DE102014218401A1

DE102014218401A1 - Einrichtung und Verfahren zum Bewerten des visuellen Erscheinungsbildes einer Beschichtungsfläche

Info

Publication number: DE102014218401A1
Application number: DE102014218401.0A
Authority: DE
Inventors: Alfons Dieter Dintner; Arturo Ramirez Huerta
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2014-09-15
Publication date: 2016-03-17

Abstract

Einrichtung (1) und Verfahren zum Bewerten des visuellen Erscheinungsbildes einer Beschichtungsfläche (BF), wobei die Einrichtung eine Lichtquelle (10), deren Strahlengang auf die Beschichtungsfläche ausrichtbar ist, ein Projektionsmuster (20), das im Strahlengang der Lichtquelle angeordnet ist, so dass ein Abbild des Projektionsmusters auf die Beschichtungsfläche projizierbar ist, eine Bilderfassungseinheit (30), die eingerichtet ist, um das Abbild des Projektionsmusters zu erfassen und daraus Istbilddaten zu erzeugen, und eine Auswertevorrichtung aufweist, die mit der Bilderfassungseinheit zur Bilddatenübertragung verbunden ist und in der Idealbilddaten gespeichert sind, welche aus einem Abbild des Projektionsmusters erzeugt wurden, welches auf eine hinsichtlich des visuellen Erscheinungsbildes vorgegebene Idealfläche (IF) projiziert wurde. Die Auswertevorrichtung ist eingerichtet, durch Vergleichen der Istbilddaten mit den Idealbilddaten des Projektionsmusters einen Übereinstimmungsgrad der Istbilddaten mit den Idealbilddaten zu ermitteln und auf Basis des Übereinstimmungsgrades ein Bewertungsergebnis auszugeben. Mit der Erfindung wird eine der Wahrnehmung des menschlichen Auges besser nachempfundene Bewertung des visuellen Erscheinungsbildes der Beschichtungsfläche ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Bewerten des visuellen Erscheinungsbildes einer Beschichtungsfläche wie insbesondere einer lackierten Blech- oder Kunststofffläche eines Kraftfahrzeugs.
Ein wichtiger Qualitätsaspekt von Beschichtungsflächen wie lackierten Blech- oder Kunststoffflächen eines Kraftfahrzeugs ist deren visuelles Erscheinungsbild (Appearance). Durch potenzielle Käufer von Kraftfahrzeugen werden dabei die Lackstruktur der Beschichtungsfläche bzw. das Vorhandensein und der Ausprägungsgrad einer visuell wahrnehmbaren Welligkeit (Orangenhautstruktur) subjektiv bewertet, was die Kaufentscheidung beeinflussen kann.
In der Fahrzeugindustrie gibt es derzeit im Wesentlichen die visuelle Bewertung von lackierten Blech- und Kunststoffoberflächen (Beschichtungsflächen) sowie die messtechnische Bewertung mittels z.B. Wave-Scan. Im zweiten Fall wird die Oberflächenstruktur der jeweiligen Beschichtungsfläche numerisch validiert. Je nach Ergebnis beider Bewertungen wird definiert, ob eine Anpassung der Parameter im Lackierprozess und in den Lackanlagen notwendig ist, um die Qualität des Lackauftrags bzw. die Optimierung des Erscheinungsbildes zu verbessern oder zu korrigieren.
Die Strukturmessung mittels eines üblicherweise in der Automobiltechnik eingesetzten Wave-Scan-Gerätes wird über die Messung und Auswertung reflektierter Wellenlängen realisiert. Daraus wird über mathematische Formeln ein Wert für das Erscheinungsbild generiert. Diese Werte entsprechen jedoch nicht immer der tatsächlichen Erscheinung der zu beurteilenden Beschichtungsfläche, weil die Messwerte nicht den Eindruck des menschlichen Auges widerspiegeln. So können trotz im Toleranzbereich liegender Messwerte Käufer durch die subjektive Wahrnehmung ihrer Augen die Beschichtungsfläche als nicht gefällig und damit als nicht in Ordnung empfinden. D.h., die heutige Messtechnik ist zur richtigen Bewertung des visuellen Erscheinungsbildes einer Beschichtungsfläche nur begrenzt einsetzbar.
Aus US 6 392 754 B1 ist es bekannt, ein Raster auf eine zu bewertende Oberfläche zu projizieren und aus dem auf die Oberfläche projizierten Abbild des Projektionsmusters Istbilddaten zu erzeugen. Diese Istbilddaten werden dann mit den bekannten Abmessungen des Rasters verglichen, um aus den Abweichungen auf einen Winkel zu schließen, um den die Oberfläche z.B. gegenüber einer planen Fläche geneigt ist. Auch diese Lösung berücksichtigt nicht in ausreichendem Maße die visuelle Wahrnehmung des menschlichen Auges.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, womit eine der Wahrnehmung des menschlichen Auges besser nachempfundene Bewertung des visuellen Erscheinungsbildes einer Beschichtungsfläche ermöglicht wird.
Dies wird mit einer Einrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. einem Verfahren gemäß Anspruch 7 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß der Erfindung weist eine Einrichtung (Bewertungseinrichtung) zum Bewerten des visuellen Erscheinungsbildes einer reflektiven Beschichtungsfläche eine Lichtquelle, ein Projektionsmuster, eine Bilderfassungseinheit und eine Auswertevorrichtung auf. Die Lichtquelle ist eingerichtet, so dass ein Strahlengang dieser auf die Beschichtungsfläche ausrichtbar ist. Das Projektionsmuster ist im Strahlengang der Lichtquelle angeordnet, so dass ein Abbild des Projektionsmusters auf die Beschichtungsfläche projizierbar ist. Die Bilderfassungseinheit ist eingerichtet, um das Abbild des Projektionsmusters zu erfassen und daraus Istbilddaten zu erzeugen. Die Auswertevorrichtung ist mit der Bilderfassungseinheit zur Bilddatenübertragung verbunden. In der Auswertevorrichtung sind Idealbilddaten gespeichert, welche vorab z.B. von der Bilderfassungseinheit aus einem erfassten Abbild des Projektionsmusters erzeugt wurden, welches auf eine hinsichtlich des visuellen Erscheinungsbildes vorgegebene Idealfläche projiziert wurde. Die Auswertevorrichtung ist eingerichtet, durch Vergleichen der Istbilddaten mit den Idealbilddaten des Projektionsmusters einen Übereinstimmungsgrad der Istbilddaten mit den Idealbilddaten zu ermitteln und auf Basis des Übereinstimmungsgrades ein Bewertungsergebnis auszugeben. Bevorzugt ist das Projektionsmusters von einen Raster wie insbesondere einem Linienraster gebildet.
Mit der erfindungsgemäßen Bewertungseinrichtung werden die Beschichtungsstruktur bzw. die Abbildungsschärfe der Beschichtungsfläche mittels der reflektierten Bilder des Projektionsmusters (Vergleich ideale Reflexion zu realer Reflexion) gemessen. Dabei spiegeln die Istbilddaten die Realität wieder und werden mit einer eindeutigen Referenz in Form der Idealbilddaten verglichen. Als ideale Struktur bzw. visuelle Erscheinung einer Beschichtungsfläche wird vom menschlichen Auge erfahrungsgemäß eine ideal reflektierende Oberfläche ohne jegliche Unvollkommenheiten wie Oberflächenwelligkeit (Organgenhautstruktur) empfunden. Eine solche Idealfläche kann z.B. durch spezielle Fertigungsprozesse mit einem sogenannten Piano-Finish oder z.B. auch mit einer idealen Spiegelfläche ohne jegliche Unvollkommenheiten bereitgestellt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Bewertungseinrichtung, welche die Abbildungsschärfe einer vom menschlichen Auge als ideal wahrgenommenen Idealfläche mit der Abbildungsschärfe einer zu bewertenden Beschichtungsfläche vergleicht und den Übereinstimmungsgrad als Bewertungsergebnis ausgibt, wird somit eine der Wahrnehmung des menschlichen Auges besser nachempfundene Bewertung des visuellen Erscheinungsbildes der Beschichtungsfläche ermöglicht.
Bevorzugt wird als Idealfläche eine ideale Spiegelfläche ohne jegliche Unvollkommenheiten genutzt, sodass die in der Auswertevorrichtung gespeicherten Idealbilddaten aus einem Abbild des Projektionsmusters erzeugt wurden, welches auf die ideale Spiegelfläche als Idealfläche projiziert wurde.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in der Auswertevorrichtung zumindest ein unterer Grenzwert für den Übereinstimmungsgrad der Istbilddaten mit den Idealbilddaten gespeichert. Dabei ist die Auswertevorrichtung eingerichtet, den ermittelten Übereinstimmungsgrad mit dem unteren Grenzwert zu vergleichen und als Bestandteil des Bewertungsergebnisses ein Warnsignal auszugeben, wenn der ermittelte Übereinstimmungsgrad kleiner als der untere Grenzwert ist. Bevorzugt ist der ermittelte Übereinstimmungsgrad ein prozentualer Wert, wobei der untere Grenzwert mindestens etwa 60 Prozent beträgt.
Das Warnsignal zeigt einem Bediener der Bewertungseinrichtung auf, dass sofort ein Fehlerabstellprozess eingeleitet werden sollte. Somit können die jeweils festgelegten Qualitätsstandards für das visuelle Erscheinungsbild der Beschichtungsfläche gesichert und Nacharbeiten vermieden werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind in der Auswertevorrichtung mehrere Grenzwerte für den Übereinstimmungsgrad der Istbilddaten mit den Idealbilddaten gespeichert, welche zumindest zwei Übereinstimmungsbereiche definieren. Dabei ist die Auswertevorrichtung eingerichtet, den ermittelten Übereinstimmungsgrad wertmäßig einem der Übereinstimmungsbereiche zuzuordnen und als Bestandteil des Bewertungsergebnisses ein für den betreffenden Übereinstimmungsbereich individuelles Ausgabesignal auszugeben.
Durch das Vorsehen mehrere Grenzwerte, welche die zumindest zwei Übereinstimmungsbereiche definieren, kann vorteilhaft z.B. eine Frühwarnung realisiert werden. D.h., es kann z.B. bei Unterschreitung eines oberen der Grenzwerte frühzeitig signalisiert werden, dass die Beschichtungsfläche gerade noch den Qualitätsanforderungen entspricht, also intensiv überwacht und ggf. verbessert werden sollte. Bei Unterschreitung eines unteren der Grenzwerte kann dann signalisiert werden, dass die Beschichtungsfläche nicht den Qualitätsanforderungen entspricht und demnach sofort ein Fehlerabstellprozess eingeleitet werden sollte.
Durch die Erfindung wird auch ein Verfahren (Bewertungsverfahren) zum Bewerten des visuellen Erscheinungsbildes einer reflektiven Beschichtungsfläche bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Bewertungsverfahren umfasst zumindest die Verfahrensschritte:

– Projizieren eines Projektionsmusters auf eine hinsichtlich des visuellen Erscheinungsbildes vorgegebene Idealfläche und Erzeugen von Idealbilddaten aus dem auf die Idealfläche projizierten Abbild des Projektionsmusters,
– Projizieren des Projektionsmusters auf die Beschichtungsfläche und Erzeugen der Istbilddaten aus dem auf die Beschichtungsfläche projizierten Abbild des Projektionsmusters,
– Ermitteln des Übereinstimmungsgrades der Istbilddaten mit den Idealbilddaten des Projektionsmusters durch Vergleichen der Istbilddaten mit den Idealbilddaten, und
– Ausgeben des Bewertungsergebnisses auf Basis des Übereinstimmungsgrades.

Auch mit dem erfindungsgemäßen Bewertungsverfahren, welches die Abbildungsschärfe einer vom menschlichen Auge als ideal wahrgenommenen Idealfläche mit der Abbildungsschärfe einer zu bewertenden Beschichtungsfläche vergleicht und den Übereinstimmungsgrad als Bewertungsergebnis ausgibt, wird somit eine der Wahrnehmung des menschlichen Auges besser nachempfundene Bewertung des visuellen Erscheinungsbildes der Beschichtungsfläche ermöglicht.
Bei dem Bewertungsverfahren wird bevorzugt als Idealfläche zum Erzeugen der Idealbilddaten eine ideale Spiegelfläche verwendet. Wie oben bereits erwähnt, wird vom menschlichen Auge erfahrungsgemäß als ideale Struktur bzw. visuelle Erscheinung einer Beschichtungsfläche eine ideal reflektierende Oberfläche wie ein idealer Spiegel ohne jegliche Unvollkommenheiten empfunden. Damit eignet sich eine solche ideale Spiegelfläche besonders gut als erfindungsgemäße Idealfläche.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird bei dem Bewertungsverfahren ein unterer Grenzwert für den Übereinstimmungsgrad der Istbilddaten mit den Idealbilddaten bestimmt, wird der ermittelte Übereinstimmungsgrad mit dem unteren Grenzwert verglichen und wird als Bestandteil des Bewertungsergebnisses ein Warnsignal ausgegeben, wenn der ermittelte Übereinstimmungsgrad kleiner als der untere Grenzwert ist.
Das Warnsignal zeigt einem Nutzer des Bewertungsverfahrens auf, dass sofort ein Fehlerabstellprozess eingeleitet werden sollte. Somit können die jeweils festgelegten Qualitätsstandards für das visuelle Erscheinungsbild der Beschichtungsfläche gesichert und Nacharbeiten vermieden werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden bei dem Bewertungsverfahren mehrere Grenzwerte für den Übereinstimmungsgrad der Istbilddaten mit den Idealbilddaten bestimmt, um zumindest zwei Übereinstimmungsbereiche zu definieren, wird für jeden der Übereinstimmungsbereiche ein individuelles Ausgabesignal bestimmt, wird der ermittelte Übereinstimmungsgrad wertmäßig einem der Übereinstimmungsbereiche zugeordnet und wird als Bestandteil des Bewertungsergebnisses das Ausgabesignal des betreffenden Übereinstimmungsbereichs ausgegeben.
Durch das Bestimmen mehrere Grenzwerte, welche die zumindest zwei Übereinstimmungsbereiche definieren, kann vorteilhaft z.B. eine Frühwarnung realisiert werden. D.h., es kann z.B. bei Unterschreitung eines oberen der Grenzwerte frühzeitig signalisiert werden, dass die Beschichtungsfläche gerade noch den Qualitätsanforderungen entspricht, also intensiv überwacht und ggf. verbessert werden sollte. Bei Unterschreitung eines unteren der Grenzwerte kann dann signalisiert werden, dass die Beschichtungsfläche nicht den Qualitätsanforderungen entspricht und demnach sofort ein Fehlerabstellprozess eingeleitet werden sollte.
Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung – soweit dies technisch sinnvoll ist – beliebig miteinander kombiniert sein können.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detaillierter beschrieben werden.
1 zeigt in schematischer Darstellung eine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildete Einrichtung zum Bewerten des visuellen Erscheinungsbildes einer reflektiven Beschichtungsfläche.
2 zeigt eine Ansicht zum Vergleichen unterschiedlicher Qualitäten eines auf die Beschichtungsfläche projizierten Abbildes eines Projektionsmusters der Einrichtung.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildete Einrichtung 1 (im Folgenden Bewertungseinrichtung 1 genannt) zum Bewerten des visuellen Erscheinungsbildes einer reflektiven Beschichtungsfläche BF beschrieben werden.
Die erfindungsgemäße Bewertungseinrichtung 1 wird bevorzugt zum Bewerten des visuellen Erscheinungsbildes (Appearance) einer lackierten Blech- oder Kunststofffläche (Beschichtungsfläche BF) einer Sichtkomponente (wie z.B. eines Außenhautteils einer Karosserie) eines Kraftfahrzeugs verwendet. Insbesondere soll mit der Bewertungseinrichtung 1 eine Lackstruktur der Beschichtungsfläche BF bzw. das Vorhandensein und der Ausprägungsgrad einer visuell wahrnehmbaren Welligkeit (Orangenhautstruktur) geprüft und dadurch qualitativ bewertet werden.
Die Bewertungseinrichtung 1 umfasst eine Lichtquelle 10, ein Projektionsmuster 20, eine Bilderfassungseinheit 30 und eine Steuervorrichtung 40, welche in einem gemeinsamen Gehäuse (nicht dargestellt) der Bewertungseinrichtung 1 untergebracht sind, so dass die Bewertungseinrichtung 1 eine kompakte einhändig handhabbare Einheit bildet.
Die Lichtquelle 10 umfasst z.B. eine Anordnung von einer oder mehreren Leuchtdioden (nicht im Detail gezeigt) sowie eine Optik 11 zum Erzeugen eines definierten Strahlengangs des von der Lichtquelle 10 erzeugten Lichts. Die Lichtquelle 10 ist im Gehäuse der Bewertungseinrichtung 1 so angeordnet, dass der Strahlengang der Lichtquelle 10 auf die Beschichtungsfläche BF ausrichtbar ist, wie in 1 gezeigt.
Das Projektionsmuster 20 ist von einem Linienraster gebildet, wobei die Linien im Linienraster lichtundurchlässig und die durch die Linien gebildeten Rechtecke lichtdurchlässig sind. Das Projektionsmuster 20 ist im Gehäuse der Bewertungseinrichtung 1 im Strahlengang der Lichtquelle 10 angeordnet, so dass es sich zwischen der Beschichtungsfläche BF und der Lichtquelle 10 befindet und damit ein vergrößertes Abbild des Projektionsmusters 20 auf die Beschichtungsfläche BF projizierbar ist, wie in 1 gezeigt.
Die Bilderfassungseinheit 30 umfasst z.B. eine Digitalkamera mit vorgeschaltetem Objektiv 31 und ist im Gehäuse der Bewertungseinrichtung 1 so angeordnet und eingerichtet, dass die Bilderfassungseinheit 30 das auf die Beschichtungsfläche BF projizierte Abbild des Projektionsmusters 20 als Reflexion erfassen und daraus Istbilddaten zu erzeugen kann.
Die Steuervorrichtung 40 ist mit der Lichtquelle 10 und der Bilderfassungseinheit 30 verbunden, um diese anzusteuern. Genauer weist die Steuervorrichtung 40 eine Leistungseinheit 45 und eine Auswertevorrichtung 50 mit einer Rechnereinheit 55 und einer Anzeigeeinheit 60 auf.
Die Leistungseinheit 45 umfasst eine Energiequelle wie eine elektrische Batterie und eine Steuerelektronik (beides nicht im Detail dargestellt), um die Rechnereinheit 55, die Anzeigeeinheit 60, die Lichtquelle 10 und die Bilderfassungseinheit 30 jeweils gesteuert mit Elektroenergie zu versorgen.
Die Rechnereinheit 55 der Auswertevorrichtung 50 umfasst einen Mikrocomputer sowie geeignete Speicherelemente (z.B. ROM, RAM, Flash-Speicher) und Schnittstellen, um diverse Algorithmen und Daten zu speichern. Die Rechnereinheit 55 ist mit der Bilderfassungseinheit 30 zur Bilddatenübertragung verbunden. Außerdem umfassen die Algorithmen und Daten, welche in der Rechnereinheit 55 gespeichert sind, Algorithmen und Daten zur Auswertung von Bilddaten.
Die Anzeigeeinheit 60 weist eine Mehrzahl unterschiedlich farbiger Lampen (z.B. realisiert durch Leuchtdioden) auf, welche in der vorliegenden Ausführungsform eine Grünlampe 61, eine Gelblampe 62 und eine Rotlampe 63 umfassen. Die Anzeigeeinheit 60 bildet somit ein einfach und schnell ablesbares Ampelsystem.
In der Rechnereinheit 55 der Auswertevorrichtung 50 sind Idealbilddaten gespeichert, welche im Voraus von der Bilderfassungseinheit 30 aus einem erfassten Abbild des Projektionsmusters 20 erzeugt wurden, welches auf eine hinsichtlich des visuellen Erscheinungsbildes vorgegebene Idealfläche IF projiziert wurde. Die ideale Struktur bzw. visuelle Erscheinung einer lackierten Oberfläche sollte der eines Spiegels ohne jegliche Unvollkommenheiten gleichen. Eine solch ideale Struktur bzw. visuelle Erscheinung ist auch als mit speziellen Fertigungsprozessen erzielbares Piano-Finish bekannt, wobei keine Oberflächenwelligkeit (Organgenhaut) existiert.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wird als Idealfläche IF eine ideale Spiegelfläche (ohne jegliche Unvollkommenheiten) verwendet. Daher sind die in der Rechnereinheit 55 der Auswertevorrichtung 50 gespeicherten Idealbilddaten von der Bilderfassungseinheit 30 aus einem erfassten Abbild des Projektionsmusters 20 erzeugt, welches auf die ideale Spiegelfläche als Idealfläche IF projiziert wurde.
Die Rechnereinheit 55 der Auswertevorrichtung 50 ist mittels eines geeigneten Algorithmus eingerichtet, durch Vergleichen der Istbilddaten mit den Idealbilddaten des Projektionsmusters 20 einen insbesondere prozentualen Übereinstimmungsgrad der Istbilddaten mit den Idealbilddaten zu ermitteln und auf Basis des Übereinstimmungsgrades ein Bewertungsergebnis unter Nutzung der Anzeigeeinheit 60 auszugeben. Insbesondere wird in der Rechnereinheit 55 eine Abweichung der beiden Abbildungen (Istbilddaten, Idealbilddaten) über eine Schwarz-Weiß-Auswertung der Auflösungspixel ausgewertet und in einem Messwert von 0 Prozent bis 100 Prozent ausgegeben.
2 zeigt hierzu beispielhaft eine Ansicht zum Vergleichen unterschiedlicher Qualitäten bzw. Abbildungsschärfen eines auf die Beschichtungsfläche BF projizierten Abbildes des Projektionsmusters 20 der Bewertungseinrichtung 1. Genauer sind in 2 drei Bereiche des auf die Beschichtungsfläche BF projizierten Abbildes des Projektionsmusters 20 in vergrößerter Darstellung gezeigt.
Der Bereich A weist einen Übereinstimmungsgrad von 100 Prozent mit dem Projektionsmuster 20 auf, so dass dementsprechend aus dem Bereich A erzeugte Istbilddaten einen Übereinstimmungsgrad von 100 Prozent mit den Idealbilddaten aufweisen. Der Bereich B weist beispielhaft einen Übereinstimmungsgrad von etwa 80 Prozent mit dem Projektionsmuster 20 auf, so dass dementsprechend aus dem Bereich B erzeugte Istbilddaten einen Übereinstimmungsgrad von etwa 80 Prozent mit den Idealbilddaten aufweisen. Der Bereich C weist beispielhaft einen Übereinstimmungsgrad von weniger als etwa 60 Prozent mit dem Projektionsmuster 20 auf, so dass dementsprechend aus dem Bereich C erzeugte Istbilddaten einen Übereinstimmungsgrad von weniger als etwa 60 Prozent mit den Idealbilddaten aufweisen.
Basierend auf Erfahrungswerten soll im realen Lackierprozess von Sichtkomponenten eines Kraftfahrzeugs, wie z.B. eines Außenhautteils der Karosserie, idealerweise ein Übereinstimmungsgrad von etwa 80 Prozent erzielt werden, um den Qualitätsanforderungen an das visuelle Erscheinungsbild der Beschichtungsfläche BF zu entsprechen. Ein Übereinstimmungsgrad von weniger als etwa 60 Prozent wird erfahrungsgemäß visuell als nicht den Qualitätsanforderungen entsprechend bewertet.
Demgemäß sind in der Rechnereinheit 55 der Auswertevorrichtung 50 mehrere Grenzwerte für den prozentualen Übereinstimmungsgrad der Istbilddaten mit den Idealbilddaten gespeichert. Genauer sind in der Rechnereinheit 55 der Auswertevorrichtung 50 z.B. zwei Grenzwerte gespeichert, welche drei Übereinstimmungsbereiche definieren. Ein erster Grenzwert für den Übereinstimmungsgrad beträgt dabei z.B. 70 Prozent und ein zweiter Grenzwert für den Übereinstimmungsgrad beträgt dabei z.B. 60 Prozent. Der zweite Grenzwert stellt dabei einen unteren Grenzwert für den Übereinstimmungsgrad dar. Somit liegt ein erster Übereinstimmungsbereich wertmäßig im Bereich von 70 Prozent bis 100 Prozent, liegt ein zweiter Übereinstimmungsbereich wertmäßig im Bereich von 60 Prozent bis 69 Prozent und liegt ein dritter Übereinstimmungsbereich wertmäßig im Bereich von 0 Prozent bis 59 Prozent.
Die Rechnereinheit 55 der Auswertevorrichtung 50 ist mittels eines geeigneten Algorithmus eingerichtet, den real für die Beschichtungsfläche BF ermittelten prozentualen Übereinstimmungsgrad wertmäßig einem der drei Übereinstimmungsbereiche zuzuordnen und als Bestandteil des Bewertungsergebnisses ein für den betreffenden Übereinstimmungsbereich individuelles Ausgabesignal auszugeben.
Genauer wird, wenn der ermittelte Übereinstimmungsgrad 70 Prozent bis 100 Prozent beträgt, durch Vergleich des ermittelten Übereinstimmungsgrades mit den ersten und zweiten Grenzwerten von der Rechnereinheit 55 erkannt, dass der ermittelte Übereinstimmungsgrad dem ersten Übereinstimmungsbereich zuzuordnen ist. In der Rechnereinheit 55 ist für die Erkennung des ersten Übereinstimmungsbereichs als Zuordnungsbereich für den ermittelten Übereinstimmungsgrad die Aktivierung der Grünlampe 61 der Anzeigeeinheit 60 hinterlegt. Das Aufleuchten der Grünlampe 61 der Anzeigeeinheit 60 zeigt einem Bediener somit an, dass das visuelle Erscheinungsbild der Beschichtungsfläche BF ideal den Qualitätsanforderungen entspricht.
Wenn der ermittelte Übereinstimmungsgrad 60 Prozent bis 69 Prozent beträgt, wird durch Vergleich des ermittelten Übereinstimmungsgrades mit den ersten und zweiten Grenzwerten von der Rechnereinheit 55 erkannt, dass der ermittelte Übereinstimmungsgrad dem zweiten Übereinstimmungsbereich zuzuordnen ist. In der Rechnereinheit 55 ist für die Erkennung des zweiten Übereinstimmungsbereichs als Zuordnungsbereich für den ermittelten Übereinstimmungsgrad die Aktivierung der Gelblampe 62 der Anzeigeeinheit 60 hinterlegt. Das Aufleuchten der Gelblampe 62 der Anzeigeeinheit 60 zeigt einem Bediener somit an, dass das visuelle Erscheinungsbild der Beschichtungsfläche BF gerade noch den Qualitätsanforderungen entspricht, also intensiv überwacht und ggf. verbessert werden sollte.
Wenn der ermittelte Übereinstimmungsgrad 0 Prozent bis 59 Prozent beträgt, wird durch Vergleich des ermittelten Übereinstimmungsgrades mit den ersten und zweiten Grenzwerten von der Rechnereinheit 55 erkannt, dass der ermittelte Übereinstimmungsgrad dem dritten Übereinstimmungsbereich zuzuordnen ist. In der Rechnereinheit 55 ist für die Erkennung des dritten Übereinstimmungsbereichs als Zuordnungsbereich für den ermittelten Übereinstimmungsgrad die Aktivierung der Rotlampe 63 der Anzeigeeinheit 60 hinterlegt. Das Aufleuchten der Rotlampe 63 der Anzeigeeinheit 60 zeigt einem Bediener somit an, dass das visuelle Erscheinungsbild der Beschichtungsfläche BF nicht den Qualitätsanforderungen entspricht. Somit wird, wenn der ermittelte Übereinstimmungsgrad kleiner als der zweite (untere) Grenzwert ist, als Bestandteil des Bewertungsergebnisses durch Aktivierung der Rotlampe 63 der Anzeigeeinheit 60 ein Warnsignal ausgegeben, welches dem Bediener aufzeigt, dass sofort ein Fehlerabstellprozess eingeleitet werden sollte. Somit können die jeweils festgelegten Qualitätsstandards gesichert und Nacharbeiten vermieden werden.
Obwohl in den 1 und 2 nicht dargestellt, kann gemäß einer Modifikation die Anzeigeeinheit 60 zusätzlich zu den Lampen 61–63 oder alternativ dazu auch einen Anzeigebildschirm aufweisen, auf dem der ermittelte prozentuale Übereinstimmungsgrad wertmäßig angezeigt und vom Bediener abgelesen werden kann.
Im Fazit wird gemäß der Erfindung die Appearance-Messung bzw. Bewertung des visuellen Erscheinungsbildes einer lackierten Blech- oder Kunststofffläche (Beschichtungsfläche BF) auf einfache Weise mit Hilfe eines tragbaren Geräts (Bewertungseinrichtung 1) realisiert, das die Lackstruktur und die Abbildungsschärfe mittels der reflektierten Bilder misst (Vergleich ideale Reflexion zu realer Reflexion). Dabei spiegeln die Istbilddaten die Realität wieder und werden mit einer eindeutigen Referenz in Form der Idealbilddaten verglichen. Mit der dem menschlichen Auge nachempfundenen erfindungsgemäßen Bewertungseinrichtung 1 kann somit der Eindruck des menschlichen Auges quasi direkt wiedergegeben werden. Der für das Erscheinungsbild der Beschichtungsfläche BF zulässige Toleranzraum bzw. menschliche Ermessensspielraum kann in Form der Grenzwerte in der Bewertungseinrichtung 1 hinterlegt werden.
Die erfindungsgemäße Bewertungseinrichtung 1 garantiert somit, dass zu jedem Zeitpunkt das reale Erscheinungsbild der Beschichtungsfläche BF gemessen, ausgewertet und gleichzeitig das Bewertungsergebnis nutzerfreundlich eindeutig dargestellt wird. Die ermittelten Messdaten (Übereinstimmungsgrade) können jederzeit in der Rechnereinheit 55 zwischengespeichert und ggf. an eine externe statistische Auswerteeinheit (nicht gezeigt) weitergegeben werden. Dies kann mit allen zur Verfügung stehenden Übertragungstechniken drahtgebunden und/oder drahtlos geschehen.
Die erfindungsgemäße Bewertungseinrichtung 1 kann in ihren Abmessungen relativ klein (kleiner als ein Mobiltelefon) ausgeführt sein und ist somit leicht tragbar und handhabbar. Die erfindungsgemäße Bewertungseinrichtung 1 ist außerdem einfach aufgebaut und durch die Umhausung mit dem gemeinsamen Gehäuse robust gegen Beschädigungen. Die Messung bzw. der Vergleich von gespeichertem Idealbild zu reflektiertem Istbild wird mittels in die Bewertungseinrichtung 1 integrierter Auswerteelektronik und Software bzw. Firmware (zur Realisierung der Algorithmen) realisiert. Die numerische Messung ist dabei reproduzierbar und spiegelt unter eindeutiger Messwertausgabe exakt den visuellen Eindruck des menschlichen Auges wieder. Die Bewertungseinrichtung 1 stellt eine eindeutige Festlegung hinsichtlich der Entscheidung in Ordnung / nicht in Ordnung auf der Anzeigeeinheit 60 bereit.
Aus den obigen Erläuterungen zu Aufbau und Funktionsweise der erfindungsgemäßen Bewertungseinrichtung 1 lässt sich auch ein gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildetes Verfahren (im Folgenden Bewertungsverfahren) zum Bewerten des visuellen Erscheinungsbildes der reflektiven Beschichtungsfläche BF entnehmen.
Das Bewertungsverfahren gemäß der Ausführungsform der Erfindung umfasst zumindest die Verfahrensschritte:

– Projizieren des Projektionsmusters 20 auf die hinsichtlich des visuellen Erscheinungsbildes vorgegebene Idealfläche IF und Erzeugen der Idealbilddaten aus dem auf die Idealfläche IF projizierten Abbild des Projektionsmusters 20,
– Projizieren des Projektionsmusters 20 auf die Beschichtungsfläche BF und Erzeugen der Istbilddaten aus dem auf die Beschichtungsfläche BF projizierten Abbild des Projektionsmusters 20,
– Ermitteln des Übereinstimmungsgrades der Istbilddaten mit den Idealbilddaten des Projektionsmusters 20 durch Vergleichen der Istbilddaten mit den Idealbilddaten, und
– Ausgeben des Bewertungsergebnisses auf Basis des Übereinstimmungsgrades.

Bei dem Bewertungsverfahren wird bevorzugt als Idealfläche IF zum Erzeugen der Idealbilddaten eine ideale Spiegelfläche verwendet.
Bei dem Bewertungsverfahren werden bevorzugt mehrere Grenzwerte (hier der erste und der zweite Grenzwert) für den Übereinstimmungsgrad der Istbilddaten mit den Idealbilddaten bestimmt, um zumindest zwei und gemäß der Ausführungsform insbesondere drei Übereinstimmungsbereiche zu definieren. Für jeden der hier ersten bis dritten Übereinstimmungsbereiche wird ein individuelles Ausgabesignal (hier in Form der Aktivierung der Grünlampe 61, der Aktivierung der Gelblampe 62 bzw. der Aktivierung der Rotlampe 63) bestimmt. Der ermittelte Übereinstimmungsgrad wird wertmäßig einem der drei Übereinstimmungsbereiche zugeordnet, und als Bestandteil des Bewertungsergebnisses wird das Ausgabesignal des betreffenden Übereinstimmungsbereichs ausgegeben.
Bei dem Bewertungsverfahren wird bevorzugt ein unterer Grenzwert (der zweite Grenzwert) für den Übereinstimmungsgrad der Istbilddaten mit den Idealbilddaten bestimmt. Der ermittelte Übereinstimmungsgrad wird mit dem unteren Grenzwert verglichen, und als Bestandteil des Bewertungsergebnisses wird das Warnsignal in Form der Aktivierung der Rotlampe 63 ausgegeben, wenn der ermittelte Übereinstimmungsgrad kleiner als der untere Grenzwert ist.
Bezugszeichenliste

1: Bewertungseinrichtung
10: Lichtquelle
11: Optik
20: Projektionsmuster
30: Bilderfassungseinheit
31: Objektiv
40: Steuervorrichtung
45: Leistungseinheit
50: Auswertevorrichtung
55: Rechnereinheit
60: Anzeigeeinheit
61: Grünlampe
62: Gelblampe
63: Rotlampe
BF: Beschichtungsfläche
IF: Idealfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6392754 B1 [0005]

Claims

Einrichtung (1) zum Bewerten des visuellen Erscheinungsbildes einer Beschichtungsfläche (BF), aufweisend: eine Lichtquelle (10), deren Strahlengang auf die Beschichtungsfläche (BF) ausrichtbar ist, ein Projektionsmuster (20), das im Strahlengang der Lichtquelle (10) angeordnet ist, so dass ein Abbild des Projektionsmusters (20) auf die Beschichtungsfläche (BF) projizierbar ist, eine Bilderfassungseinheit (30), die eingerichtet ist, um das Abbild des Projektionsmusters (20) zu erfassen und daraus Istbilddaten zu erzeugen, und eine Auswertevorrichtung (50), die mit der Bilderfassungseinheit (30) zur Bilddatenübertragung verbunden ist und in der Idealbilddaten gespeichert sind, welche aus einem Abbild des Projektionsmusters (20) erzeugt wurden, welches auf eine hinsichtlich des visuellen Erscheinungsbildes vorgegebene Idealfläche (IF) projiziert wurde, wobei die Auswertevorrichtung (50) eingerichtet ist, durch Vergleichen der Istbilddaten mit den Idealbilddaten des Projektionsmusters (20) einen Übereinstimmungsgrad der Istbilddaten mit den Idealbilddaten zu ermitteln und auf Basis des Übereinstimmungsgrades ein Bewertungsergebnis auszugeben.
Einrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei in der Auswertevorrichtung (50) zumindest ein unterer Grenzwert für den Übereinstimmungsgrad der Istbilddaten mit den Idealbilddaten gespeichert ist, und wobei die Auswertevorrichtung (50) eingerichtet ist, den ermittelten Übereinstimmungsgrad mit dem unteren Grenzwert zu vergleichen und als Bestandteil des Bewertungsergebnisses ein Warnsignal auszugeben, wenn der ermittelte Übereinstimmungsgrad kleiner als der untere Grenzwert ist.
Einrichtung (1) gemäß Anspruch 2, wobei der ermittelte Übereinstimmungsgrad ein prozentualer Wert ist, und wobei der untere Grenzwert mindestens 60 Prozent beträgt.
Einrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1–3, wobei in der Auswertevorrichtung (50) mehrere Grenzwerte für den Übereinstimmungsgrad der Istbilddaten mit den Idealbilddaten gespeichert sind, welche zumindest zwei Übereinstimmungsbereiche definieren, und wobei die Auswertevorrichtung (50) eingerichtet ist, den ermittelten Übereinstimmungsgrad wertmäßig einem der Übereinstimmungsbereiche zuzuordnen und als Bestandteil des Bewertungsergebnisses ein für den betreffenden Übereinstimmungsbereich individuelles Ausgabesignal auszugeben.
Einrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1–4, wobei die in der Auswertevorrichtung (50) gespeicherten Idealbilddaten aus einem Abbild des Projektionsmusters (20) erzeugt wurden, welches auf eine ideale Spiegelfläche als Idealfläche (IF) projiziert wurde.
Einrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1–5, wobei das Projektionsmusters (20) von einem Linienraster gebildet ist.
Verfahren zum Bewerten des visuellen Erscheinungsbildes einer Beschichtungsfläche (BF), aufweisend: Projizieren eines Projektionsmusters (20) auf eine hinsichtlich des visuellen Erscheinungsbildes vorgegebene Idealfläche (IF) und Erzeugen von Idealbilddaten aus dem auf die Idealfläche (IF) projizierten Abbild des Projektionsmusters (20), Projizieren des Projektionsmusters (20) auf die Beschichtungsfläche (BF) und Erzeugen von Istbilddaten aus dem auf die Beschichtungsfläche (BF) projizierten Abbild des Projektionsmusters (20), Ermitteln eines Übereinstimmungsgrades der Istbilddaten mit den Idealbilddaten des Projektionsmusters (20) durch Vergleichen der Istbilddaten mit den Idealbilddaten, und Ausgeben eines Bewertungsergebnisses auf Basis des Übereinstimmungsgrades.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei ein unterer Grenzwert für den Übereinstimmungsgrad der Istbilddaten mit den Idealbilddaten bestimmt wird, der ermittelte Übereinstimmungsgrad mit dem unteren Grenzwert verglichen wird und als Bestandteil des Bewertungsergebnisses ein Warnsignal ausgegeben wird, wenn der ermittelte Übereinstimmungsgrad kleiner als der untere Grenzwert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei mehrere Grenzwerte für den Übereinstimmungsgrad der Istbilddaten mit den Idealbilddaten bestimmt werden, um zumindest zwei Übereinstimmungsbereiche zu definieren, für jeden der Übereinstimmungsbereiche ein individuelles Ausgabesignal bestimmt wird, der ermittelte Übereinstimmungsgrad wertmäßig einem der Übereinstimmungsbereiche zugeordnet wird und als Bestandteil des Bewertungsergebnisses das Ausgabesignal des betreffenden Übereinstimmungsbereichs ausgegeben wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7–9, wobei als Idealfläche (IF) zum Erzeugen der Idealbilddaten eine ideale Spiegelfläche verwendet wird.