DE19815250C2 - Vorsatzoptik zur Verwendung als Reflexbildoptik, insbesondere zur Oberflächenfehlererkennubng in der Automobilindustrie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorsatzoptik zur Verwen­ dung als Reflexbildoptik. Sie findet insbesondere Anwendung in der Automobilindustrie, um vor allem Oberflächenfehler bei der Rohkarossen-Fertigung sowie in den nachfolgenden Produktionsabläufen bei grundier­ ten Rohkarossen sowie lackierten Fahrzeugoberflächen zu erkennen.

Es ist allgemein bekannt, daß die Qualität des äuße­ ren Erscheinungsbildes von Automobilen den Erfolg derartiger Unternehmen auf dem Markt entscheidend beeinflußt. Bei der Vielzahl von Angeboten in den jeweiligen Klassen besteht für ein Unternehmen der Automobilindustrie stets die Gefahr, daß Kunden bei auftretenden kleinsten Mängeln im äußeren Erschei­ nungsbild einer Automobilkarosserie die Marke wech­ seln. An die für die Oberflächenfehlererkennung erforderliche industrielle Beleuchtung werden daher höchste Ansprüche gestellt.

Es ist des weiteren bekannt, daß zur Erkennung von Oberflächenfehlern Kontraste erzeugt werden müssen, damit diese Fehler durch das menschliche Auge wahrge­ nommen werden können. Eine hohe Gleichmäßigkeit in der Beleuchtung der zu prüfenden Teile würde Oberflä­ chenfehler nicht sichtbar machen, da das Auge nur im direkten Vergleich von unterschiedlich nebeneinander­ liegenden Leuchtdichten auf der zu betrachtenden Oberfläche Fehler in der Rohkarosserie, der grundier­ ten Karosserie und der lackierten Karosserie über­ haupt wahrnehmen kann.

Bei der Betrachtung einer Automobilkarosserie mit einer hinterleuchteten Reflexbildoptik und dem direk­ ten Reflexbild auf der zu prüfenden Oberfläche ist die Celiarmuskulatur der Augen je nach dem Fixpunkt der Betrachtung mehr oder weniger angespannt. Die Pupille ist je nach Leuchtdichte der zu betrachtenden Fläche sowie der Umfeldhelligkeit entsprechend weit geöffnet oder geschlossen. Ändert sich nun die Leucht­ dichte beispielsweise auf einer zu prüfenden lackier­ ten Oberfläche im Reflexbild durch die Bewegung der Karosserie oder der Prüfperson, so werden vorhandene Fehler, wie Beulen, Dellen und Kratzer, auf der Oberfläche direkt sichtbar.

Zur Oberflächenfehlererkennung offenbart nun die DE 40 41 166 A1 eine Beleuchtungsanlage, bei der in einem Gehäuse drei teilweise von einem Reflektor umgebene Lampen angeordnet sind, wobei die äußeren Reflektoren auf der der Lampe zugewandten Seite eine schwarze Oberfläche aufweisen und an der Lichtaustrittsöffnung mit je einer in Lampenlängsrich­ tung angeordneten schwarzen Abschattung versehen sind, während der mittlere Reflektor in Weiß ausgebil­ det ist und eine durchscheinend weiße Akrylglasab­ deckung aufweist. Auf der zu prüfenden Oberfläche wird mit dieser Anordnung zur Oberflächenfehlererken­ nung ein durch helle und dunkle Streifen gekennzeich­ netes Reflexbild erzeugt. Die mit dieser Beleuchtungs­ anlage grundsätzlich mögliche visuelle Oberflächenfeh­ lerkontrolle hat jedoch in der praktischen Anwendung insbesondere die Nachteile gezeigt, daß sie sich ge­ genseitig behindernde Kontrastbilder erzeugt und Frem­ dreflexe nicht ausgeschlossen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorsatzoptik zur Verwendung als Reflexbildoptik zu schaffen, die sichere und wirkungsvollere Kontraste zur Oberflächen­ fehlererkennung erzeugt und zugleich verbesserte Ar­ beitsbedinungen für das Prüfpersonal schafft.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vor­ satzoptik zur Verwendung als Reflexbildoptik mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorsatzoptik ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 11.

Die erfindungsgemäße Vorsatzoptik hat den besonderen Vorteil, daß zur Oberflächenfehlererkennung für die prüfende Person auf sichere Weise unterschiedliche Kontraste erzeugt und ein Kontrastwechsel bei wesent­ lich verbesserten Arbeitsbedingungen geschaffen wird. Sie ermöglicht eine Anwendung im industriellen Fertigungsprozeß, insbesondere bei der Bewertung der Oberflächengüte in der Automobilindustrie und läßt Fehler erkennen, die mit dem bekannten Stand der Technik nicht oder nur mit einem erhöhten Aufwand sichtbar gemacht werden konnten.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand von Zeichnun­ gen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 - die Seitenansicht und die Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorsatzoptik mit zwei Reflektoranordnungen sowie mit Linsen, Prismen und Schwarzfeld,

Fig. 2 - die Darstellung des Funktionsprinzips der Vorsatzoptik mit ihrem lichttechnischen Strahlengang,

Fig. 3 - einen Querschnitt durch ein Prisma unter Kennzeichnung von Prismenhöhe und Prismen­ abstand,

Fig. 4 - eine Vorsatzoptik im Schnitt mit zweige­ teiltem Prisma, Linse und zwei Schwarzfel­ dern,

Fig. 5 - eine Vorsatzoptik mit Linse und zweigeteil­ tem Prisma zur Erzeugung einer Totalrefle­ xion.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht und die Draufsicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorsatzop­ tik in der Einbaulage einer Leuchte. In der Leuchte 1 sind zwei Reflektoren 7 mit den Lampen 2 sowie genau in deren optischen Achslage die Linsen 5, rechts und links von den Linsen 5 die Prismen 3 und 4 und zwi­ schen den Prismen 4 das Schwarzfeld 6 angeordnet. Die Reflektoranordnung mit Vorsatzoptik ist schließlich mit der transparenten Abdeckung 15 versehen.

Wie in Fig. 2 ersichtlich, wird das durch die Reflek­ toren 7 reflektierte Licht 8, 9 der Lampe 2 auf die Prismen 3 und 4 gerichtet und von diesen entsprechend 8' und 9' abgelenkt.

Fig. 3 zeigt ein Prisma 3, 4 im Schnitt aus dem der Zusammenhang von Prismenhöhe 20 und Prismenabstand 19 mit den damit verbundenen Auswirkungen auf die Ablen­ kung des Lichtes 8, 9 dargestellt. Würde man die Prismenhöhe 20 bei gleichbleibendem Prismenabstand 19 erhöhen, so würde sich der durch die Prismenschenkel 16, 17 gebildete Winkel auf einen Wert von kleiner oder gleich 90° verkleinern. Wird der Prismenabstand 19 bei gleichbleibender Prismenhöhe 20 erweitert, so wird der durch die Prismenschenkel 16, 17 gebildete Winkel auf einen Wert von über 90° vergrößert.

Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Vorsatzoptik bei der die Prismen 3 und 4 so angeordnet sind, daß sie das Licht 18 der Lampe 2 in eine Totalreflexion 18' umsetzen und so den Kontrastunterschied zu Gunsten der Linse 5 anheben. Diese Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Vorsatzoptik erweist sich insbesondere bei der Oberflächenfehlererkennung bei Rohkarosserien als besonders vorteilhaft.

Die erfindungsgemäße Vorsatzoptik in ihrer Verwendung als Reflexbildoptik erzeugt bei ihrem Einsatz im industriellen Fertigungsprozeß mittels der Prismen 3, 4 gerichtetes Streulicht 8' und 9'. Dieses Streulicht bewirkt je nach dem Verhältnis von Prismenhöhe 20 und Prismenabstand 19 einen mehr oder weniger starken und scharfen Kontrast. Durch die Lichtablenkung 8' und 9' wird außerdem die direkte Blendung wesentlich reduziert und zwar auf ein solches Maß, daß sie nicht mehr hinderlich ist und der Forderung der DIN 5035 entsprochen wird. Mit dem auf der zu prüfenden Ober­ fläche erzeugten Reflexbild lassen sich Fehler wie z. B. Beulen, Dellen, Einschlüsse, Kratzer usw. besser als bisher sichtbar machen. Dieser gewollte Effekt wird durch die höhere Abbildungsenergie der erfin­ dungsgemäßen Vorsatzoptik noch verstärkt. In Verbin­ dung mit dem Schwarzfeld 6 wird beim Betrachten des Abbildes des Prisma 4 zum optischen Wechsel des Schwarzfeldes 6 ein sukzessiver Kontrast erzeugt mit der außerordentlich vorteilhaften und überraschenden Wirkung, daß auch matte und stumpfe Stellen durch den anhaltenden sukzessiven Kontrast plötzlich gut sichtbar werden.

Claims (11)

1. Vorsatzoptik zur Verwendung als Reflexbildop­ tik, insbesondere zur Oberflächenfehlererken­ nung in der Automobilindustrie, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Linse (5) genau in der optischen Achslage einer Lampe (2) fixiert ist, rechts und links der Linse (5) sich Prismen (3; 4) befinden, die den von der Lampe (2) erzeug­ ten und über einen Reflektor (7) gebildeten Lichtstrom (8; 9) derart ablenken, daß für das menschliche Auge eine Blendung vermieden wird, neben dem Prisma (4) ein Schwarzfeld (6) ange­ ordnet ist und durch diesen optischen Wechsel ein anhaltender sukzessiver Kontrast erzeugt wird.

2. Vorsatzoptik nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der durch die Lampe (2) erzeugte Lichtstrom durch die Linse (5) so gebrochen wird, daß sein Brennpunkt (14) weit vor der Linse (5) liegt, der Lichtstrom eine wesent­ lich geminderte Blendung aufweist und das zur Oberflächenfehlererkennung erzeugte Reflexbild verstärkt wird.

3. Vorsatzoptik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (5) als bikonve­ xe, plankonvexe oder konkavkonvexe Sammellinse oder als bikonkave, plankonkave oder konvexkon­ kave Zerstreuungslinse ausgebildet ist.

4. Vorsatzoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen (3; 4) als Längsprismen ausgeführt sind.

5. Vorsatzoptik nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Winkel zwischen den Schenkeln (17; 18) der Prismen (3; 4) in Abhängigkeit von der Prismenhöhe (20) und dem Prismenabstand (19) veränderbar ist.

6. Vorsatzoptik nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Winkel 90° beträgt.

7. Vorsatzoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des Schwarzfeldes (6) annähernd 1/3 der Breite des Prisma (4) beträgt.

8. Vorsatzoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwarzfeld (6) im Wechselspiel mit der Leuchtdichte des Lich­ tes (8; 9) auf der Fläche des Prisma (4) einen anhaltenden sukzessiven Kontrast erzeugt.

9. Vorsatzoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchte (1) mehrere teilweise von dem Reflektor (7) umge­ bene Lampen (2) aufweist, wobei jeder Anordnung des Reflektors (7) die Prismen (3; 4) mit der Linse (5) und das Schwarzfeld (6) zugeordnet sind.

10. Vorsatzoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von nur einer Lampe (2) das Schwarzfeld (6) im Leuchtengehäuse aufgebracht wird oder die Optik (4, 5) durch einen schwarz lackierten Rahmen einzufassen ist.

11. Vorsatzoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen (3; 4) so angeordnet und der durch die Schenkel (17; 18) gebildete Winkel der Prismen (3; 4) so gewählt ist, daß das durch die Lampe (2) erzeug­ te Licht total reflektiert wird und mittels des Reflektors (7) eine höhere Leuchtdichte auf der Linse (5) aufweist.