-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines lackierten Oberflächenfinishs einer Komponente.
-
Aus dem Stand der Technik sind Möglichkeiten bekannt, mit verschiedenen Leuchtmitteln gestreifte Muster auf der jeweils zu prüfenden Oberfläche zu erzeugen und so Defekte auf der Prüffläche zu erfassen und entsprechend auszuwerten, siehe hierzu beispielweise die Druckschriften
US 5 636 024 A ,
DE 198 15 250 A1 ,
DE 20 2009 013 558 U1 und
US 2013 / 0 057 678 A1 .
-
HINTERGRUND
-
Autokarosserien, -verkleidungen und andere lackierte Komponenten werden in der Regel elektrobeschichtet, bevor eine oder mehrere Schichten eines pigmentierten Primers aufgetragen wird/werden. Auf die Primer-Schichten folgt eine Deckschicht. Auf die Deckschicht wird eine Endschicht aus einem durchsichtigen Versiegelungsmittel aufgetragen, um das Endlackierungsfinish bereitzustellen. Das Vorhandensein von Schmutz, Öl oder anderen Fremdkörpern in irgendeiner Stufe des Lackierprozesses kann topographische Defekte in dem Oberflächenfinish zur Folge haben. Für die Überprüfung eines lackierten Oberflächenfinishs gibt es verschiedene Herangehensweisen, die dabei helfen, solche topographischen Defekte zu erkennen. Allerdings können derzeitige Überprüfungsprozesse und Leuchtstandards im Hinblick auf Energieverbrauch und Defekterkennungseffizienz suboptimal sein.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Hierin ist ein leuchtdioden-(LED)-basiertes Verfahren zum Überprüfen eines lackierten Oberflächenfinishs einer Komponente wie z. B. einer Autokarosserie oder -verkleidung offenbart. Das Verfahren soll derzeitige manuelle Überprüfungsprozesse verbessern. In der Regel umgeben solche Prozesse eine lackierte Komponente mit einer Anordnung von fluoreszierenden Röhren. Licht von den fluoreszierenden Röhren wird über polierte, längliche Parabolreflektoren in Richtung der Komponente reflektiert. Die Parabolreflektoren beleuchten die Komponente mit einem so genannten „Zebrastreifen“-Leuchtmuster, d. h. einem Bild aus sechs Lichtstreifen, das einen abwechselnden Licht- und Dunkel-Kontrast bereitstellt. Das Erkennen von topographischen Defekten in dem lackierten Oberflächenfinish der Komponente wird durch eine Bewegung von Defekten in die und aus den kontrastierenden Streifen des projizierten Lichts erleichtert. Allerdings bleiben herkömmliche fluoreszenzbasierte Leuchten im Hinblick auf Energieverbrauch und Defekterkennungseffizienz suboptimal.
-
Das vorliegende Überprüfungsverfahren verwendet LED-Röhren wie z. B. in den T5-, T8- oder T12-Standard-Röhrengrößen in bestehenden oder neuen Leuchten der oben allgemein beschriebenen Art. Es werden viele LED-Leuchten verwendet. Jede LED-Leuchte weist ein Paar LED-Röhren auf, die modifiziert sind, wie hierin beschrieben, um die Komponente mit einem lackierten Finish mit Licht in Übereinstimmung mit einem kalibrierten Satz von Leuchtparametern zu beleuchten. Der kalibrierte Satz von Leuchtparametern umfasst die Projektion von Zebrastreifen, wie oben beschrieben, unter einem Strahlwinkel von zumindest 120 Grad, einer Farbtemperatur von etwa 5000 °K und einem Farbwiedergabe-Index (CRI, vom engl. color rendering index) von zumindest 90. Gemäß einer anderen Ausführungsform beträgt der Strahlwinkel zumindest 210 Grad. Gemäß einer noch anderen Ausführungsform kann der CRI in dem Bereich von 90-93 liegen. Gemäß anderen Ausführungsformen kann die Farbtemperatur genau 5000 °K betragen.
-
Wie im Stand der Technik gut bekannt, kommen LED-Röhren als handelsübliche Austauschoptionen für fluoreszierende Röhren auf. LED-Röhren und andere LED-Leuchtvorrichtungen weisen Energieausbeuten von etwa 90 Prozent auf und bringen nicht die Entsorgungsprobleme von fluoreszierenden Vorrichtungen mit sich. Außerdem haben LED-Röhren in der Regel eine längere Nutzungsdauer verglichen mit herkömmlichen fluoreszierende Röhren. All das führt zu einem verringerten Energieverbrauch, niedrigeren Wartungskosten, einem kleineren Kohlenstoff-Fußabdruck und reduzierten Deponiekosten trotz der höheren anfänglichen Kosten einer LED-Röhre.
-
Allerdings umfassen herkömmliche Standard-LED-Röhren auf Platinen befestigte LEDs, die mit einer Ebene der die LEDs ansteuernden Schaltplatte ausgerichtet sind. Solche LEDs produzieren in der Regel einen Strahlwinkel von 65 - 120 Grad, wobei sich der Ausdruck „Strahlwinkel“ auf den Grad der Breite eines beliebigen Lichts, das von der Lichtquelle ausgeht, d. h. den Winkel zwischen Punkten auf entgegengesetzten Seite einer Strahlachse, wo die Lichtintensität auf 50 % ihres Maximalwerts abfällt, bezieht. Herkömmliche LED-Röhren weisen einen relativ niedrigen CRI von etwa 80 auf. Es wird daher hierin anerkannt, dass Standard-LED-Röhren, selbst wenn einige mit den individuellen Spezifikationen, wie hierin dargelegt, übereinstimmen können, die Kombination der angegebenen Strahlwinkel-, CRI- und Farbtemperatur-Leuchtanforderungen für die effektive manuelle Überprüfung von lackierten Oberflächen gemäß dem vorliegenden Verfahren gegebenenfalls nicht erfüllen.
-
Das Verfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst, dass eine Komponente mit einer lackierten Oberfläche in Bezug auf eine Anordnung von LED-Leuchten positioniert wird und dann die lackierte Oberfläche mit gestreiftem Licht von der Anordnung beleuchtet wird. Das Beleuchten der lackierten Oberfläche kann umfassen, dass die lackierte Oberfläche mit einem gestreiften Muster des Lichts unter einem Strahlwinkel von zumindest 120 Grad und einem CRI von zumindest 90 bestrahlt wird, wobei das gestreifte Muster gemäß einer Ausführungsform aus genau sechs Streifen des Lichts pro Leuchte besteht. Beispielsweise kann Licht von zwei LED-Röhren pro Leuchte von einem parabolischen, länglichen Reflektor reflektiert werden, um die sechs Lichtstreifen zu erzeugen. Gemäß einer anderen Ausführungsform beträgt der Strahlwinkel zumindest 210 Grad. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der CRI in einem Bereich von 90-93 liegen. Die Farbtemperatur des Lichts kann etwa 5000 Grad Kelvin (°K), d. h. ± 500 °K, betragen, was hierin als gut geeignet für die Überprüfung von lackierten Oberflächen und als Verbesserung gegenüber derzeitigen fluoreszenzbasierten Verfahren anerkannt wird.
-
Das Verfahren umfasst ferner, dass die lackierte Oberfläche auf topographische Defekte überprüft wird, während die Komponente mit dem Licht von der Anordnung beleuchtet wird. Es wird eine erste Steuerungsaktivität ausgeführt, wenn die Komponente weniger als eine Schwellenanzahl und/oder -größe der topographischen Defekte enthält. Es wird eine zweite Steuerungsaktivität ausgeführt, wenn die Komponente mehr als eine Schwellenanzahl und/oder -größe der topographischen Defekte enthält.
-
Die oben stehenden und andere Merkmale und Vorteile sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten, die Offenbarung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine Illustration in schematischer perspektivischer Darstellung einer beispielhaften manuellen Lackprüfstraße, die gemäß dem vorliegend offenbarten Verfahren beleuchtet wird.
- 2 ist eine Illustration in schematischer Seitenansicht einer beispielhaften leuchtdioden-(LED)-basierten Leuchte, die als Teil des vorliegenden Verfahrens verwendet werden kann.
- 3 ist eine schematische Draufsicht-Darstellung der in 2 gezeigten beispielhaften Leuchte.
- 4 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes LED-basiertes Verfahren zum Überprüfen eines lackierten Finishs auf topographische Defekte beschreibt.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugsziffern in den verschiedenen Ansichten durchweg auf die gleichen oder ähnliche Komponenten beziehen, umfasst eine beispielhafte manuelle Prüfstraße 10 eine Komponente 12 mit einer lackierten Oberfläche 12S. Die Komponente 12 kann eine Autokarosserie, wie gezeigt, eine Verkleidung oder ein beliebiger anderer lackierter Gegenstand mit der lackierten Oberfläche 12S sein, dessen Oberflächenfinish auf topographische Defekte zu überprüfen gewünscht sein kann. Während in 1 eine Automobilanwendung gezeigt ist, kann die manuelle Prüfstraße 10 für die Überprüfung jeder beliebigen Komponente 12 mit einer solchen lackierten Oberfläche 12S verwendet werden. Die Prüfstraße 10 kann einen Boden 14 mit einer Fördereinrichtung 16, z. B. einer oder mehreren Schienen oder Spuren, die zum Transportieren der Komponente zu und aus der manuellen Prüfstraße 10 geeignet sind, umfassen. Die Fördereinrichtung 16 kann gemäß einer alternativen Ausführungsform oben liegend positioniert sein, vorausgesetzt, die Position der Fördereinrichtung 16 stört das Beleuchten der Komponente 12 nicht.
-
Die manuelle Prüfstraße 10 umfasst zumindest eine Anordnung 13 von leuchtdioden-(LED)-basierten Leuchten 20. Jede LED-basierte Leuchte 20 umfasst ein Paar LED-Röhren 22 mit z. B. den herkömmlichen Röhrengrößen T5, T8 oder T12. Die LED-Röhren 22 können vier Fuß lang sein, um zu Längen herkömmlicher fluoreszierender Röhren zu passen, oder die LED-Röhren 22 können eine beliebige andere anwendungsgeeignete Länge aufweisen. Je nach Anwendung kann/können die Anordnung/en 13 in Bezug auf die Wände und die Decke einer Einrichtung befestigt sein, welche die manuelle Prüfstraße 10 beherbergt.
-
Während die genaue Ausrichtung und Orientierung der verschiedenen LED-basierten Leuchten 20 variieren kann, umfasst die beispielhafte manuelle Prüfstraße 10 von 1 vertikal orientierte LED-basierte Leuchten 20, die seitlich in Bezug auf die Komponente positioniert sind, d. h. die Komponente 12 flankieren. Die manuelle Prüfstraße 10 kann auch abgewinkelte, im Wesentlichen horizontal ausgerichtete LED-basierte Leuchten 20 umfassen, welche die Komponente 12 von oben überspannen. Gemäß einer Ausführungsform kann die lackierte Oberfläche 12S mit Licht mit 200 Fuß-Kerzen von den horizontal ausgerichteten LED-basierten Leuchten 20, welche die Komponente 12 überspannen, und mit 150 Fuß-Kerzen von den vertikal ausgerichteten LED-basierten Leuchten 20, welche die Komponente 12 flankieren, bestrahlt werden. Die Anzahl und die Orientierung der Leuchten 20 sollte hinreichend sein, um ein oder mehrere gestreifte Lichtmuster 17, d. h. die oben beschriebenen „Zebrastreifen“, auf die Komponente 12 zu projizieren, sodass ein Prüfer 11 das/die gestreifte/n Lichtmuster 17 sehen kann, um eine manuelle [engl. annual] Überprüfung der lackierten Oberfläche 12S zu erleichtern.
-
Bezug nehmend auf 2 ist die Komponente 12 schematisch als eine Fahrzeugkarosserie gezeigt, wie sie in Bezug auf ein Paar beispielhafter LED-basierter Leuchten 20 erscheint. Die LED-basierten Leuchten 20 sind derart ausgerichtet, dass sie parallel zu einer Querachse ALT der Komponente 12 und orthogonal in Bezug auf eine Längsachse ALG der Komponente 12 stehen. Allerdings können die LED-basierten Leuchten 20 unter einem Winkel in Bezug auf die Achsen ALT, ALG wie z. B. unter 15-30 Grad in Bezug auf die Längsachse ALG positioniert sein. Ein Licht (Pfeile 19) tritt unter einem kalibrierten Strahlwinkel (Θ°B) von zumindest 120 Grad und einem Farbwiedergabe-Index oder CRI von zumindest 90 aus den LED-Röhren 22 hervor, um dadurch das gestreifte Lichtmuster 17 direkt auf die lackierte Oberfläche 12S zu projizieren, wie am besten in 1 gezeigt ist.
-
Jede LED-basierte Leuchte 20 umfasst zwei LED-Röhren 22 parallel zueinander, wobei jede LED-Röhre 22 zwischen einem Satz polierter Reflektoren 30, wie gezeigt, z. B. polierten Aluminiumspiegeln oder Parabolreflektoren, die unter einem Winkel von ungefähr 45 Grad zu der Horizontalen angeordnet sind, positioniert ist. Es sind andere Winkel vorstellbar, vorausgesetzt, das Licht (Pfeile 19) genügt dem hierin dargelegten Leuchtparametersatz.
-
Wie oben angemerkt, neigen herkömmliche Standard-LED-Austauschröhren dazu, eine weniger zufriedenstellende Strahlwinkel-, CRI- und Farbtemperatur-Kombination bereitzustellen. Es kann einzelne Austauschröhren geben, die gewisse unkonventionelle Leuchtparameter wie z. B. einen großen CRI oder Strahlwinkel bereitstellen. In dem vorliegenden Ansatz müssen die LED-basierten Leuchten 20 allerdings alle unten dargelegten erforderlichen Leuchtparameter bereitstellen.
-
Um den erforderlichen Satz von Leuchtparametern bereitzustellen, kann jede LED-Röhre 22 eine bestückte Leiterplatte (PCBA, vom engl. printed circuit board assembly) 26 und eine gebogene Diffusorplatte 24 umfassen. Die Diffusorplatte 24 kann auf der PCBA 26 eingeschnappt oder anderweitig damit verbunden sein, um eine kreisringförmige Röhre, wie gezeigt, z. B. eine T5-, T8- oder T12-Nachrüströhre zum Ersetzen vorhandener fluoreszierender Röhren, zu bilden. Alternativ kann die Diffusorplatte 24 integral mit der PCBA 26 gebildet sein, wie in dem Beispiel einer auf einer Platine befestigten Diffusorplatte 24 direkt zu der PCBA 26, wobei in diesem Fall die Form der Diffusorplatte 24 kreisringförmig oder nichtkreisringförmig wie z. B. quadratisch oder rechteckig sein kann.
-
Die PCBA 26 umfasst auch eine horizontale Oberfläche 25 mit einer Vielzahl von LEDs 29. Um den erforderlichen Strahlwinkel (Θ°B) von zumindest 120 Grad, mehr als 210 Grad gemäß einer anderen Ausführungsform oder mehr als 300 Grad gemäß einer noch anderen Ausführungsform zu erreichen, müssen die einzelnen LEDs 29 der PCBA 26 in Bezug auf die horizontale Oberfläche 25 oder anders ausgedrückt in Bezug auf eine Ebene 21 der PCBA 26 gestaffelt und/oder abgewinkelt sein. Die Materialien der Diffusorplatte 24 können auch ausgestaltet sein, um ein Undurchsichtigkeitsniveau bereitzustellen, das zum Verdecken der Profile der einzelnen LEDs 29 vor dem Anblick durch den Prüfer 11 hinreichend ist.
-
Das heißt, für eine optimale Überprüfung der lackierten Oberfläche 12S von 1 sollte das Profil oder der Umriss der in 2 gezeigten einzelnen LEDs 29 der PCBA 26 für den Prüfer 11 von 1 von der Außenseite der Diffusorplatte 24 nicht sichtbar sein, ein Problem, das oft bei herkömmlichen Standard-LED-Röhren auftritt und das solche Lichtröhren zur Verwendung in einem Prüfprozess funktionsunfähig machen kann. Vielmehr sollte Licht aller in der LED-Röhre 22 verwendeten LEDs 29 von der Diffusorplatte 24 im Wesentlichen zerstreut werden, um so ein im Wesentlichen gleichmäßiges und homogenes Leuchten entlang der gesamten Länge der LED-Röhre 22 bereitzustellen. Beispielsweise sollte die Lichtintensität, wie in unmittelbarer Nähe zu einer gegebenen LED 29 von direkt außerhalb der Diffusorplatte 24 gemessen, nicht um mehr als 10-20 Prozent gegenüber einem Licht variieren, dass irgendwo entlang einer Länge der LED-Röhre 22 gemessen wird. Solch ein Standard kann dabei helfen, das richtige Undurchsichtigkeitsniveau der Diffusorplatte 24 für Lacküberprüfungszwecke bereitzustellen.
-
3 ist eine schematische Illustration einer beispielhaften LED-basierten Leuchte 20. Solch eine beispielhafte LED-basierte Leuchte 20 kann ein Gehäuse 32 umfassen, das, wie gezeigt, ein herkömmlicher rechteckiger Blechmetallkasten mit einem Endflansch 31 mit einem Satz von Befestigungslöchern 33 ist. Die LED-basierte Leuchte 20 kann mithilfe von Schraubbolzen oder anderen Verbindungselementen an einer Decke oder Wand einer Einrichtung befestigt sein, welche die in 1 gezeigte manuelle Prüfstraße 10 beherbergt. Wie gezeigt, weist jede LED-basierte Leuchte 20 zwei parallele LED-Röhren 22 und vier polierte Reflektoren 30 auf, sodass, wenn elektrische Leistung über z. B. einen LED-Treiber mit 100-277 Volt (nicht gezeigt), an die LED-basierte Leuchte 20 geliefert wird, vier reflektierte Bilder 22R der angeregten LED-Röhren 22, modifiziert, wie oben dargelegt, zusammen mit direkten Reflexionen der LED-Röhren 22 selbst auf die lackierte Oberfläche 12S der 1 und 2 projiziert werden. Dies erzeugt schließlich die sechs Streifen des in 1 gezeigten gestreiften Musters 17. Während die Winkel der polierten Reflektoren 30 in einer herkömmlichen Leuchte etwa 45 Grad betragen und hier die gleichen sein können, können andere Winkel in Erwägung gezogen werden, um dabei zu helfen, den erforderlichen Strahlwinkel des vorliegenden Verfahrens 100 zu erzielen.
-
Bezug nehmend auf 4 beginnt eine beispielhafte Ausführungsform des Überprüfungsverfahrens 100 mit Schritt 102. Schritt 102 umfasst, dass eine Komponente mit einer lackierten Oberfläche, z. B. die Komponente 12 und die lackierte Oberfläche 12S von 1, in Bezug auf eine Anordnung 13 von Leuchten 20 der oben beschriebenen Art positioniert wird. Schritt 102 kann umfassen, dass gemäß einer möglichen Ausführungsform eine Fahrzeugkarosserie oder eine Fahrzeugverkleidung mithilfe der Fördereinrichtung 16 von 1 transportiert wird. Das Verfahren 100 schreitet zu Schritt 104 weiter, sobald die Komponente 12 in Bezug auf die Anordnung 13 korrekt positioniert ist.
-
Bei Schritt 104 umfasst das Verfahren 100, dass die positionierte Komponente 12 mithilfe der Anordnung 13 beleuchtet wird. Das Beleuchten der Komponente 12 umfasst gemäß möglichen Ausführungsformen, dass die lackierte Oberfläche 12S der Komponente 12 mit dem gestreiften Lichtmuster 17 (Pfeile 19), wie in 1 gezeigt, unter einem Strahlwinkel von zumindest 120 Grad und mit einem CRI von zumindest 85 oder zumindest 90 bestrahlt wird. Beispielsweise kann Licht (Pfeile 19 von 2) von zwei LED-Röhren 22 pro Leuchte 20 über die in den 2 und 3 schematisch gezeigten Reflektoren 30 reflektiert werden, um die oben angeführten „Zebrastreifen“, d. h. die sechs Lichtstreifen auf der lackierten Oberfläche 12S zu erzeugen. Gemäß einer anderen Ausführungsform erfolgt das Bestrahlen der lackierten Oberfläche 12S unter einem Strahlwinkel von zumindest 210 Grad. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der CRI in dem Bereich zwischen 90 und 93 liegen. Eine wünschenswerte Farbtemperatur des Lichts zur Überprüfung beträgt in den obigen Ausführungsformen 5000°K. Allerdings ist das Verfahren 100 nicht unbedingt auf diese spezielle Farbtemperatur beschränkt. Das Verfahren 100 schreitet dann zu Schritt 106 weiter.
-
Bei Schritt 106 umfasst das Verfahren 100 weiter, dass die lackierte Oberfläche 12S auf topographische Defekte überprüft wird, während die Komponente 12 mit dem Licht (Pfeile 19) von der in 1 gezeigten Anordnung 13 beleuchtet wird. Als Teil von Schritt 106 kann der Prüfer 11 von 1 die lackierte Oberfläche 12S in der üblichen Art und Weise optisch auf Defekte überprüfen, und/oder der Prüfer 11 kann automatisierte Prüfwerkzeuge wie z. B. optische/maschinelle Sichtsysteme verwenden, um die lackierte Oberfläche 12S auf solche Defekte zu überprüfen.
-
Schritt 108 bringt mit sich, dass bestimmt wird, ob die Komponente 12 ein Finish aufweist, das bezüglich eines kalibrierten Standards akzeptabel ist. Beispielsweise kann der Prüfer 11 von 1 bestimmen, ob die Komponente 12, entweder für die Komponente 12 als Ganzes oder für einen speziell vorgesehenen Bereich der Komponente 12, mehr als eine Schwellenanzahl und/oder -größe topographischer Defekte enthält. Das Verfahren 100 schreitet zu Schritt 110 weiter, wenn weniger als die Schwellenanzahl und/oder -größe topographischer Defekte festgestellt werden, und zu Schritt 112, wenn die Komponente 12 mehr als eine Schwellenanzahl und/oder -größe topographischer Defekte enthält.
-
Schritt 110 kann umfassen, dass eine erste Steuerungsaktivität wie z. B. das Weiterleiten der Komponente 12 zu dem/der nächsten Schritt oder Stufe in dem Fertigungsprozess ausgeführt wird. Schritt 110 kann umfassen, dass ein Barcode oder eine Seriennummer der Komponente 12 in einem Speicher einer Host-Maschine oder Computervorrichtung (nicht gezeigt) aufgezeichnet wird, um den Weiterleitungsstatus der Komponente 12 nachzuweisen. Das Verfahren 100 beginnt für die nächste überprüfte Komponente 12 von Neuem.
-
Schritt 112 kann umfassen, dass eine zweite Steuerungsaktivität wie z. B. das Führen der Komponente 12 in eine Nachbearbeitungs- oder Ausschussstufe in dem Fertigungsprozess ausgeführt wird, wobei der eigentliche Steuerungsschritt von der Schwere der festgestellten topographischen Fehler abhängig ist. Schritt 112 kann umfassen, dass der Barcode oder der Seriennummer der Komponente 12 in einem Speicher einer Computervorrichtung (nicht gezeigt) aufgezeichnet wird, um den fehlerhaften Status der Komponente 12 nachzuweisen. Das Verfahren 100 beginnt für die nächste überprüfte Komponente 12 von neuem.
