DE102014215481A1 - Luminaire for a working environment, in particular for testing the surface of workpieces - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Leuchte (20) für das Bereitstellen von Licht zum Beleuchten in einem Objektvolumen mit einer Vielzahl von in einem Gehäuse (62) angeordneten Lichtquellen (78). Das Gehäuse (62) hat eine Lichtaustrittsfläche für das von den Lichtquellen (78) ausgesendete Licht, das aus der Lichtaustrittsfläche als austritt. Erfindungsgemäß enthält die Leuchte (20) Mittel zum Homogenisieren und Einstellen einer gerichteten Lichtverteilung, die das von den Lichtquellen (78) ausgesendete Licht homogenisieren und in einen die Lichtaustrittsfläche durchsetzenden Lichtstrom überführen, der eine richtungsabhängige Lichtstärkeverteilung hat.The invention relates to a luminaire (20) for providing light for illumination in an object volume with a multiplicity of light sources (78) arranged in a housing (62). The housing (62) has a light exit surface for the light emitted by the light sources (78), which emerges from the light exit surface as. According to the invention, the luminaire (20) contains means for homogenizing and setting a directional light distribution which homogenize the light emitted by the light sources (78) and convert them into a luminous flux passing through the light exit surface, which has a direction-dependent luminous intensity distribution.
Description
Die Erfindung betrifft eine Leuchte für das Bereitstellen von Licht zum Beleuchten in einem Objektvolumen mit einer Vielzahl von in einem Gehäuse angeordneten Lichtquellen, das eine Lichtaustrittsfläche für das von den Lichtquellen ausgesendete Licht hat, das aus der Lichtaustrittsfläche als Licht zum Beleuchten austritt. Die Erfindung betrifft außerdem eine Anlage und ein Verfahren für das Prüfen der Oberfläche von in einem Objektvolumen angeordneten Werkstücken.The invention relates to a luminaire for providing light for illuminating in an object volume with a plurality of light sources arranged in a housing, which has a light exit surface for the light emitted by the light sources, which emerges from the light exit surface as light for illumination. The invention also relates to a system and method for inspecting the surface of workpieces arranged in an object volume.
In der industriellen Fertigung werden verbreitet Verfahren für das Beschichten von Oberflächen mit Farben, Lacken, Kunststoffen oder anderen Substanzen eingesetzt, um Werkstücke vor Korrosion zu schützen und/oder um deren Oberfläche zu veredeln. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen ist das Erscheinungsbild der Oberfläche von großer Bedeutung. Deshalb ist es für die Qualitätsüberwachung erforderlich, dass hier Lackeinschlüsse, Kratzer und Kocher, Beulen, Dellen, Läufer, Strukturen, Wolken, Magerstellen, Farbtonunterschiede, Schleifstellen, Polierspiegel, Hologramme und Polierschleier zuverlässig erkannt werden.In industrial manufacturing processes are widely used for coating surfaces with paints, varnishes, plastics or other substances to protect workpieces from corrosion and / or to refine their surfaces. Especially in motor vehicles, the appearance of the surface is of great importance. Therefore, quality control requires reliable detection of paint inclusions, scratches and stains, bumps, dents, runners, textures, clouds, lean spots, color differences, sanding marks, polishing mirrors, holograms, and polishing wraps.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Arbeitsumgebung mit günstigen Lichtverhältnissen für eine Beobachtungsperson zu schaffen und auf diese Weise z.B. das Prüfen der Oberfläche von Werkstücken zu erleichtern, insbesondere das Prüfen beschichteter Oberflächen von Kraftfahrzeugkarossen.The object of the invention is to provide a working environment with favorable lighting conditions for an observer and in this way e.g. To facilitate the inspection of the surface of workpieces, in particular the testing of coated surfaces of motor vehicle bodies.
Diese Aufgabe wird durch eine Leuchte der eingangs genannten Art gelöst, die Mittel zum Homogenisieren und Einstellen einer gerichteten Lichtverteilung enthält, um das von den Lichtquellen ausgesendete Licht zu homogenisieren und in einen die Lichtaustrittsfläche durchsetzenden Lichtstrom zu überführen, der eine richtungsabhängige Lichtstärkeverteilung hat.This object is achieved by a luminaire of the aforementioned type which comprises means for homogenizing and adjusting a directional light distribution in order to homogenize the light emitted by the light sources and to convert them into a luminous flux passing through the light exit surface, which has a directional luminous intensity distribution.
Die Erfindung versteht dabei unter einer richtungsabhängigen Lichtstärkeverteilung des Lichtstroms der Leuchte eine Lichtstärkeverteilung, die eine Abhängigkeit von dem Raumwinkel aufweist, in den von einem Punkt auf der Lichtaustrittsfläche der Leuchte Lichtstrom so ausgesendet wird, dass ein Großteil des von einem Punkt auf einer Lichtaustrittsfläche der Leuchte ausgesendeten Lichts nur ein bestimmtes Raumwinkelsegment durchsetzt.Under a direction-dependent light intensity distribution of the luminous flux of the luminaire, the invention understands a luminous intensity distribution which has a dependence on the solid angle in which luminous flux is emitted from a point on the light exit surface of the luminaire such that a large part of the luminous flux from a point on a light exit surface of the luminaire emitted light penetrated only a certain solid angle segment.
Unter einem von einer Leuchte ausgesendeten homogenisierten Lichtstrom wird vorwiegend ein Lichtstrom verstanden, der in jedem von dem Lichtstrom durchsetzten Flächensegment einer Lichtaustrittsfläche der Leuchte die gleiche Leuchtdichte B hat.A homogenized luminous flux emitted by a lamp is predominantly understood to mean a luminous flux which has the same luminance B in each area segment of a light exit surface of the luminaire which is penetrated by the luminous flux.
Als ein Objektvolumen bezeichnet die Erfindung ein dreidimensionales Volumen, in dem ein Objekt für das Beaufschlagen mit von der Leuchte ausgesendeten Licht angeordnet werden kann. As an object volume, the invention refers to a three-dimensional volume in which an object for applying light emitted by the light can be arranged.
Die Mittel zum Homogenisieren und Einstellen einer gerichteten Lichtverteilung in der Leuchte umfassen bevorzugt eine das von den Lichtquellen ausgesendete Licht spiegelnde und/oder streuende Fläche, an der das von den Lichtquellen ausgesendete Licht vor dem Durchsetzen der Lichtaustrittsfläche reflektiert und/oder gestreut wird.The means for homogenizing and setting a directional light distribution in the luminaire preferably comprise a surface which reflects and / or scatters the light emitted by the light sources and at which the light emitted by the light sources is reflected and / or scattered before the light exit surface is penetrated.
Die Erfindung schlägt insbesondere vor, dass diese das Licht streuende oder spiegelnde Fläche eine Begrenzungsfläche eines in dem Gehäuse ausgebildeten zu der Lichtaustrittsfläche offenen Raumes ist. Dieser Raum wirkt dann als eine Mischkammer für das von der Lichtquelle ausgesendete Licht. Für das von den Lichtquellen ausgesendete Licht ist dieser Raum transparent. Der für das Licht transparente offene Raum kann z. B. ganz oder teilweise von einem Glaskörper gebildet sein. Der für das Licht transparente offene Raum ist jedoch bevorzugt ein zu der Lichtaustrittsfläche offener Hohlraum.In particular, the invention proposes that this surface which scatters or reflects the light is a boundary surface of a space formed in the housing and open to the light exit surface. This space then acts as a mixing chamber for the light emitted by the light source. For the light emitted by the light sources, this space is transparent. The light transparent for the open space can be z. B. be formed in whole or in part by a glass body. However, the open space transparent to the light is preferably a cavity open to the light exit surface.
Eine Idee der Erfindung ist es, dass die Mittel zum Homogenisieren und Einstellen einer gerichteten Lichtverteilung eine Optikbaugruppe umfassen, die das aus dem zu der Lichtaustrittsfläche offenen Raum austretende Licht vor dem Durchsetzen der Lichtaustrittsfläche in den Lichtstrom mit der gerichteten Lichtstärkeverteilung überführt. Das Gehäuse ist dabei bevorzugt in eine Längsrichtung erstreckt. Die Optikbaugruppe enthält für das Einstellen der gerichteten Lichtstärkeverteilung vorzugsweise eine von dem aus dem zu der Lichtaustrittsfläche offenen Raum austretenden Licht durchsetze Prismenstruktur, die eine Vielzahl von z. B. sägezahnförmig aneinandergereihte Dachprismen mit einer jeweils quer zu der Längsrichtung verlaufenden Dachkante aufweist. Indem die Dachkanten der Dachprismen der Lichtaustrittsfläche zugewandt sind, ist es möglich, für das Beleuchtungslicht eine gerichtete Lichtverteilung einzustellen, die zu einer zu der Lichtaustrittsfläche senkrechten Achse symmetrisch ist.One idea of the invention is that the means for homogenizing and setting a directional light distribution comprise an optical assembly which converts the light emerging from the space open to the light exit surface into the luminous flux with the directed light intensity distribution before passing through the light exit surface. The housing is preferably extending in a longitudinal direction. For the adjustment of the directed light intensity distribution, the optical assembly preferably contains a prism structure penetrating from the light emerging from the space which is open to the light exit surface, which has a multiplicity of e.g. B. has a sawtooth-shaped roof prisms with each extending transversely to the longitudinal direction of the roof edge. By the roof edges of the roof prisms facing the light exit surface, it is possible to set a directional light distribution for the illumination light, which is symmetrical to an axis perpendicular to the light exit surface axis.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Prismenstruktur eine erste Prismenstruktur ist, wobei die Optikbaugruppe dann eine weitere Prismenstruktur enthält, die auf der zu der Lichtaustrittsfläche weisenden Seite der ersten Prismenstruktur angeordnet ist und die eine Vielzahl von z. B. sägezahnförmig aneinandergereihte Dachprismen mit einer jeweils quer zu der Längsrichtung verlaufenden Dachkante aufweist. Indem die erste Prismenstruktur 90°-Dachwinkel und die weitere Prismenstruktur 115°-Dachwinkel hat, ist es möglich, das von der Leuchte ausgesendete Licht zum Beleuchten zu bündeln.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the prism structure is a first prism structure, wherein the optical assembly then contains a further prism structure, which is arranged on the side facing the light exit surface side of the first prism structure and a plurality of z. B. has a sawtooth-shaped roof prisms with each extending transversely to the longitudinal direction of the roof edge. By having the
Wenn die Dachkanten der Dachprismen dem zu der Lichtaustrittsfläche offenen Raum zugewandt sind, kann mit einer Leuchte auch bereitgestellt werden, das eine Lichtstärkeverteilung hat, die sich in ein oder zwei zu der Lichtaustrittsfläche schräge Richtungen erstreckt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist hier vorgesehen, dass die Dachkanten der Dachprismen in der Längsrichtung des Gehäuses gesehen abwechselnd verspiegelt und für das Licht durchlässig sind. If the roof edges of the roof prisms face the space open to the light exit surface, it may also be provided with a luminaire having a luminous intensity distribution extending in one or two directions oblique to the light exit surface. According to an advantageous embodiment of the invention is provided here that the roof edges of the roof prisms seen in the longitudinal direction of the housing are alternately mirrored and transparent to the light.
Eine Idee der Erfindung ist es insbesondere, dass die Leuchte als Lichtquellen Leuchtdioden (LEDs) enthält. Diese Leuchtdioden können z.B. auf einer rechteckförmigen Platine, insbesondere einer bandförmigen Platine oder auf sogenannten LED-Stripes in dem zu der Lichtaustrittfläche offenen Raum des Gehäuses angeordnet sein. Diese Platine ist bevorzugt mit Ausnahme der Leuchtdioden verspiegelt mit einer Spiegelfläche oder da Licht der Leuchtdioden diffus streuenden Fläche überdeck, die in dem Bereich der Leuchtdioden Durchbrüche aufweist.An idea of the invention is in particular that the luminaire contains light-emitting diodes (LEDs) as light sources. These light emitting diodes may e.g. be arranged on a rectangular board, in particular a band-shaped board or on so-called LED strips in the open space to the light exit surface of the housing. With the exception of the light-emitting diodes, this printed circuit board is preferably mirror-coated with a mirror surface or because the light of the light-emitting diodes covers a diffusely scattering surface which has openings in the region of the light-emitting diodes.
In dem zu der Lichtaustrittsfläche offenen Raum kann diese Platine z.B. auf einer Leiste bzw. einem leistenförmigen Stegabschnitt angebracht werden, der an eine Wand des offenen Raums angeschlossen ist. Die Erfinder haben erkannt, dass eine günstige Breite der Leiste bzw. des leistenförmigen Stegabschnitts für das Aufnehmen der Platine oder der LED-Stripes kleiner oder gleich 5mm beträgt. Insbesondere haben die Erfinder erkannt, dass das Flächenverhältnis der Oberfläche der Leiste bzw. des leistenförmigen Stegabschnitts zu den der Oberfläche der Wände des offenen Raums kleiner oder gleich 2,5% beträgt. Damit lässt sich gewährleisten, dass die Effizienz und Lichtverteilung einer erfindungsgemäßen Leuchte nicht beeinträchtigt wird, auch wenn die Oberfläche einer bandförmigen Platine das von den Leuchtdioden bereitgestellte Licht nicht nahezu vollständig reflektiert oder streut.In the space open to the light exit surface, this board may be e.g. be mounted on a bar or a strip-shaped web portion which is connected to a wall of the open space. The inventors have recognized that a favorable width of the strip or strip-shaped web section for receiving the board or the LED strips is less than or equal to 5 mm. In particular, the inventors have recognized that the area ratio of the surface area of the strip or the strip-shaped land portion to that of the surface of the walls of the open space is less than or equal to 2.5%. This ensures that the efficiency and light distribution of a luminaire according to the invention is not impaired, even if the surface of a strip-shaped circuit board does not almost completely reflect or diffuse the light provided by the light-emitting diodes.
Eine Leuchte mit den vorstehend angegebenen Merkmalen eignet sich insbesondere für die Verwendung in einer Anlage für das Prüfen der Oberfläche von in einem Objektvolumen angeordneten Werkstücken.A luminaire with the features indicated above is particularly suitable for use in a system for testing the surface of workpieces arranged in an object volume.
Hier schlägt die Erfindung insbesondere vor, dass dieses Objektvolumen in einem Prüftunnel angeordnet ist, der einen Boden und eine Tunnelwand hat, die für das von der Leuchte bereitgestellte Licht zum Beleuchten von einem Reflexionsgrad haben, der zwischen 27% und 55% liegt und das bevorzugt 40% beträgt.Here, the invention proposes in particular that this object volume is arranged in a test tunnel having a bottom and a tunnel wall, which have for the light provided by the lamp for illuminating a reflectance which is between 27% and 55%, and preferably 40%.
Eine Idee der Erfindung ist es auch, die Oberfläche eines Werkstücks in einer solchen Anlage zu überprüfen, indem das Werkstück in dem Objektvolumen angeordnet wird. Für eine Beobachtungsperson wird dabei in dem Objektvolumen auf der Oberfläche des Werkstücks ein Reflexbild der Lichtaustrittsfläche der wenigstens einen Leuchte erzeugt. Dabei wird für das Kontrastverhältnis K = BUG/BR der lokalen Leuchtdichte BR der Oberfläche in den Reflexbildern und der lokalen Leuchtdichte BUG der Oberfläche außerhalb der Reflexbilder ein Wert eingestellt, der mindestens 1/1,5, bevorzugt mindestens 1/1,6, besonders bevorzug mindestens 1/1,7 beträgt. Von Vorteil ist es dabei, wenn für die durch Beaufschlagen des Bodens und der Tunnelwand mit Licht zum Beleuchten außerhalb des Objektvolumens hervorgerufenen Umfeld-Leuchtdichte BU ein Wert eingestellt wird, der zwischen 40cd/m2 und 200cd/m2 beträgt. Erfindungsgemäß kann das Reflexbild insbesondere auf der Oberfläche eines Substrats erzeugt werden, mit dem das Werkstück beschichtet ist, bei einem als Kraftfahrzeugkarosse ausgebildeten Werkstück z.B. auch an einem Kofferraum oder an einer Seite.An idea of the invention is also to check the surface of a workpiece in such a system by placing the workpiece in the object volume. For an observer, a reflection image of the light exit surface of the at least one luminaire is generated in the object volume on the surface of the workpiece. In this case, a value is set for the contrast ratio K = B UG / B R of the local luminance B R of the surface in the reflection images and the local luminance B UG of the surface outside the reflection images, which is at least 1 / 1.5, preferably at least 1/1 , 6, more preferably at least 1 / 1.7. It is advantageous in this case for the surrounding luminance B U , which is between 40 cd / m 2 and 200 cd / m 2 , to be established for the ambient luminance B U caused by the surface and the tunnel wall being illuminated with light for illuminating outside the object volume. According to the invention, the reflective image can be generated in particular on the surface of a substrate with which the workpiece is coated, in a workpiece designed as a motor vehicle body, for example, on a trunk or on a side.
Auf diese Weise lässt sich gewährleistet, dass auch Werkstücke mit einer hellen, z. B. weißlackierten Oberfläche in der Anlage von einer Beobachtungsperson zuverlässig überprüft werden kann. In this way it can be ensured that workpieces with a light, z. B. white-painted surface in the system can be reliably checked by an observer.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In the following the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments schematically illustrated in the drawing.
Es zeigen:Show it:
Die in der
Erste Leuchten
Auf der Oberfläche
Die
Die
Die Erfinder haben erkannt, dass aufgrund der in der
Um in der erfindungsgemäßen Anlage
Die Oberfläche
Das von den Leuchten
Wie die
Die
An der Kontrastkante der Reflexbilder kann eine Beobachtungsperson Fehler in der Beschaffenheit einer Oberflächenbeschichtung von Werkstücken besonders gut erkennen. Für das Erkennen von Fehlern ist es förderlich, wenn die Kontrastkanten hart sind. Indem wie in der
Die Leuchte in der
Die
Die Leuchten
Die
Die
Die Leuchte
Die Leuchte
In dem Gehäuse
Der Hohlraum
Die Prismenplatten
Zu bemerken ist, dass bei einer modifizierten Ausführungsform der Leuchte
Die
Anders als in der Leuchte
In der
Die
Die Lichtstärke-Verteilungskurve
Die
Die Leuchte
Die Leuchte
In dem Gehäuse
Der Hohlraum
Die Prismenplatten
Das aus dem Hohlraum
Es sei bemerkt, dass die vorstehend beschriebene Leuchte
Außerdem sei bemerkt, dass in einer modifizierten Ausführungsform der vorstehend beschriebenen Anlage der Prüftunnel auch Leuchten enthalten kann, die an der Tunnelwand
Zusammenfassend sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale der Erfindung festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Leuchte
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Anlage investment
- 1212
- Prüftunnel Prüftunnel
- 1414
- Werkstück workpiece
- 1616
- Beobachtungsperson viewing person
- 20, 20‘, 22, 2420, 20 ', 22, 24
- Leuchte lamp
- 2424
- Halterahmen holding frame
- 2626
- Objektvolumen object volume
- 2828
- Halterahmen holding frame
- 3030
- Längsrichtung longitudinal direction
- 3232
- Boden ground
- 3434
- Paneel paneling
- 3535
- Tunnelwand tunnel wall
- 3636
- Oberfläche surface
- 3838
- Reflexbild reflex
- 4040
- Pfeil arrow
- 4242
- Kurve Curve
- 4444
- Kante edge
- 4545
- Bereich Area
- 4949
- Kontrastkante contrast edge
- 46, 48, 50, 52, 54, 5646, 48, 50, 52, 54, 56
- Lichtaustrittsflächen Illuminating surfaces
- 58, 6058, 60
- Lichtstärke-Verteilungskurve Light intensity distribution curve
- 6060
- Gehäuse casing
- 6262
- Gehäuse casing
- 6464
- Längsrichtung longitudinal direction
- 6666
- Gehäusekörper housing body
- 6868
- Basis Base
- 7070
- Führungsschiene guide rail
- 7272
- Basis Base
- 7474
- Führungsschiene, Leuchtdiode Guide rail, LED
- 7676
- Platine circuit board
- 7777
- Stegabschnitt web section
- 7878
- Leuchtdioden LEDs
- 7979
- Seite page
- 8080
- Optikbaugruppe optical assembly
- 8282
- Prismenplatte, glas Prism plate, glass
- 8484
- Prismenplatte, glas Prism plate, glass
- 8686
- Glasplatte glass plate
- 8888
- Distanzblech Distanzblech
- 9090
- Trennschiene separating rail
- 9292
- Profilnut profile groove
- 9494
- Profilnut profile groove
- 9696
- Hohlraum cavity
- 9898
- Wand wall
- 100100
- Sockel base
- 102102
- Öffnungen, Spiegelblech Openings, mirror sheet
- 104104
- Dichtung poetry
- 106106
- Gehäuseteil housing part
- 108108
- Decke blanket
- 109109
- Fläche area
- 110110
- Dachprisma roof prism
- 112112
- Dachkante roof edge
- 114114
- Punkt Point
- 116116
- optische Achse optical axis
- 118118
- Lichtstärke-Verteilungskurve Light intensity distribution curve
- 120120
- Punkt Point
- 122122
- optische Achse optical axis
- 124124
- Optikbaugruppe optical assembly
- 126126
- Prismenplatte prism plate
- 128, 130128, 130
- Dachfläche roof
- 132132
- optische Achse optical axis
Claims (16)
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