jede Zeile ein sämtliche statistischen Kennwerte charakterisierender Zeilenpunkt 50 in ein mehrdimensionales Koordinatensystem 48 eingetragen. Das mehrdimensionale Koordinatensystem 48 umfasst vorliegend 15 Dimensionen und somit für jeden berechneten Kennwert eine. Die Zeilenpunkte 50 für jede untersuchte Zeile des untersuchten Teilbilds 46 werden in das gemeinsame Koordinatensystem 48 eingetragen. Anschließend erfolgt eine Clusteranalyse der Zeilenpunkte 50. Anhand der jeweiligen Positionen der Zeilenpunkte 50 in dem Koordinatensystem 48 werden somit zwei Cluster festgelegt, ein Zahncluster 52 und ein Rillencluster 54. Es wird festgestellt, dass sämtliche Zeilen, deren Zeilenpunkte 50 dem Zahncluster 52 zugeordnet sind, jeweilige Zähne 26, insbesondere jeweilige Kopfflächen 38 von Zähnen 26, darstellen und sämtliche Zeilen, deren Zeilenpunkte 50 dem Rillencluster 54 zugeordnet sind, jeweilige Rillen 28, insbesondere jeweilige Öffnungen von Rillen 28, darstellen.
Als Kennwerte können insbesondere ein Mittelwert und/oder eine Varianz und/oder eine Schiefe der Verteilung und/oder eine Wölbung der Verteilung und/oder ein Minimum und/oder ein Maximum und/oder eine Dezile der Grauwerte der Pixel der betrachteten Zeile ermittelt werden. Um reproduzierbare Bedingungen für die Auswertung sämtlicher Teilbilder 46 zu erreichen, kann es vorgesehen sein, dass die jeweiligen untersuchten Teilbilder 46 hinsichtlich Schärfe und/oder Kontrast angepasst werden, bevor die Pixel des jeweiligen Teilbilds 46 ausgewertet werden. Hierbei kann das gesamte Bild 44 in Schärfe und/oder Kontrast angepasst werden oder die jeweiligen T eilbilder 46 können separat zueinander in Schärfe und/oder Kontrast angepasst werden. Anhand der Information, ob eine jeweilige Zeile die Kopffläche 38 eines Zahns 26 oder die Öffnung einer Rille 28 darstellt, kann anhand der Pixel die Öffnungsbreite 42 der jeweiligen Rillen 28 sowie die jeweilige Zahnbreite 40 der jeweiligen Kopffläche 38 der Zähne 26 ermittelt werden. Aus einem Durchschnitt des Verhältnisses der jeweiligen Öffnungsbrei- ten 42 zu den jeweiligen Zahnbreiten 40 kann der Profilkennwert 60 ermittelt werden und somit auf das Profil 56 und insbesondere den Grad der Umformung in dem jeweiligen durch das betrachtete Teilbild 46 repräsentierten Segment geschlossen werden. Der Profilkennwert 60 beschreibt somit wie stark die durchschnittliche Umformung in dem jeweiligen anhand des zugeordneten Teilbilds 46 betrachteten Segment ist. Anhand des jeweiligen Profilkennwerts 60 der Segmente kann ermittelt werden, ob in dem jeweiligen Segment die Umformung ausreichend ist, wobei die Umformung als in Ordnung festgestellt wird, wenn der Profilkennwert 60 innerhalb von vorgegebenen Toleranzgrenzen liegt und die Umformung als nicht in Ordnung festgestellt wird, wenn der Profilkennwert 60 außerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegt. Es wird somit festgestellt, dass das untersuchte Segment in Ordnung ist, wenn der Profil kennwert 60 innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegt, und festgestellt, dass das untersuchte Segment nicht in Ordnung ist, wenn der Profil kenn wert 60 außerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegt. Als untere Toleranzgrenze kann beispielsweises vorgegeben sein, dass das Verhältnis von Öffnungsbreite 42 zu Zahnbreite 40 52:48 sein soll. Als obere Toleranzgrenze kann vorgegeben sein, dass das Verhältnis von Öffnungsbreite 42 zu Zahnbreite 40 28:72 sein soll. Ohne Verformung der Zahngrundkörper 22 würde das Verhältnis der Öffnungsbreite 42 zu der Zahnbreite 40 vorliegend 60:40 betragen.
In Fig. 3 ist eine Darstellung 58 gezeigt, welche anhand der für die jeweiligen Segmente ermittelten Profil kenn werte 60 erstellt worden ist und welche mittels einer Ausgabeeinrichtung ausgegeben werden kann. Den jeweiligen Segmenten zugeordnete Profil kenn werte 60 sind in der Darstellung 58 entsprechend der relativen Anordnung der Segmente an der Oberfläche der Zylinderbohrung 14 relativ zueinander angeordnet. Es kann somit über die Darstellung 58 besonders einfach erkannt werden, welches Segment der Oberfläche der Zylinderbohrung 14 welchen Profilkennwert 60 aufweist. In der Darstellung 58 können zusätzlich jeweilige Profilkennwerte 60, welche außerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs liegen, durch Auswählen einer Helligkeit jeweiliger die Segmente repräsentierender Felder und/oder einer Farbe dieser Felder im Vergleich zu jeweiligen Feldern, welche Profilkennwerten 60 zugeordnet sind, die innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs liegen, abgesetzt sein. In Fig. 3 sind in der Darstellung 58 diejenigen Felder, welche jeweili- gen Segmenten zugeordnet sind, für welche ein Profil kennwert 60 ermittelt worden ist, der außerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegt, dunkler dargestellt, als diejenigen Felder, die Segmenten zugeordnet sind, für welche ein jeweiliger Profil kennwert 60 ermittelt worden ist, welcher innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegt. Es kann somit in der in Fig. 3 gezeigten Darstellung 58 anhand der Einfärbung der Felder beziehungsweise anhand der Helligkeit der Felder besonders schnell erkannt werden, ob die zugeordneten Segmente in Ordnung sind oder nicht in Ordnung sind.
Ist wenigstens eines der Segmente der Oberfläche der Zylinderbohrung 14 als nicht in Ordnung festgestellt worden, dann kann zumindest dieses Segment mittels eines von einer Lasereinrichtung bereitgestellten Laserstrahls abgetastet und hierdurch einer genaueren Überprüfung unterzogen werden. Wird für mehrere Segmente ermittelt, dass diese nicht in Ordnung sind, da der zugeordnete ermittelte Profilkennwert 60 außerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegt, dann kann aus sämtlichen Segmenten das Segment mit dem am weitesten außerhalb des Toleranzbereichs liegenden Profilkennwert 60 ausgewählt werden und mittels der Lasereinrichtung die Rillen 28 an der Oberfläche der Zylinderbohrung 14 zumindest in diesem Segment mittels des Laserstrahls abgetastet werden. Es erfolgt somit eine Nachbewertung durch die Lasereinrichtung an einer kritischsten Stelle der Oberfläche der Zylinderbohrung 14.
Das Auswerten der Teilbilder 46 sowie das beschriebene Ermitteln der Profilkennwerte 60 für jede der durch die jeweiligen Teilbilder 46 repräsentierten Segments kann insbesondere mittels einer künstlichen Intelligenz, insbesondere mittels eines künstlichen neuronalen Netzes durchgeführt werden.
Das beschriebene Verfahren zum Überprüfen der Oberfläche der Zylinderbohrung 14 ermöglicht, dass die Oberfläche der Zylinderbohrung 14 vollständig erfasst, ausgewertet und entsprechende Abweichungen im Profil der Oberfläche der Zylinderbohrung 14 visuell zur Anzeige gebracht werden können.
Bei dem beschriebenen Verfahren handelt es sich um eine Assistenzfunktion zur Visualisierung von kritischen Oberflächenbereichen an rollierten Zylinderbohrungen 14. Bezugszeichenliste
10 Kurbelwellengehäuse
12 Schneidwerkzeug
14 Zylinderbohrung
16 Fräswerkzeug
18 Nut
20 Mittelachse
22 Zahngrundkörper
24 Rollierwerkzeug
26 Zahn
28 Rille
30 Rillenboden
32 Nutbreite
34 Breite der Zahnbasis
36 Breite des Zahngrundkörpers
38 Kopffläche
40 Zahnbreite
42 Öffnungsbreite
44 Bild
46 Teilbild
48 Koordinatensystem
50 Zeilenpunkt
52 Zahncluster
54 Rillencluster
56 Profil
58 Darstellung
60 Profilkennwert

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Überprüfen einer mit Rillen (28) versehenen Oberfläche einer Zylinderbohrung (14) eines Kurbelgehäuses (12) für ein Kraftfahrzeug, bei welchem mittels einer Erfassungseinrichtung ein Bild (44) erfasst wird, welches die gesamte Oberfläche der Zylinderbohrung (14) abbildet, das Bild (44) in eine Vielzahl von jeweilige Segmente der Oberfläche abbildende Teilbilder (46) unterteilt wird, anhand der Pixel jedes Teilbilds (46) ein Profilkennwert (60) ermittelt wird, welcher eine Querschnittsform der Rillen (28) in dem zugeordneten Segment charakterisiert, überprüft wird, ob der Profilkennwert (60) innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen für den Profil kennwert (60) liegt, festgestellt wird, dass das untersuchte Segment in Ordnung ist, wenn der Profilkennwert (60) innerhalb der Toleranzgrenzen liegt, und festgestellt wird, dass das untersuchte Segment nicht in Ordnung ist, wenn der Profil kenn wert (60) außerhalb der Toleranzgrenzen liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Pixel in dem Teilbild (46) eine Öffnungsbreite (42) jeweiliger Rillen (28) ermittelt wird, eine Zahnbreite (40) einer Kopffläche (38) jeweiliger zwischen benachbarten Rillen (28) angeordneter Zähne (26) ermittelt wird und der Profilkennwert (60) das mittlere Verhältnis von Öffnungsbreite (42) zu Zahnbreite (40) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige Pixel in dem Teilbild (46) zeilenweise untersucht werden und anhand jeweiliger Grauwerte der Pixel einer Zeile ermittelt wird, ob die jeweilige Zeile eine Rille (28) oder einen Zahn (26) abbildet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Grauwerten der jeweiligen Pixel einer Zeile mehrere Kennwerte ermittelt werden, für jede Zeile ein die Kennwerte charakterisierender Zeilenpunkt (50) in ein mehrdimensionales Koordinatensystem (48) eingetragen wird, die Zeilenpunkte (50) sämtlicher Zeilen des Teilbilds (46) in dem Koordinatensystem (48) einer Clusteranalyse unterzogen werden, bei welcher ein Zahncluster (52) und ein Rillencluster (54) ermittelt werden und festgestellt wird, dass sämtliche Zeilen, deren Zeilenpunkte (50) dem Zahncluster (52) zugeordnet sind, jeweilige Zähne (26) abbilden, und sämtliche Zeilen, deren Zeilenpunkte (50) dem Rillencluster (54) zugeordnet sind, jeweilige Rillen (28) abbilden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Kennwerte mehrere der folgenden ermittelt werden: Mittelwert;
Varianz;
Schiefe der Verteilung;
Wölbung der Verteilung;
Minimum;
Maximum;
Dezile.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schärfe und/oder der Kontrast der jeweiligen Teilbilder (46) angepasst werden, bevor die Pixel des jeweiligen Teilbilds (46) ausgewertet werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (28) eine hinterschnittige Form aufweisen und durch Einbringen von Nuten (18) in die Oberfläche und Umformen der Nuten (18) erzeugt worden sind, und dass anhand des jeweiligen Profilkennwerts (60) ermittelt wird, ob in dem jeweiligen Segment die Umformung ausreichend ist, wobei die Umformung in Ordnung ist, wenn der Profilkennwert (60) innerhalb der Toleranzgrenzen liegt, und die Umformung nicht in Ordnung ist, wenn der Profilkennwert (60) außerhalb der Toleranzgrenzen liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus sämtlichen Segmenten das Segment mit dem am weitesten außerhalb des Toleranzbereichs liegenden Profilkennwert (60) ausgewählt wird und mittels einer Lasereinrichtung die Rillen (28) an der Oberfläche der Zylinderbohrung (14) zumindest in dem Segment mittels eines Laserstrahls abgetastet werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Darstellung (58) erzeugt und mittels einer Ausgabeeinrichtung ausgegeben wird, in welcher die ermittelten Profilkennwerte (60) sämtlicher Segmente sowie die Position sämtlicher Segmente relativ zueinander dargestellt sind.
10. System zum Überprüfen einer mit Rillen (28) versehenen Oberfläche einer Zylinderbohrung (14) eines Kurbelgehäuses (12) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Erfassungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, ein Bild (44) zu erfassen, welches die gesamte Oberfläche der Zylinderbohrung (14) abbildet, und einer elektronischen Recheneinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, o das Bild (44) in eine Vielzahl von jeweilige Segmente der Oberfläche abbildende Teilbilder (46) zu unterteilen, o anhand der Pixel jedes Teilbilds (46) einen Profil kenn wert (60) zu ermitteln, welcher eine Querschnittsform der Rillen (28) in dem zugeordneten Segment charakterisiert, o zu überprüfen, ob der Profil kenn wert (60) innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen für den Profil kenn wert (60) liegt, o festzustellen, dass das untersuchte Segment in Ordnung ist, wenn der Profilkennwert (60) innerhalb der Toleranzgrenzen liegt, und festzustellen, dass das untersuchte Segment nicht in Ordnung ist, wenn festgestellt wird, dass der Profilkennwert (60) außerhalb der Toleranzgrenzen liegt.
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