DE102013113903B4

DE102013113903B4 - Inspektionsvorrichtung für angemalte Fahrzeugoberfläche

Info

Publication number: DE102013113903B4
Application number: DE102013113903.5A
Authority: DE
Inventors: Sang Ki Hwang; Jinho Seok
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp; Digital Imaging Technology Inc
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp; Digital Imaging Technology Inc
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: CN104251866A; US9546963B2; DE102013113903A1; CN104251866B; KR101500375B1; KR20150002968A; DE102013113903A8; US20150002653A1

Abstract

Eine Inspektionsvorrichtung (100) für eine angemalte Oberfläche (1) eines Fahrzeugs, welche eine Basisschicht (3) und eine Klarschicht (5) aufweist, die auf die Basisschicht aufgebracht ist, wobei die Vorrichtung aufweist:einen Rahmen (10), welcher an einem Arm (9) eines Roboters (7) montiert ist;eine Zeilenkamera (20),wobei eine erste Lichtquelle (30) an der Zeilenkamera vorgesehen ist, welche mit/in einem vorbestimmten Winkel leuchtet, undwobei die Zeilenkamera an dem Rahmen montiert ist und erste visuelle Daten erlangt durch gerichtete-Reflexion-Licht von der angemalten Oberfläche unter Verwendung von Licht der ersten Lichtquelle; undeine Steuerung (90), welche die ersten visuellen Daten von der Zeilenkamera erhält/aufnimmt und einen möglichen Oberflächendefekt der angemalten Oberfläche gemäß den ersten visuellen Daten detektiert,wobei die Inspektionsvorrichtung ferner eine zweite Lichtquelle (40) aufweist, welche die angemalte Oberfläche senkrecht beleuchtet, so dass die Zeilenkamera durch diffuse-Reflexion-Licht von der angemalten Fläche zweite visuelle Daten erlangt, undwobei die Steuerung die zweiten visuellen Daten von der Zeilenkamera erhält/aufnimmt und einen möglichen Zwischenschichtdefekt zwischen der Basisschicht und der Klarschicht der angemalten Oberfläche gemäß den zweiten visuellen Daten detektiert.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung KR 1020150002968 A welche am 27. Juni 2013 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mit aufgenommen ist.
HINTERGRUNG DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Inspektionsvorrichtung für ein Fahrzeug (z.B. Kraftfahrzeug, z.B. PKW, z.B. Automobil). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Inspektionsvorrichtung für eine angemalte Oberfläche (z.B. lackierte Oberfläche) eines Fahrzeugs.
Beschreibung verwandter Techniken
In dem Herstellungsprozess eines Automobils, da ein Anmalprozess (bzw. Lackierprozess) die Korrosionsschutz- und Erscheinungsqualität eines Fahrzeugs bestimmt, ist der Anmalprozess/Lackierprozess eines Fahrzeugs relativ kompliziert, umfassend ein Elektroplattieren, Grundbeschichten, Basisbeschichten, Klarbeschichten usw.
Elektroplattieren ist ein Prozess, welcher elektrischen Strom verwendet, um gelöste Metallkationen zu reduzieren, sodass sie eine zusammenhängende Metallbeschichtung an einer Elektrode formen.
Die Hauptfunktionen der Grundierung (bzw. „Primer“) sind die Wirkung als ein Gleichmacher und ein Protektor sowie die Erleichterung des Auftrags der Basisbeschichtung.
Die Basisbeschichtung bzw. der Basislack wird nach der Primerbeschichtung aufgebracht. Diese Beschichtung enthält die visuellen Farb- und Effekteigenschaften, und ist üblicherweise diejenige, welche als Farbe bzw. Lackierung bezeichnet wird. Die Basisbeschichtung wird in der Automobilindustrie hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt, nämlich uni („solid“) und metallisch.
Die Klarbeschichtung bzw. der Klarlack wird üblicherweise auf eine farbige Basisbeschichtung gesprüht und ist eine glänzende und transparente Beschichtung, welche die finale Grenzfläche zu der Umgebung formt. Aus diesem Grund muss die Klarbeschichtung haltbar genug sein, um einer Abrasion standzuhalten, sowie chemisch genug stabil sein, um UV-Licht standzuhalten. Die Klarbeschichtung kann entweder Lösungsmittel- oder Wassergetragen sein.
Nach dem Anmal- bzw. Lackierprozess, wird für einen Fahrzeugkörper bzw. eine Karoserie eine visuelle Inspektion vorgenommen. Bei der visuellen Inspektion werden Staub, Kratzer bzw. Risse usw. überprüft (bzw. deren Vorliegen).
Wenn eine schlechte Qualität der Lackierung erkannt wird, werden Änderungsarbeiten durchgeführt, wie z.B. ein erneutes Lackieren, Polieren etc.
Bei der visuellen Inspektion werden der menschliche Sehsinn und Tastsinn verwendet, und eine subjektive Beurteilung oder die Ermüdungsanfälligkeit eines Arbeiters können das Ergebnis der visuellen Inspektion beeinflussen.
Die in diesem Hintergrund-der-Erfindung-Abschnitt offenbarte Information dient lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollte nicht verstanden werden als eine Würdigung oder irgendeine Form von Vorschlag, dass diese Information den Stand der Technik bildet, der einem Fachmann bereits bekannt ist.
KURZZUSAMMENFASSUNG / KURZBESCHREIBUNG
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Inspektionsvorrichtung für eine angemalte bzw. lackierte Fläche eines Fahrzeugs bereitzustellen, welche Vorteile hat des Inspizierens eines Oberflächendefekts sowie eines Zwischenschichtdefekts zwischen den aufgebrachten Schichten.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Inspektionsvorrichtung für eine angemalte (z.B. lackierte) Oberfläche eines Fahrzeugs, welche eine Basisschicht (z.B. Basislack) und eine Klarschicht (z.B. Klarlack) aufweist, die auf die Basisschicht aufgebracht ist, aufweisen: einen Rahmen (bzw. Gestell), welcher an einem Arm eines Roboters montiert ist; eine Zeilenkamera (sog. „line scan camera“), wobei eine erste Lichtquelle an der Zeilenkamera vorgesehen ist, welche mit/in einem vorbestimmten Winkel leuchtet, und wobei die Zeilenkamera an dem Rahmen montiert ist und erste visuelle Daten (bzw. optische Daten, z.B. Vision-Daten) erlangt durch/mittels/anhand von gerichtete-Reflexion-Licht von der angemalten Oberfläche unter Verwendung von Licht der ersten Lichtquelle; und eine Steuerung, welche die ersten visuellen Daten von der Zeilenkamera erhält/aufnimmt und einen möglichen Oberflächendefekt der angemalten Oberfläche gemäß den ersten visuellen Daten detektiert.
Die Inspektionsvorrichtung kann ferner eine zweite Lichtquelle aufweisen, welche die angemalte Oberfläche senkrecht beleuchtet, so dass die Zeilenkamera durch diffuse-Reflexion-Licht von der angemalten Fläche zweite visuelle Daten erlangt, wobei die Steuerung die zweiten visuellen Daten von der Zeilenkamera erhält/aufnimmt und einen möglichen Zwischenschichtdefekt zwischen der Basisschicht und der Klarschicht der angemalten Oberfläche gemäß den zweiten visuellen Daten detektiert.
Die erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle können unter Kontrolle der Steuerung mit/in einem vorbestimmten Zeitintervall alternierend an oder aus sein.
Die Inspektionsvorrichtung kann ferner aufweisen einen Spiegelreflektor, welcher an einer Seite des Rahmens montiert ist, welcher ein Bild der angemalten Oberfläche zu der Zeilenkamera reflektiert und welcher Licht von der ersten Lichtquelle sowie Licht von der zweiten Lichtquelle, welche von der angemalten Oberfläche reflektiert werden, zu der Zeilenkamera reflektiert; und eine Reflektierplatte, welche an einer anderen Seite von dem Rahmen montiert ist und das Licht von der ersten Lichtquelle sowie das Licht von der zweiten Lichtquelle, welche von der angemalten Oberfläche reflektiert werden, zu der angemalten Oberfläche reflektiert.
Die erste Lichtquelle kann bzgl. einer Vertikalrichtung (bzw. Senkrechten) des Spiegelreflektors mit bzw. in einem Winkel von 45 Grad leuchten. Z.B. kann die erste Lichtquelle den Spiegelreflektor mit einem Einfallswinkel von 45 Grad beleuchten.
Die Zeilenkamera kann Fotos/Aufnahmen von Bildern der angemalten Oberfläche machen, welche von dem Spiegelreflektor reflektiert werden.
Der Spiegelreflektor und die Reflektierplatte können jeweils schwenkbar an dem Rahmen montiert sein.
Die zweite Lichtquelle kann schwenkbar an dem Rahmen montiert sein.
Die Inspektionsvorrichtung kann ferner aufweisen eine erste Bewegungseinheit, welche an dem Rahmen angeordnet ist, so dass die Zeilenkamera entlang der Beleuchtungsrichtung der ersten Lichtquelle bewegbar ist; und eine zweite Bewegungseinheit, welche an dem Rahmen angeordnet ist, so dass die zweite Lichtquelle bewegbar ist.
Das von der ersten Lichtquelle einfallende Licht kann mittels des Spiegelreflektors zu der angemalten Oberfläche reflektiert werden; wobei das Licht, welches von der angemalten Oberfläche gerichtet reflektiert wird, mittels der Reflektierplatte zu der angemalten Oberfläche (zurück) reflektiert wird; wobei das Licht, welches von der angemalten Oberfläche reflektiert wird, mittels des Spiegelreflektors zu der Zeilenkamera reflektiert wird; wobei die Zeilenkamera Fotos/Aufnahmen von dem Bild der angemalten Oberfläche macht, welches von dem Spiegelreflektor reflektiert wird; und wobei die Steuerung die ersten visuellen Daten von der Zeilenkamera analysiert und einen möglichen Oberflächendefekt der angemalten Oberfläche gemäß den ersten visuellen Daten detektiert.
Die Steuerung kann den möglichen Oberflächendefekt der angemalten Oberfläche detektieren durch Analysieren einer Differenz von Licht und Dunkelheit der ersten visuellen Daten durch das gerichtete-Reflexion-Licht von der angemalten Oberfläche.
Das von der zweiten Lichtquelle stammende Licht kann auf die angemalte Oberfläche leuchten, wobei das diffuse-Reflexion-Licht von der angemalten Oberfläche mittels der Reflektierplatte zu der angemalten Oberfläche (zurück) reflektiert wird; wobei das von der angemalten Oberfläche reflektierte Licht mittels des Spiegelreflektors zu der Zeilenkamera reflektiert wird; wobei die Zeilenkamera Fotos/Aufnahmen von dem Bild der angemalten Oberfläche macht, welches von dem Spiegelreflektor reflektiert wird; und wobei die Steuerung die zweiten visuellen Daten von der Zeilenkamera analysiert und einen möglichen Zwischenschichtdefekt zwischen der Basisschicht und der Klarschicht der angemalten Oberfläche gemäß den zweiten visuellen Daten detektiert.
Die Steuerung kann den möglichen Oberflächendefekt der angemalten Oberfläche detektieren durch Analysieren der Differenz von Licht und Dunkelheit der zweiten visuellen Daten.
Gemäß der beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können ein Oberflächendefekt und ein Zwischenschichtdefekt zwischen aufgebrachten Schichten der angemalten Oberfläche objektiv und schnell detektiert werden.
Die Position der Zeilenkamera und diejenige der zweiten Lichtquelle können angepasst werden, um verschiedenen Fahrzeugarten zu entsprechen.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, welche ersichtlich sind aus oder im Detail dargestellt sind in der angehängten Zeichnung, welche hierin mit aufgenommen ist, sowie der folgenden detaillierten Beschreibung, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
Figurenliste

1 zeigt eine Inspektionsvorrichtung für eine angemalte/lackierte Fahrzeugoberfläche gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Perspektivansicht einer Inspektionsvorrichtung für eine angemalte/lackierte Fahrzeugoberfläche gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Frontansicht, welche eine Inspektionsvorrichtung für eine angemalte/lackierte Fahrzeugoberfläche gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine Ansicht, welche eine erste Bewegungseinheit einer Inspektionsvorrichtung für eine angemalte/lackierte Fahrzeugoberfläche gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine Ansicht, welche eine zweite Bewegungseinheit einer Inspektionsvorrichtung für eine angemalte/lackierte Fahrzeugoberfläche gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Es sollte verständlich sein, dass die angehängte Zeichnung nicht notwendigerweise maßstabsgetreu ist, sondern eine etwas vereinfachte Wiedergabe von verschiedenen Merkmalen darstellt, welche illustrativ sind für die Grundprinzipien der Erfindung. Die spezifischen Designmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart sind, umfassend z.B. spezifische Dimensionen, Orientierungen, Anordnungen und Formen, werden zum Teil durch die im Besonderen beabsichtigte Anwendung und Verwendungsumgebung bestimmt.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird im Detail Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von der Beispiele in der angehängten Zeichnung illustriert und unten beschrieben sind. Während die Erfindung in Verbindung mit beispielgebenden Ausführungsformen beschrieben wird, sollte es verständlich sein, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu dienen soll, die Erfindung auf diese beispielgebenden Ausführungsformen einzuschränken. Vielmehr soll die Erfindung nicht nur die beispielgebenden Ausführungsformen abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, welche in dem Geist und Umfang der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert wird, enthalten sein können.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die angehängte Zeichnung, in welcher beispielgebende Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind, im Detail beschrieben. Ein Fachmann wird verstehen, dass die beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Art und Weise modifiziert werden können, ohne von dem Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen.
Um die vorliegende Erfindung klar darzustellen, werden Teile weggelassen, welche mit der Beschreibung nicht in Verbindung stehen, und gleiche Elemente oder Äquivalente werden durchwegs mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Auch sind die Größe und Dicke eines jeden Elements in der Zeichnung willkürlich gezeigt, und die vorliegende Erfindung ist nicht notwendigerweise hierauf eingeschränkt, und in der Zeichnung ist die Dicke eines Abschnitts, Bereichs etc. aus Klarheitsgründen übertrieben dargestellt.
Darüberhinaus bezeichnet die Verwendung der Ausdrücke erster, zweiter etc. keine Reihenfolge oder Wichtigkeit, sondern die Ausdrücke erster, zweiter etc. werden verwendet, um ein Element von einem anderen Element zu unterscheiden.
In dieser Offenbarung, sofern nicht explizit gegenteilig beschrieben, wird das Wort „aufweisen“ und Variationen davon, wie z.B. „weist auf“ oder „aufweisend“, derart verstanden, dass es die Einbeziehung bzw. das Vorhandensein der genannten Elemente impliziert, aber nicht die Ausgrenzung bzw. den Ausschluss von irgendwelchen anderen Elementen.
Ausdrücke wie „Einheit“, „Mittel“, „-er (-or)“, „Element“ etc., welche in der Beschreibung beschrieben sind, bezeichnen eine Einheit zum Durchführen/Ausführen von zumindest einer Funktion oder Tätigkeit.
1 ist eine Ansicht, welche eine Inspektionsvorrichtung für eine angemalte/lackierte Fahrzeugoberfläche gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bezug nehmend auf 1, kann eine Inspektionsvorrichtung 100 für eine angemalte/lackierte Oberfläche eines Fahrzeugs gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt sein auf einen Anmal- bzw. Lackierprozess für ein Automobilherstellungssystem.
Die Inspektionsvorrichtung 100 kann angewandt werden auf einen Inspektionsprozess zum Detektieren eines Defekts in dem Erscheinungsbild eines Fahrzeugs, nachdem die Basisschicht 3 und die Klarschicht 5 in einem Basis- bzw. Klar-Beschichtungsprozess und einem Trocknungsprozess in einem Trocknungsofen geformt wurden.
Im Folgenden wird ein Erscheinungsbilddefekt an der Klarschicht bzw. dem Klarlack 5 der angemalten/lackierten Oberfläche 1, wie z.B. Staub, Krater, Kratzer, Nadelloch, Farbfluss, Farbspritzer usw., als ein Oberflächendefekt bezeichnet, und ein Defekt zwischen der Klarschicht 5 und der Basisschicht 3 der angemalten Fläche 1, wie z.B. Sand, Fleck, versteckter/verborgener Defekt usw., wird als ein Zwischenschichtdefekt zwischen den Schichten oder Zwischenschichtdefekt zwischen der Basisschicht und der Klarschicht bezeichnet.
Die Inspektionsvorrichtung 100 gemäß der beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann den Oberflächendefekt an der Klarschicht 5 und den Zwischenschichtdefekt zwischen der Klarschicht 5 und der Basisschicht 3 der angemalten Fläche 1 mit unterschiedlichen Lichtquellen detektieren.
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Inspektionsvorrichtung für eine angemalte Fahrzeugfläche gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 3 ist eine Frontansicht, welche eine Inspektionsvorrichtung für eine angemalte Fahrzeugfläche gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bezug nehmend auf die 1 bis 3, weist die Inspektionsvorrichtung 100 gemäß der beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Rahmen 10, eine Zeilenkamera 20, welche mit einer ersten Lichtquelle 30 versehen ist, eine zweite Lichtquelle 40, einen Spiegelreflektor 50, eine Reflektierplatte 60 und eine Steuerung 90 auf.
Der Rahmen 10 ist gemäß der beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung selektiv bzw. wahlweise an einem Arm 9 eines Roboters 7 montiert und kann einen Werkzeugwechsler zum Montieren des Rahmens 10 an dem Arm 9 aufweisen.
Der Rahmen 10 kann ausgestattet sein mit Elementen, wie z.B. verschiedenen Arten von Klammern bzw. Halterungen, Stützblöcken etc., zum Stützen der oben-erwähnten Komponenten.
Da die oben-erwähnten Elemente dazu dienen, verschiedene Arten von Komponenten abzustützen bzw. zu halten/tragen, werden sie kollektiv als der Rahmen 10 bezeichnet, mit der Ausnahme von einigen Fällen, in der beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Rahmen 10 kann Einheitsrahmen(teile) aufweisen, welche jeweils eine Hexagonalform haben.
In der beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Zeilenkamera 20 ein sog. Vision-Sensor sein, welcher die angemalte Oberfläche visuell detektiert/abtastet und die Vision-Daten bzw. visuellen Daten an die Steuerung 90 zuführt.
Die Zeilenkamera 20 ist an dem Rahmen 10 montiert, und ist mit der ersten Lichtquelle 30 versehen, welche die angemalte Fläche 1 in einem vorbestimmten Winkel beleuchtet.
Die erste Lichtquelle 30 ist um eine optische Einheit der Zeilenkamera 20 herum montiert. Die Montagestruktur der Zeilenkamera 20, welche mit der ersten Lichtquelle 30 versehen ist, wird später im Detail beschrieben.
Die Zeilenkamera 20 kann zum Detektieren eines Oberflächendefekts der angemalten Oberfläche 1 erste visuelle Daten erlangen/erfassen, und zwar durch das gerichtete-Reflexion-Licht von der angemalten Fläche 1 unter Verwendung des Lichts von der ersten Lichtquelle 30. Zudem kann die Zeilenkamera 20 zum Detektieren eines Zwischenschichtdefekts der angemalten Oberfläche 1 zweite visuelle Daten erlangen/erfassen, durch das diffuse-Reflexion-Licht von der angemalten Oberfläche 1 unter Verwendung des Lichts von der zweiten Lichtquelle 40.
Die zweite Lichtquelle 40 ist an dem Rahmen 10 montiert und beleuchtet die angemalte Oberfläche 1 senkrecht zum Erhalten/Erlangen der zweiten visuellen Daten des diffuse-Reflexion-Lichts von der angemalten Oberfläche 1.
Die zweite Lichtquelle 40 kann an dem Rahmen 10 bzw. gegenüber dem Rahmen 10 drehbar sein mittels des Betriebs eines ersten Motors 41, welcher von der Steuerung 90 gesteuert wird. Die erste und die zweite Lichtquelle 30 bzw. 40 sind alternierend An oder Aus, mit einem vorbestimmten Zeitintervall, unter Steuerung der Steuerung 90, z.B. ungefähr 500 µs.
Der Spiegelreflektor 50 ist an einer Seite des Rahmens 10 montiert. Der Spiegelreflektor 50 reflektiert ein Bild der angemalten Fläche 1 zu der Zeilenkamera 20, und reflektiert Licht von der ersten und der zweiten Lichtquelle 30 bzw. 40, welches von der angemalten Oberfläche 1 reflektiert wurde, zu der Zeilenkamera 20.
Der Spiegelreflektor 50 ist an dem Rahmen 10 montiert und mittels des Betriebs eines zweiten Motors 51, der von der Steuerung 90 gesteuert wird, drehbar.
Die Zeilenkamera 20 kann Fotos bzw. Aufnahmen von dem Bild der angemalten Oberfläche 1 machen, welches von dem Spiegelreflektor 50 reflektiert wird, und die erste Lichtquelle 30 leuchtet mit 45 Grad bzgl. einer vertikalen Richtung des Spiegelreflektors 50.
Die reflektierende Platte 60 ist an der anderen Seite des Rahmens 10 montiert. Die reflektierende Platte 60 reflektiert das Licht der ersten und der zweiten Lichtquelle 30 bzw. 40, welches von der angemalten Oberfläche 1 reflektiert wurde, zu der angemalten Oberfläche 1 (zurück).
Die reflektierende Platte 60 ist an dem Rahmen 10 montiert und mittels des Betriebs eines dritten Motors 61, der durch die Steuerung 90 gesteuert wird, drehbar. Die reflektierende Platte 60 kann eine konkave, verzerrte/verformte Oberfläche aufweisen, um das jeweilige Licht der ersten und der zweiten Lichtquelle 30 bzw. 40, welches von der angemalten Oberfläche 1 reflektiert wird, zu der angemalten Oberfläche 1 zu reflektieren.
Die Zeilenkamera 20 kann entlang der Beleuchtungsrichtung der ersten Lichtquelle 30 bewegbar sein. Wie in 4 gezeigt, ist eine erste Bewegungseinheit 70 an dem Rahmen 10 angeordnet, sodass die Zeilenkamera 20 entlang der Beleuchtungsrichtung der ersten Lichtquelle 30 bewegt werden kann.
Die erste Bewegungseinheit 70 weist auf einen ersten Antriebsmotor 71, der von der Steuerung 90 gesteuert wird, sowie ein erstes LM-Modul 73 (LM für Linearbewegung). Die Zeilenkamera 20, welche an dem ersten LM-Modul 73 montiert ist, kann entlang der Beleuchtungsrichtung der ersten Lichtquelle 30 mittels des Betriebs des ersten Antriebsmotors 71 bewegt werden. Das erste LM-Modul 73 kann eine LM-Führung sein, welche aufweist ein Gehäuse, eine Führungsschiene, einen Führungsblock und eine Leitspindel.
Die erste Bewegungseinheit 70 kann gebildet sein durch eine konventionelle LM-Führung, welche einem Fachmann bekannt sein sollte, sodass eine detaillierte Beschreibung davon ausgelassen wird.
Die zweite Lichtquelle 40 kann an dem Rahmen 10 bewegt werden. Wie in 5 gezeigt, ist eine zweite Bewegungseinheit 80 an dem Rahmen 10 angeordnet, sodass die zweite Lichtquelle 40 bewegt werden kann.
Die zweite Bewegungseinheit 80 weist auf einen zweiten Antriebsmotor 81, welcher von der Steuerung 90 gesteuert wird, sowie ein zweites LM-Modul 83, und die zweite Lichtquelle 40, welche an dem zweiten LM-Modul 83 montiert ist, kann durch den Betrieb des zweiten Antriebsmotors 81 bewegt werden. Das zweite LM-Modul 83 kann eine LM-Führung sein, umfassend ein Gehäuse, eine Führungsschiene, einen Führungsblock und eine Leitspindel.
Die zweite Bewegungseinheit 80 kann gebildet sein durch eine konventionelle LM-Führung, welche einem Fachmann bekannt sein sollte, und folglich wird auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet.
In der beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die in 1 gezeigte Steuerung den jeweiligen Betrieb der Zeilenkamera 20, der ersten Lichtquelle 30, der zweiten Lichtquelle 40, des ersten, zweiten und dritten Motors 41, 51 bzw. 61 sowie der ersten und der zweiten Bewegungseinheit 70 bzw. 80 steuern.
Ferner, nachdem die Zeilenkamera 20 durch das gerichtete-Reflexion-Licht von der angemalten Oberfläche 1 unter Verwendung des Lichts von der ersten Lichtquelle 30 die ersten visuellen Daten erlangt hat, erhält die Steuerung 90 die ersten visuellen Daten von der Zeilenkamera 20 und detektiert einen möglichen Oberflächendefekt der angemalten Oberfläche 1 gemäß der ersten visuellen Daten.
Ferner, nachdem die Zeilenkamera 20 durch das diffuse-Reflexion-Licht von der angemalten Oberfläche 1 unter Verwendung des Lichts von der zweiten Lichtquelle 40 die zweiten visuellen Daten erlangt hat, erhält die Steuerung 90 die zweiten visuellen Daten von der Zeilenkamera 20 und detektiert einen möglichen Zwischenschichtdefekt zwischen den Schichten der angemalten Oberfläche 1 gemäß der zweiten visuellen Daten.
Das heißt, die Steuerung 90 analysiert die Helligkeit (Differenz des Lichts und der Dunkelheit) der ersten visuellen Daten durch das Gerichtete-Reflexion-Licht von der angemalten Oberfläche 1 und detektiert dann einen möglichen Oberflächendefekt der angemalten Oberfläche 1.
Dann analysiert die Steuerung 90 die Helligkeit (Differenz des Lichts und der Dunkelheit) der zweiten visuellen Daten durch das Diffuse-Reflexion-Licht von der angemalten Oberfläche 1 und detektiert dann den Zwischenschichtdefekt zwischen den Schichten der angemalten Oberfläche 1.
Im Folgenden wird ein Inspektionsverfahren unter Verwendung der Inspektionsvorrichtung gemäß der beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In einem Zustand, in dem der Rahmen 10 an dem Arm 9 des Roboters 7 montiert ist, wird der Rahmen 10 durch eine Bewegung des Roboters 7 in Richtung zu der angemalten Oberfläche 1 einer Karosserie bewegt.
In diesem Fall kann die Zeilenkamera 20 entlang der Beleuchtungsrichtung der ersten Lichtquelle 30 mittels des Betriebs der ersten Bewegungseinheit 70 gemäß verschiedenen Fahrzeugtypen zu geeigneten Positionen bewegt werden. Zudem kann die zweite Lichtquelle 40 durch den Betrieb der zweiten Bewegungseinheit 80 gemäß verschiedenen Fahrzeugtypen zu geeigneten Positionen bewegt werden.
Die zweite Lichtquelle 40 kann durch den Betrieb des ersten Motors 41 für ein Ausrichten an einer geeigneten Position gedreht werden, und auch der Spiegelreflektor 50 und die Reflektierplatte 60 können gedreht werden durch den Betrieb des zweiten Motors 51 bzw. des dritten Motors 61, in Positionen, welche der Zeilenkamera 20 und der zweiten Lichtquelle 40 entsprechen.
Dann steuert die Steuerung 90 die erste Lichtquelle 30, sodass diese an ist, und steuert die zweite Lichtquelle 40, sodass diese aus ist, sodass die erste Lichtquelle 30 den Spiegelreflektor beleuchtet. In diesem Fall leuchtet die erste Lichtquelle 30 mit 45 Grad bzgl. einer vertikalen Richtung des Spiegelreflektors 50.
Das Licht von der ersten Lichtquelle 30 wird mittels des Spiegelreflektors 50 auf die angemalte Oberfläche 1 reflektiert, an der angemalten Oberfläche 1 gerichtet reflektiert und dann mittels der Reflektierplatte 60 zu der angemalten Oberfläche 1 reflektiert.
Dann wird das Licht an der angemalten Oberfläche 1 reflektiert und anschließend mittels des Spiegelreflektors 50 zu der Zeilenkamera 20 reflektiert. Die Zeilenkamera 20 macht Fotos bzw. Aufnahmen der Bilder der angemalten Oberfläche 1, welche mittels des Spiegelreflektors 50 reflektiert werden, und führt dann die ersten visuellen Daten der Steuerung 90 zu.
Die Steuerung 90 erhält und analysiert die ersten visuellen Daten von der Zeilenkamera 20 und detektiert dann einen möglichen Oberflächendefekt an der Klarschicht 5 der angemalten Oberfläche 1, wie z.B. Staub, Krater, Kratzer, Nadelloch, Farbfluss, Farbspritzer usw.
Das heißt, die Steuerung 90 analysiert die Helligkeit (Differenz des Lichts und der Dunkelheit) der ersten visuellen Daten durch das gerichtete-Reflexion-Licht von der angemalten Oberfläche 1, und detektiert dann einen möglichen Oberflächendefekt der angemalten Oberfläche 1.
In diesem Fall kann die Steuerung 90 die Bilder der angemalten Oberfläche 1 einem Binärnummerierungsprozess unterwerfen, um eine Koordinatentransformation zu machen.
Dann analysiert die Steuerung 90 die Helligkeit (Differenz des Lichts und der Dunkelheit) der binärnummerierten ersten visuellen Daten, um den möglichen Oberflächendefekt der angemalten Oberfläche 1 zu detektieren.
Dann steuert die Steuerung 90 die erste Lichtquelle 30, sodass diese aus ist, und steuert die zweite Lichtquelle 40, sodass diese für eine vorbestimmet Zeitdauer an ist, sodass die zweite Lichtquelle 40 die angemalte Oberfläche 1 beleuchtet. In diesem Fall wird die angemalte Oberfläche 1 von der zweiten Lichtquelle 40 senkrecht beleuchtet.
Das von der zweiten Lichtquelle einfallende Licht wird an der angemalten Oberfläche 1 diffus reflektiert, wird mittels der Reflektierplatte 60 auf die angemalte Oberfläche 1 reflektiert, und wird dann mittels des Spiegelreflektors 50 zu der Zeilenkamera 20 reflektiert. Die Zeilenkamera 20 macht Fotos bzw. Aufnahmen der Bilder von der angemalten Oberfläche 1, welche mittels des Spiegelreflektors 50 reflektiert werden, und führt die zweiten visuellen Daten an die Steuerung 90 zu.
Die Steuerung 90 erhält und analysiert die zweiten visuellen Daten von der Zeilenkamera 20 und detektiert dann einen möglichen Zwischenschichtdefekt zwischen der Basisschicht 3 und der Klarschicht 5 der angemalten Oberfläche 1, wie z.B. Sand, Fleck, verdeckter Defekt usw.
In diesem Fall kann die Steuerung 90 die Bilder der angemalten Oberfläche 1 einem Binärnummerierungsprozess unterwerfen, um eine Koordinatentransformation zu machen.
Dann analysiert die Steuerung 90 die Helligkeit (Differenz des Lichts und der Dunkelheit) der binärnummerierten zweiten visuellen Daten, um den Zwischenschichtdefekt der angemalten Oberfläche 1 zu detektieren.
In den beispielgebenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Zeilenkamera 20 Fotos bzw. Aufnahmen der angemalten Oberfläche 1 machen unter Verwendung der ersten Lichtquelle 30 für eine Detektion eines möglichen Oberflächendefekts der angemalten Oberfläche 1, und kann auch Fotos bzw. Aufnahmen der angemalte Oberfläche 1 machen unter Verwendung der zweiten Lichtquelle 40 für die Detektion eines möglichen Zwischenschichtdefekts zwischen der Schicht 3 und der Schicht 5 der angemalten Oberfläche 1.
Gemäß der beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können ein möglicher Oberflächendefekt und ein möglicher Zwischenschichtdefekt zwischen den Schichten der angemalten Oberfläche objektiv und schnell detektiert werden.
Die Positionen der Zeilenkamera 20 und der zweiten Lichtquelle 40 können angepasst werden, um verschiedenen Fahrzeugarten zu entsprechen.
Zur leichteren Beschreibung und genauen Definition in den angehängten Ansprüchen werden die Ausdrücke „oben“, „unten“, „innen“ und „außen“ verwendet, um Merkmale der beispielgebenden Ausführungsformen mit Bezug auf deren Position, wie sie in den Figuren gezeigt ist, zu beschreiben.
Die vorhergehende Beschreibung von spezifischen beispielgebenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde präsentiert zum Zwecke der Illustration und Beschreibung. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarten präzisen Formen beschränken, und selbstverständlich sind viele Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehre möglich. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarten präzisen Formen einschränken, und selbstverständlich sind viele Modifikationen und Variationen sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen davon im Lichte der obigen Lehre möglich. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die hieran angehängten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert wird.

Claims

Eine Inspektionsvorrichtung (100) für eine angemalte Oberfläche (1) eines Fahrzeugs, welche eine Basisschicht (3) und eine Klarschicht (5) aufweist, die auf die Basisschicht aufgebracht ist, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Rahmen (10), welcher an einem Arm (9) eines Roboters (7) montiert ist; eine Zeilenkamera (20), wobei eine erste Lichtquelle (30) an der Zeilenkamera vorgesehen ist, welche mit/in einem vorbestimmten Winkel leuchtet, und wobei die Zeilenkamera an dem Rahmen montiert ist und erste visuelle Daten erlangt durch gerichtete-Reflexion-Licht von der angemalten Oberfläche unter Verwendung von Licht der ersten Lichtquelle; und eine Steuerung (90), welche die ersten visuellen Daten von der Zeilenkamera erhält/aufnimmt und einen möglichen Oberflächendefekt der angemalten Oberfläche gemäß den ersten visuellen Daten detektiert, wobei die Inspektionsvorrichtung ferner eine zweite Lichtquelle (40) aufweist, welche die angemalte Oberfläche senkrecht beleuchtet, so dass die Zeilenkamera durch diffuse-Reflexion-Licht von der angemalten Fläche zweite visuelle Daten erlangt, und wobei die Steuerung die zweiten visuellen Daten von der Zeilenkamera erhält/aufnimmt und einen möglichen Zwischenschichtdefekt zwischen der Basisschicht und der Klarschicht der angemalten Oberfläche gemäß den zweiten visuellen Daten detektiert.
Die Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Lichtquelle (30) und die zweite Lichtquelle (40) unter Kontrolle der Steuerung mit/in einem vorbestimmten Zeitintervall alternierend an oder aus sind.
Die Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Inspektionsvorrichtung ferner aufweist: einen Spiegelreflektor (50), welcher an einer Seite des Rahmens montiert ist, welcher ein Bild der angemalten Oberfläche zu der Zeilenkamera reflektiert und welcher Licht von der ersten Lichtquelle sowie Licht von der zweiten Lichtquelle, welche von der angemalten Oberfläche reflektiert werden, zu der Zeilenkamera reflektiert; und eine Reflektierplatte (60), welche an einer anderen Seite von dem Rahmen montiert ist und das Licht von der ersten Lichtquelle sowie das Licht von der zweiten Lichtquelle, welche von der angemalten Oberfläche reflektiert werden, zu der angemalten Oberfläche reflektiert.
Die Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Lichtquelle bzgl. einer Vertikalrichtung des Spiegelreflektors mit 45 Grad leuchtet.
Die Inspektionsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, sofern auf Anspruch 3 rückbezogen, wobei die Zeilenkamera Fotos/Aufnahmen von Bildern der angemalten Oberfläche macht, welche von dem Spiegelreflektor reflektiert werden.
Die Inspektionsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, sofern auf Anspruch 3 rückbezogen, wobei der Spiegelreflektor und die Reflektierplatte jeweils schwenkbar an dem Rahmen montiert sind.
Die Inspektionsvorrichtung nach einem der vorrangehenden Ansprüche, sofern auf Anspruch 1 rückbezogen, wobei die zweite Lichtquelle schwenkbar an dem Rahmen montiert ist.
Die Inspektionsvorrichtung nach einem der vorrangehenden Ansprüche, sofern auf Anspruch 1 rückbezogen, wobei die Inspektionsvorrichtung ferner aufweist: eine erste Bewegungseinheit (70), welche an dem Rahmen angeordnet ist, so dass die Zeilenkamera entlang der Beleuchtungsrichtung der ersten Lichtquelle bewegbar ist; und eine zweite Bewegungseinheit (80), welche an dem Rahmen angeordnet ist, so dass die zweite Lichtquelle bewegbar ist.
Die Inspektionsvorrichtung nach einem der vorrangehenden Ansprüche, sofern auf Anspruch 3 rückbezogen, wobei: das von der ersten Lichtquelle einfallende Licht mittels des Spiegelreflektors zu der angemalten Oberfläche reflektiert wird; das Licht, welches von der angemalten Oberfläche gerichtet reflektiert wird, mittels der Reflektierplatte zu der angemalten Oberfläche reflektiert wird; das Licht, welches von der angemalten Oberfläche reflektiert wird, mittels des Spiegelreflektors zu der Zeilenkamera reflektiert wird; die Zeilenkamera Fotos/Aufnahmen von dem Bild der angemalten Oberfläche macht, welches von dem Spiegelreflektor reflektiert wird; und die Steuerung die ersten visuellen Daten von der Zeilenkamera analysiert und einen möglichen Oberflächendefekt der angemalten Oberfläche gemäß den ersten visuellen Daten detektiert.
Die Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Steuerung den möglichen Oberflächendefekt der angemalten Oberfläche detektiert durch Analysieren einer Differenz von Licht und Dunkelheit der ersten visuellen Daten durch das gerichtete-Reflexion-Licht von der angemalten Oberfläche.
Die Inspektionsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, sofern auf Anspruch 3 rückbezogen, wobei: das von der zweiten Lichtquelle stammende Licht auf die angemalte Oberfläche leuchtet und das diffuse-Reflexion-Licht von der angemalten Oberfläche mittels der Reflektierplatte zu der angemalten Oberfläche reflektiert wird; das von der angemalten Oberfläche reflektierte Licht mittels des Spiegelreflektors zu der Zeilenkamera reflektiert wird; die Zeilenkamera Fotos/Aufnahmen von dem Bild der angemalten Oberfläche macht, welches von dem Spiegelreflektor reflektiert wird; und die Steuerung die zweiten visuellen Daten von der Zeilenkamera analysiert und einen möglichen Zwischenschichtdefekt zwischen der Basisschicht und der Klarschicht der angemalten Oberfläche gemäß den zweiten visuellen Daten detektiert.
Die Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Steuerung den möglichen Oberflächendefekt der angemalten Oberfläche detektiert durch Analysieren der Differenz von Licht und Dunkelheit der zweiten visuellen Daten.