DE3624366A1

DE3624366A1 - Vorrichtung und verfahren zur optischen darstellung von stoerstellen auf einer oberflaeche

Info

Publication number: DE3624366A1
Application number: DE19863624366
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Steuernagel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-07-18
Filing date: 1986-07-18
Publication date: 1988-01-21

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur opischen Darstellung einer auf einer lichtreflektierenden Oberfläche eines zu prüfenden Werk stückes befindlichen Störstelle oder Unregelmäßigkeit mit Hilfe einer Lichtquelle und eines lichtoptichen Empfängers.

Bei der Montage von Kraftfahrzeugen werden unterschiedlich geformte Blechtteile aus ihren jeweiligen Stanzmaschinen entnommen und einer Montagestraße zum weiteren Zusammenbau zugeführt. Nahezu sämtliche Vorgänge dieser Art erfolgen heutzutage vollautomatisch. Trotz der gleichbleibenden Arbeitsabläufe treten immer wieder Fehler bei der Handhabung der Werkstücke oder dergleichen auf, so daß beispielsweise kaum sichtbare Beulen auf den Blechteilen auftreten oder Fett- bzw. Ölflecke auf ein Werkstück gelangen, sodaß eine sich anschließende Grundierung an dieser Stelle nicht vorschriftsmäßig durchgeführt werden kann. Man ist bestrebt, solche auftretenden Fehler möglichst frühzeitig zu erkennen, einmal um eine Weiterverarbeitung und ein Mitschleppen des Fehlers zu verhindern und zum anderen, um systematische Fehler vollständig auszuschalten.

Diese Grundsätze gelten nicht nur im Kraftfahrzeugbau, sondern generell in der Geräte herstellenden bzw. Montageindustrie.

Die einfachste bekannte Ermittlung von Fehlern in Form von Unebenheiten besteht darin, daß eine Bedienungsperson das zu prüfende Werkstück mit der Hand abtastet bzw. überstreicht, wobei die Empfindlichkeit der Hand selbst bei Verwendung eines Handschuhes ausreicht, um noch relativ kleine Dellen oder Beulen zu "erfühlen". Eine solche Praxis ist sehr Lohnintensiv und entspricht nicht den Forderungen einer weitgehenden Automatisierung.

Es ist bekannt, daß insbesondere bei dem in Werkhallen vorherrschenden diffusen Lichtverhältnissen kleine Unebenheiten auf einer Fläche vom Auge ohne besondere Hilfsmittel nicht erkannt werden.

Die geringen Entfernungsunterschiede der tiefsten und erhabensten Punkte einer Delle oder Beule sind für das räumlich sehende Auge einer Person zu gering, um noch erkannt zu werden, weil sie noch im gleichen Schärfen-Tiefenbereich liegen, auf den das Auge einer normalsichtigen Person adaptiert hat.

Die optische Feststellung eines Fleckes, beispielsweise eines Fett oder Ölfleckes hängt von den Farbkonstrasten des Fleckes zu seiner Umgebung ab. Unterhalb einer bestimmten Kontrastgrenze kann das Auge daher Flecke dieser Art nicht mehr erkennen.

Aus der Optik ist es ferner bekannt, daß Vertiefungen durch sehr flach zur Oberfläche einfallendes Licht sichtbar gemacht werden können, weil die dem Licht zugewandten Ränder Schatten werfen. Dieser Effekt ist jedem Mondbeobachter bekannt, welcher bei flach einfallendem Sonnen licht die Krater des Mondes sichtbar werden läßt.

Wegen der geringen Ausdehnung der hier infrage kommenden mechanischen Fehler und auch der komplexen Oberflächen der zu prüfenden Werkstücke läßt sich diese optische Methode zur Sichtbarmachung von Unebenheiten nicht anwenden.

Es ist ferner bekannt, eine auf Unebenheiten und Unregelmäßigkeiten zu prüfende Oberfläche intensiv zu beleuchten und das reflektierte Licht auf eine retroreflektierende Folie zu werfen. Durch die Auslenkung des von einer Beule reflektierten Lichtes ist diese auf der Folie besser zu erkennen, als bei direkter Betrachtung der beleuchteten Beule. Diese Methode setzt jedoch voraus, daß die Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes sehr gut Licht reflektiert. Dies ist jedoch nur bei bereits lackierten Blechen der Fall. Fehler der genannten Art sollen jedoch so früh wie möglich erkannt werden, um anschließende Arbeiten an einem fehlerhaften Werkstück zu vermeiden.

Insbesondere im Kraftfahrzeugbau müssen auch verzinkte Bleche auf Fehler der genannten Art geprüft werden. Eine verzinkte Oberfläche ist jedoch sehr rauh, so daß einfallendes Licht diffus reflektiert wird. Hierdurch werden die bisher bekannten und beschriebenen Prüfverfahren unbrauchbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, mit dessen Hilfe Störstellen oder Unregelmäßigkeiten eines Werkstückes optisch darzustellen, zu registrieren und anzuzeigen sind, wobei die Oberfläche des Werkstückes selbst geringe Lichtreflektionseigenschaften aufweisen kann oder sogar Licht diffus reflektiert.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß ein Lichtprojektor zur Erzeugung eines vorzugsweise paralle Lichtstrahlen aufweisenden Lichtbündels der Oberfläche eines zu prüfenden Werkstückes derart zugeordnet ist, daß das von der Oberfläche reflektierte Licht über einen vorzugsweise senkrecht zur Oberfläche des Werkstückes angeord neten Spiegel einem lichtoptischen Empfänger zuführbar ist.

Das auf die Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes einfallende parallele Lichtbündel ist mittels entsprechender Blenden vorzugsweise auf eine definierte Fläche des zu prüfenden Werkstückes begrenzt. Durch eine fortschreitende Bewegung des zu prüfenden Werkstückes wird auf diese Weise die gesamte Oberfläche in aufeinanderfolgenden Schritten systematisch lichtoptisch abgetastet, wodurch die Bedienungsperson nicht überfordert wird.

Zur Verhinderung des Einfalles von direktem Streulicht auf den Spiegel ist der Strahlengang des Lichtbündels durch einen Abschatter begrenzt. Hierdurch wird dafür gesorgt, daß auf den Spiegel nur Licht von der zu prüfenden Oberfläche des Werkstückes auftrifft und das Spiegelbild nicht durch Nebenlicht gestört wird.

Der Lichteinfallswinkel auf die Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes beträgt nach der Erfindung 30° bis 60°, und vorzugsweise 45°. Es hat sich ergeben, daß dieser Lichteinfallswinkel die besten Ergebnisse hinsichtlich der Fehlerermittlung ergibt.

Zur Prüfung einer komplexen, unterschiedlich gewölbten Oberfläche eines Werkstückes sind diesem in einer Weiterbildung der Erfindung mehrere Lichtprojektoren zur Erzeugung jeweils eines vorzugsweise parallele Lichtstrahlen aufweisenden Lichtbündels mit einer entsprechenden Anzahl von Spiegeln zugeordnet. Hierdurch ist es einer Bedienungsperson möglich, eine in Längsrichtung betrachtet halbe Fahrzeugkarosserie kontinuierlich zu überwachen.

Um auch diesen Registriervorgang zu automatisieren, sind in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dem lichtoptischen Empfänger Auswertevorrichtungen nachgeschaltet.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt die Figur eine schematische Darstellung der Vorrichtung mit ihrem Strahlengang.

In der Figur ist mit 1 ein Lichtprojektor bezeichnet, der zur Erzeugung eines vornehmlich parallele Lichtstrahlen aufweisenden Lichtbündels 2 dient. Dieser Lichtprojektor 1 ist der Oberfläche 3 eines zu prüfenden Werkstückes 4 derart zugeordnet, daß das von der Oberfläche 3 reflektierte Licht 5 über einen senkrecht zur Oberfläche 3 des Werkstückes 4 angeordneten Spiegel 6 einem lichtoptischen Empfänger 7 zugeführt wird.

Das auf die Oberfläche 3 des zu prüfenden Werkstückes 4 einfallende parallele Lichtbündel 2 ist mittels nicht näher dargestellter Blenden auf eine definierte Fläche des zu prüfenden Werkstückes 3 begrenzt.

Zur Verhinderung des Einfalles von direktem Streulicht auf den Spiegel 6 ist der Strahlengang des Lichtbündels 2 durch einen Abschatter 9 be grenzt.

Der Einfallswinkel des Lichtbündels 2 auf die Oberfläche 3 des zu prüfenden Werkstückes 4 beträgt in dem hier dargestellten Ausführungs beispiel 45° beträgt.

Zur automatischen Erfassung, Registrierung und Anzeige von Störstellen oder Unregelmäßigkeiten auf der zu prüfenden Oberfläche 3 des Werk stückes 4 sind dem lichtoptischen Empfänger 7 nicht näher dargestellte Auswertevorrichtungen nachgeschaltet.

Mit der Erfindung lassen sich relativ kleine aber dennoch störende Unregelmäßigkeiten eines Werkstückes in einfacher Weise sicher feststellen und je nach der apparativen Ausgestaltung durch einen Beobachter feststellen oder durch Registriergeräte ermitteln und lokalisieren.

Claims

1. Vorrichtung zur optischen Darstellung einer auf einer lichtreflek tierenden Oberfläche eines zu prüfenden Werkstückes befindlichen Störstelle oder Unregelmäßigkeit mit Hilfe einer Lichtquelle und eines lichtoptichen Empfängers, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtprojektor zur Erzeugung eines vorzugsweise parallele Licht strahlen aufweisenden Lichtbündels der Oberfläche eines zu prüfen den Werkstückes derart zugeordnet ist, daß das von der Oberfläche reflektierte Licht über einen vorzugsweise senkrecht zur Oberfläche des Werkstückes angeordneten Spiegel einem lichtoptischen Empfänger zuführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes einfallende parallele Lichtbündel mittels entsprechender Blenden auf eine definierte Fläche des zu prüfenden Werkstückes begrenzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung des Einfalles von direktem Streulicht auf den Spiegel der Strahlengang des Lichtbündels durch einen Abschatter begrenzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel des Lichtbündels auf die Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes 30° bis 60°, vorzugsweise 45° beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Prüfung einer komplexen, unterschiedlich gewölbten Oberfläche eines Werkstückes diesem mehrere Lichtprojektoren zur Erzeugung jeweils eines vorzugsweise parallele Lichtstrahlen aufweisenden Licht bündels mit einer entsprechenden Anzahl von Spiegeln zugeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Erfassung, Registrierung und Anzeige von Störstellen oder Unregelmäßigkeiten auf der zu prüfenden Oberfläche eines Werkstückes dem licht optischen Empfänger Auswertevorrichtungen nachgeschaltet sind.

7. Verfahren zur optischen Darstellung einer auf einer lichtreflek tierenden Oberfläche eines zu prüfenden Werkstückes befindlichen Störstelle oder Unregelmäßigkeit mit Hilfe einer Lichtquelle und eines lichtoptichen Empfängers, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zu prüfende Oberfläche eines Werkstückes ein aus nahezu parallel gerichteten Lichtstrahlen bestehendes Lichtbündel geworfen und von dieser reflektiert, einem senkrecht zur zu prüfenden Oberfläche angeordnetem Spiegel zugeführt wird, von dem aus das Spiegelbild zu einem Beobachter oder Registriergerät gelangt.