DE2439988A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung von oertlich begrenzten formfehlern an gewoelbten flaechen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von örtlich begrenzten Formfehlern an gewölbten Flächen.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Ermittlung von örtlich begrenzten Formfehlern an gewölbten Flächen, insbesondere an den Oberflächen gepreßter Karossserieteile für Kraftfahrzeuge.
• Bei der Serienfertigung von Formstücken, die durch Gießen,.
• Sintern, Spritzen, spanende Formgebung, Schmieden oder vorallem in Preß- oder Gießformen hergestellt werden, besteht ein dringendes Bedürfnis, etwaige Beschädigungen der Oberfläche beispielsweise in Form von Beulen oder dergleichen zuverlässig zu ermitteln und derart beschädigte Teile vor der Weiterverarbeitung, insbesondere dem Lackieren, auszusondern.
• Bisher werden hierfür zweierlei Verfahren angewendet, nämlich - der Vergleich der zu prüfenden Oberfläche mit einer Bezugsfläche durch mechanische, optische, elektrische photographische, magnetische oder sonstige Meßverfahren; nachteilig ist herbei das Erfordernis eines die Bezugsfläche tragenden Meisterstücks für jede Flächenform; - die Prüfung der Fläche durch in Augenscheinnahme oder Abtasten von hand. Nachteilig ist hierbei die Einbeziehung der subjektiven Unterscheidungskraft der Prüfperson, die Schwankungen unterworfen sein kann.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, daß nicht an bestimmte Bezugsflächen auf Meisterstücken gebunden ist und objektiv und zerstörungsfrei örtlich begrenzte Formfehler ermittelt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß die zu prüfende Fläche mit gebündeltem Licht gitter-oder rasterförmig abgetastet wird, daß das Lichtgitter oder -raster unter einem anderen Winkel als dem Auftreffwinkel des Lichts in Form eines Bildes erfasst wird und daß dieses Bild im Hinblick auf örtlich begrenzte Verwerfungen des Gitters oder Rasters mathematisch analysiert wird.
• Die Analyse des Gitter- oder Rasterbildes erfolgt nach den Grundsätzen der mathematischen Morphologie (mathematische Formlehre) durch quantitative Auswertung der Bilder bzw.
• Bildelemente. Die Feststellung, ob ein Fehler vorhanden ist oder nicht, geschieht durch Vergleich zwischen den Meßergebnissen der Bildanalyse und den Meßkriterien, welche die Fehler definieren.
• Vorzugsweise wird das als Grundlage für die Analyse dienende Lichtgitter oder - raster mittels eines gebündelten Laserstrahls erzeugt, der in einem Wellenlängenbereich ausgestrahlt wird, welcher die Prüfung durch eine automatisch arbeitende Beobachtungseinrichtung ermöglicht. Der Laser ist beispielsweise ein Helium-Neon-Laser, der Rotlicht austrahlt, oder ein Kryptonlaser oder ein Argon- oder Cadmiumlaser, welche grüne und blaue Strahlen aussenden.
• Das erzeugte Lichtgitter oder -raster kann durch eine Fernsehkamera und/oder einen optischen Speicher sichtbar gemacht werden, der in einem konkreten Beispielsfall von einer flüssigen Kristallanordnung oder dem Bildschirm der Elektronenröhre der Fernsehkamera gebildet ist. Durch diese Maßnahmen wird die Gesamtheit von Informationen, die sich auf die geometrische Verteilung der auf der Fläche erzeugten Lichtlinien beziehen, elektrisch und zeitlich vorübergehend zugänglich gemacht (letzteres stellt des Abtastbereich oder das Ergebnis dieses Abtastens, nämlich in physikalisch meßbarer Form dar, die wenigstens einer der geometrischen Koordinaten der Prüfstelle entspricht).
• In diesem Verfahrensstadium können die gewöhnlichen elektronischen und mathematischen Analysierverfahren nach der Lehre der mathematischen Morphologie angewandt werden.
• Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorzugsweise gekennzeichnet durch-einen Lichtstrahlerzeuger, eine Abtasteinrichtung zur Führung des Lichtstrahls in Gitter- oder Rasterform über die zu untersuchende Fläche, eine auf die Fläche unter einem anderen Winkel als der Lichtstrahl gerichtete Fernsehkamera mit Monitor sowie eine das Bild des Monitors auswertende Analysiereinheit.
• Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung naher erläutert. Es zeigen: Fig. I in perspektivischer Darstellung ein auf seine Oberflächenbeschaffenheit hin zu prüfende Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs wie beispielsweise eine Fahrzeugtür an einer Oberflächenprüfstation gemäß der Erfindung und Fig. II in einem Koordinatensystem das unter einem anderen Winkel als dem Auftreffwinkel des Lichts erfaßte Bild eines Lichtgitters auf dem Karosserieteil mit einer örtlichen Verformung.
• Wie Fig. I zeigt, befindet sich der zu prüfende Gegenstand, nämlich ein Karosserieteil 1,auf auf einer Fördereinrichtung 2 und wird mittels derselben vor einem Lichterzeuger 3 vorbei bewegt, der einen gebündelten Lichtstrahl aussendet, welcher mittels an einer nur schematisch angedeuteten Ablenkeinrichtung L senkrecht zur Bewegungsrichtung der Fördereinrichtung periodisch abgelenkt wird, wodurch auf der Oberfläche des Karosserieteils 1 ein aus Linien 1 bestehendes Lichtgitter R erzeugt wird.
• Das Lichtgitter R wird von einer unter einem anderen Winkel als der Lichterzeuger 3 auf d+e Oberfläche des Karosserieteils 1 gerichteten Fernsehkamera 4 erfaßt und in Form des in Fig. 2 gezeigten Bildes aut deren Monitor wiedergegeben.
• Dieses Bild wird schließlich in einer Analysiereinheit 5 ausgewertet.
• Wie Fig. 2 zeigt, erscheinen die von dem Lichterzeuger 3 mit Hilfe der Ablenkeinrichtung L erzeugten Gitterlinien auf der Bildscheibe P des Monitors wegen des anderen Winkels, unter welchem die Karosserieteiloberfläche R' im Bild erfaßt wird, in Form mehr. oder weniger gleichmäßig gekrümmter paralleler Linien 1' innerhalb des Achsensystems xS y. Wenn nun die zu prüfende Fläche eine örtliche Verformung an einer Stelle D (Fig. I) aufweist, dann zeigt sich an dieser Stelle D' im Bild des Monitors eine entsprechende örtliche Verformung einer oder einiger Gitterlinien wie beispielsweise der Gitterlinie i+1 gegenüber der benachbarten Gitterlinie i dergestalt, daß sich der Querabstand A plötzlich ändert.
• Eine derartige außergewöhnliche Anderung wird von dem Analysiergerät als Fehler erkannt und angezeigt.
• Es leuchtet ein, daß das vorbeschriebene Verfahren zu seiner Durchführung keinerlei Bezugsformenin Gestalt von Meisterstüc-ken oder dergleichen benötigt, t denen die zu prüfende Fläche verglichen wird. Bezugsgröße ist vielmehr die zu prüfende Fläche selbst, und zwar in ihrem Normalverlauf außerhalb des Bereichs einer örtlichen Verformung. Für den Abstand zwischen den Gitterlinien gelten Toleranzgrenzen, deren Überschreitung von der Analysiereinrichtung festgestellt wird. Die Analyse des Bildes P lässt sich durch folgende Meßmatrix darstellen: wobei A die Entfernung zwischen zwei mit i bzw. i+1 markierten Linien in einem Zeitmaßstab t parallel zur X-Achse der Fig. II mit Bezug auf eine Ordinate y - j.
• Die Methode der Auswertung der Matrix i, j nach A , die Methode der Ablesung dieser Matrix und das System des Vergleichs mit den Fehlerkriterien werden je nach den zu erfüllenden Bedürfnissen unter den Grundsätzen der mathematischen Morphologie und ihrer bekannten Anwendungen ausgewählt.
• Es versteht sich von selbst, daß die Abtastung der zu prüfenden Fläche mit dem von dem Lichterzeuger 3 ausgesandten Lichtstrahl auch dadurch erfolgen kann, daß der Träger der Fläche selbst stillsteht und dafür der Lichterzeuger mit der Ablenkeinrichtung an der Fläche vorbei bewegt werden. Anstelle eines aus Linien bestehenden Lichtgitters kann auch ein aus Punkten bestehendes Lichtraster erzeugt-werden. Auch in diesem Falle wird eine unnatürliche Wölbung der Obenfläche wie beispielsweise eine Beule zu einer lokalen außergewöhnlichen Verteilung der Rasterpunkte im Bild P führen, die von der Analysiereinheit festgestellt und gemeldet wird.
• Es ist außerdem selbstverständlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur auf die Prüfung mechanischer Teile oder daraus gebildeter Baugruppen beschränkt ist; es sind darüberhinaus auch andere Anwendungen beispielsweise im medizinischen Bereich oder bei der Erforschung von bewegten Flüssigkeiten denkbar.
• Ansprüche

Claims (6)

1. Ansprüche 1. Verfahren zur Ermittlung von örtlich begrenzten Formfehlern an gewölbten Flächen, insbesondere an den Oberflächen gepresster Karosserieteile für Kraftfahrzeuge, d a d u r c h g e k e n n z e ic h n e t , daß die zu prüfende Fläche mit gebündeltem Licht. gitter- oder rasterförmig abgetastet wird, daß das Lichtgitter oder -raster unter einem anderen Winkel als dem Auftreffwinkel des Lichts in Form eines Bildes erfasst wird und daß dieses Bild im Hinblick auf örtlich begrenzte Verwerfungen des Gitters oder Rasters mathematisch analysiert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 19 d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß zur Abtastung der Oberfläche ein Laserstrahl verwendet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t daß das zu analysierende Bild elektronisch erzeugt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e ts daß die zu prüfende Fläche während der Prüfung an der Lichtquelle und der Abbildeinrichtung vorbei bewirkt wird.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, g e k e n n z ei c h n e t d u r c h einen Lichtstrahlerzeuger, eine Abtasteinrichtung zur Führung des Lichtstrahls in Gitter- oder Rasterform über die zu untersuchende Fläche, eine auf die Fläche unter einem anderen Winkel als der Lichtstrahl gerichtete Fernseh-kamera mit-Monitor sowie eine das Bild des Monitors auswertende Analysiereinheit.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Transporteinrichtung zum Vorbeibewegen der zu prüfenden Fläche vor dem Lichtstrahlerzeuger und der Fernsehkamera.

   L e e r s e i t e