DE102016223306A1

DE102016223306A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Defekten eines Prüfobjekts

Info

Publication number: DE102016223306A1
Application number: DE102016223306.8A
Authority: DE
Inventors: Johann Roider
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2018-05-24

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) zur Detektion von Defekten eines Prüfobjekts angegeben, die eine Lichtquelle (2) zur Beleuchtung eines Prüfobjekts, einen Detektor (3) zur Detektion von der Lichtquelle ausgesandten Lichts, eine Fördereinrichtung (4) zum Bewegen eines Prüfobjekts durch einen zwischen der Lichtquelle (2) und dem Detektor (3) angeordneten Raum und eine pneumatische Reinigungseinrichtung (5) zur Beseitigung von Verunreinigungen der Lichtquelle (2) mittels Druckluft aufweist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Detektion von Defekten eines Prüfobjekts angegeben.

Description

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion von Defekten eines Prüfobjekts angegeben. Bei der Vorrichtung bzw. dem Verfahren kann es sich insbesondere um eine optische Rissprüfungsvorrichtung bzw. ein optisches Rissprüfungsverfahren nach dem Durchlichtprinzip handeln.
Bei der optischen Rissprüfung nach dem Durchlichtprinzip werden Zeilenkameras auf eine Lichtquelle ausgerichtet. Ein zu prüfendes Bauteil wird mittels Förderbändern zwischen einer Kamera und einer Lichtquelle hindurchbewegt. Hierdurch können eventuelle Risse anhand des durch die Risse dringenden Lichts lokalisiert werden. Um eine Förderung des Bauteils durch Lichtquelle und Kamera zu ermöglichen, befindet sich die Rissprüfeinheit z.B. zwischen zwei Umlenkwalzen.
Die Druckschrift DE 10 2009 039 685 A1 beschreibt beispielsweise ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung zur Detektion von Defekten in einem Objekt.
Nachteilig bei den im Stand der Technik bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen ist, dass sich durch die Anordnung des Aufbaus Schmutz und Abriebmaterial der Förderbänder auf der Lichtquelle sammeln und diese verunreinigen können. Hierdurch entstehen Schatten, welche sich auf dem auszuwertenden Bild als Streifen zeigen. Dies führt häufig zu einer Fehlinterpretation der Bauteilgüte und somit zu einer unnötigen Ausschussmeldung.
Es ist eine zu lösende Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, eine Vorrichtung zur Detektion von Defekten in einem Objekt anzugeben, durch welche Fehlinterpretationen der Bauteilgüte verhindert werden können. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Detektion von Defekten in einem Objekt anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor.
Eine hier beschriebene Vorrichtung zur Detektion von Defekten eines Prüfobjekts weist gemäß zumindest einer Ausführungsform eine Lichtquelle zur Beleuchtung eines Prüfobjekts, einen Detektor zur Detektion von der Lichtquelle ausgesandten Lichts, eine Fördereinrichtung zum Bewegen eines Prüfobjekts durch einen zwischen der Lichtquelle und dem Detektor angeordneten Raum sowie eine pneumatische Reinigungseinrichtung zur Beseitigung von Verunreinigungen der Lichtquelle mittels Druckluft auf.
Vorteilhafterweise können Verunreinigungen der Lichtquelle, welche beispielsweise durch Schmutz und/oder Abriebmaterial der Fördereinrichtung auf die Lichtquelle gelangen können, durch die pneumatische Reinigungseinrichtung entfernt werden, sodass falsche Ausschussmeldungen vermieden und eine Steigerung der Effizienz der Vorrichtung erreicht werden kann.
Beispielsweise kann die pneumatische Reinigungseinrichtung direkt an der Lichtquelle befestigt sein. Die pneumatische Reinigungseinrichtung kann z.B. durch ein oder mehrere Befestigungselemente mit der Lichtquelle verbunden sein. Bei den Befestigungselementen kann es sich z.B. um Haltebügel handeln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Lichtquelle als Lichtleiste ausgebildet. Beispielsweise kann sich die Lichtleiste in einer Längsrichtung erstreckten und derart zur Fördereinrichtung angeordnet sein, dass sich die Längsrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Förderrichtung der Fördereinrichtung erstreckt. Die pneumatische Reinigungseinrichtung erstreckt sich vorzugsweise entlang der Lichtleiste.
Die Fördereinrichtung kann beispielsweise ein oder mehrere Förderbänder zum Transportieren des Prüfobjekts bzw. der Prüfobjekte sowie eine erste und eine zweite Umlenkrolle zum Bewegen bzw. Umlenken der Förderbänder aufweisen. Die Lichtquelle bzw. die Lichtleiste sowie die daran befestigte pneumatische Reinigungseinrichtung sind vorzugsweise zwischen der ersten und der zweiten Umlenkrolle angeordnet.
Der Detektor umfasst vorzugsweise zumindest einen linearen Sensor und/oder zumindest eine Zeilenkamera. Bei der Lichtquelle kann es sich z.B. eine Zeilenlichtquelle handeln.
Die pneumatische Reinigungseinrichtung kann einen oder mehrere Anschlüsse sowie eine mit den Anschlüssen verbundene Druckluftzuleitung, welche mit einer Druckluftquelle verbunden werden kann, aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die pneumatische Reinigungseinrichtung als Luftblasrohr ausgebildet. Vorzugsweise weist das Luftblasrohr eine Vielzahl von Ausströmöffnungen auf. Die Ausströmöffnungen können beispielsweise äquidistant entlang des Luftblasrohrs angeordnet sein. Die Ausströmöffnungen können z.B. jeweils einen Abstand zwischen 10,0 mm und 20,0 mm zur nächstliegenden Ausströmöffnung aufweisen. Besonders bevorzugt weisen die Ausströmöffnungen jeweils einen Abstand von 15,0 mm zur nächstliegenden Ausströmöffnung auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Ausströmöffnungen jeweils einen Durchmesser zwischen 1,4 mm und 1,8 mm auf. Besonders bevorzugt weisen die Ausströmöffnungen jeweils einen Durchmesser von 1,6 mm auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstrecken sich die Ausströmöffnungen über die gesamte Länge des Luftblasrohrs. Vorzugsweise weisen die den gegenüberliegenden Enden des Luftblasrohrs nächstliegenden Ausströmöffnungen jeweils einen Abstand von maximal 15,0 mm zu den jeweiligen Enden auf. Dadurch kann vorteilhafterweise ein möglichst gleichmäßiger Luftstrom zum Reinigen der Lichtquelle bzw. der Lichtleiste erzeugt werden.
Vorzugsweise ist die pneumatische Reinigungseinrichtung derart angeordnet, dass die dem Detektor bzw. der Zeilenkamera zugewandte Oberfläche der Lichtquelle bzw. der Lichtleiste durch einen aus der pneumatischen Reinigungseinrichtung austretenden Luftstrom vollständig von Verunreinigungen befreit werden kann. Die pneumatische Reinigungseinrichtung bzw. das Luftblasrohr kann z.B. an einer Kante der Lichtleiste, welche an die der Lichtquelle zugewandten Oberfläche der Lichtleiste angrenzt, befestigt sein. Vorzugsweise handelt es sich bei der Kante um die der ersten Umlenkrolle, d.h. In Förderrichtung ersten Umlenkrolle, abgewandte Kante der Lichtleiste. Weiterhin wird bevorzugt, dass die pneumatische Reinigungseinrichtung bzw. das Luftblasrohr derart angeordnet ist, dass aus der Lichtquelle austretendes und vom Detektor zu empfangendes Licht nicht von der Reinigungseinrichtung abgeschattet bzw. blockiert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform heißen die Ausströmöffnungen jeweils eine Aufweitung von innen nach außen bzw. in Richtung der Ausströmrichtung der Druckluft auf. Bei den Aufweitungen kann es sich z.B. um eine Senkung handeln, wobei die Senkung beispielsweise zwischen 30° und 120°, insbesondere 90°, betragen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung zur Detektion von Defekten eines Prüfobjekts eine Auswerteeinrichtung auf. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung direkt mit dem Detektor verbunden und dazu eingerichtet sein, vom Detektor gesendete Signale bzw. Daten zu empfangen. Die Auswerteeinrichtung kann z.B. zur Auswertung von Intensitätsunterschieden des eingestrahlten Lichts ausgebildet sein.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Detektion von Defekten eines Prüfobjekts angegeben. Bei dem Verfahren wird eine hier beschriebene Vorrichtung zur Detektion von Defekten eines Prüfobjekts bereitgestellt. Die vorab und im Folgenden genannten Merkmale können sowohl für die Vorrichtung als auch für das Verfahren unter Verwendung der Vorrichtungen gelten.
Weiterhin werden bei dem Verfahren ein zu prüfendes Prüfobjekt oder mehrere zu prüfende Prüfobjekte bereitgestellt. Das Prüfobjekt bzw. die Prüfobjekte werden mittels von der Lichtquelle ausgesandten Lichts beleuchtet und das Licht wird durch den Detektor detektiert. Mittels der pneumatischen Reinigungseinrichtung werden Verunreinigungen der Lichtquelle, welche beispielsweise in Form von Schmutz oder Abriebmaterial von der Fördereinrichtung auf die Lichtquelle gelangen können, beseitigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Entfernen der Verunreinigungen der Lichtquelle in regelmäßigen zeitlichen Abständen. Beispielsweise können die zeitlichen Abstände zwischen 8 Minuten und 12 Minuten betragen. Besonders bevorzugt erfolgt das Entfernen der Verunreinigungen durch die pneumatische Reinigungseinrichtung in 10-minütigen zeitlichen Abständen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der hier beschriebenen Vorrichtung bzw. des hier beschriebenen Verfahrens zur Detektion von Defekten eines Prüfobjekts ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsformen. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Detektion von Defekten eines Prüfobjekts gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung einer pneumatischen Reinigungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
3 und 4 verschiedene schematische Darstellungen einer an einer Lichtleiste befestigten pneumatischen Reinigungseinrichtung gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, und
5 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch eine pneumatische Reinigungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
1 zeigt eine hier beschriebene Vorrichtung 1 zur Detektion von Defekten eines Prüfobjekts gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 1 weist eine Lichtquelle 2 zur Beleuchtung des Prüfobjekts, einen Detektor 3 zur Detektion von der Lichtquelle 2 ausgesandten Lichts und eine Fördereinrichtung 4 zum Bewegen des Prüfobjekts in Förderrichtung 15 durch den zwischen der Lichtquelle 2 und dem Detektor 3 angeordneten Raum auf. Die Lichtquelle 2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Lichtleiste 9 ausgebildet. Bei dem Detektor 3 kann es sich z.B. um eine Zeilenkamera handeln. Die Fördereinrichtung 4 umfasst Förderbänder und zwei Umlenkrollen bzw. Umlenkwalzen, zwischen denen die Lichtquelle 2 angeordnet ist.
Weiterhin weist die Vorrichtung 1 eine pneumatische Reinigungseinrichtung 5 zur Beseitigung von Verunreinigungen der Lichtquelle 2 mittels Druckluft auf, insbesondere zur Beseitigung von Verunreinigungen 8, welche durch Schmutz und/oder Abriebmaterial der Förderbänder der Fördereinrichtung 4 auf die Lichtquelle 2 gelangen können.
Die pneumatische Reinigungseinrichtung 5 der Vorrichtung 1 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Luftblasrohr 11 mit einer Mehrzahl von Ausströmöffnungen 6 ausgebildet und ist weiter detailliert in den 2 bis 5 dargestellt.
Das Luftblasrohr 11 ist, wie in den 1, 3 und 4 zu erkennen ist, mittels Befestigungselementen 7, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Haltebügel ausgeführt sind, direkt an der Lichtleiste 9 befestigt. Das Luftblasrohr 11 kann insbesondere an einer, in Förderrichtung 15 gesehen, hinteren Kante der Lichtleiste 9 derart angeordnet sein, dass die dem Detektor 3 bzw. der Zeilenkamera zugewandte Oberfläche der Lichtleiste 9 vollständig durch den Luftstrom 10 der Druckluft, welche aus den Ausströmöffnungen 6 des Luftblasrohrs 11 austritt, von Verunreinigungen 8 gereinigt werden kann.
An seinen zwei gegenüberliegenden Enden weist das Luftblasrohr 11, wie in der 2 dargestellt ist, jeweils einen Anschluss 13 auf, an welchem eine Druckluftzuleitung 14, welche Druckluft aus einer Druckluftquelle zu führen kann, angeschlossen ist.
Die Ausströmöffnungen 6 sind vorzugsweise entlang der gesamten Länge des Luftblasrohrs 11 angeordnet und weisen jeweils einen Abstand von 15,0 mm zur nächsten Ausströmöffnung 6 auf. Weiterhin weisen die Ausströmöffnungen 6 jeweils einen Durchmesser von 1,6 mm auf.
Im Zusammenhang mit der 5 dargestellt ist, können die Ausströmöffnungen 6 in Ausströmrichtung jeweils eine Aufweitung 12 aufweisen. Durch die Aufweitung 12 kann beispielsweise ein Winkel α von 90° eingeschlossen werden, d.h. die Ausströmöffnungen 6 können jeweils eine 90°-Senkung aufweisen.
Durch die pneumatische Reinigungseinrichtung 5 bzw. das Luftblasrohr 11 können auf effiziente Art und Weise Verunreinigungen 8, welche Fehler bei der Bildauswertung verursachen können, entfernt werden. Dadurch können falsche Ausschlussmeldungen vermieden und die Effizienz der Vorrichtung gesteigert werden.
Die in den gezeigten Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen auch miteinander kombiniert sein. Alternativ oder zusätzlich können die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele weitere Merkmale gemäß den Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Detektion von Defekten eines Prüfobjekts
2: Lichtquelle
3: Detektor
4: Fördereinrichtung
5: pneumatische Reinigungseinrichtung
6: Ausströmöffnung
7: Befestigungselement
8: Verunreinigung
9: Lichtleiste
10: Luftstrom
11: Luftblasrohr
12: Aufweitung
13: Anschluss
14: Druckluftzuleitung
15: Förderrichtung
α: Aufweitungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009039685 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung (1) zur Detektion von Defekten eines Prüfobjekts, aufweisend - eine Lichtquelle (2) zur Beleuchtung eines Prüfobjekts, - einen Detektor (3) zur Detektion von der Lichtquelle (2) ausgesandten Lichts, - eine Fördereinrichtung (4) zum Bewegen eines Prüfobjekts durch einen zwischen der Lichtquelle (2) und dem Detektor (3) angeordneten Raum, und - eine pneumatische Reinigungseinrichtung (5) zur Beseitigung von Verunreinigungen (8) der Lichtquelle (2) mittels Druckluft.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die pneumatische Reinigungseinrichtung direkt an der Lichtquelle (2) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Lichtquelle (2) als Lichtleiste (9) ausgebildet ist und die pneumatische Reinigungseinrichtung (5) sich entlang der Lichtleiste (9) erstreckt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die pneumatische Reinigungseinrichtung (5) als Luftblasrohr (11), welches eine Vielzahl von Ausströmöffnungen (6) aufweist, ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Ausströmöffnungen (6) äquidistant entlang des Luftblasrohrs (11) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Ausströmöffnungen (6) jeweils einen Abstand zwischen 10,0 mm und 20,0 mm zur nächstliegenden Ausströmöffnung (6) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Ausströmöffnungen (6) jeweils einen Durchmesser zwischen 1,4 mm und 1,8 mm aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Ausströmöffnungen (6) jeweils eine Aufweitung (12) in Ausströmrichtung aufweisen.
Verfahren zur Detektion von Defekten eines Prüfobjekts, umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen einer Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, - Bereitstellen eines oder mehrerer zu prüfender Prüfobjekte, - Beleuchten des oder der Prüfobjekte mittels von der Lichtquelle ausgesandten Lichts, - Detektieren des Lichts mittels des Detektors (3), und - Entfernen von Verunreinigungen (8) der Lichtquelle (2) mittels der pneumatischen Reinigungseinrichtung (5).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Entfernen der Verunreinigungen (8) der Lichtquelle (2) in regelmäßigen zeitlichen Abständen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei das Entfernen der Verunreinigungen (8) der Lichtquelle (2) in zeitlichen Abständen zwischen 8 min und 12 min erfolgt.