DE19955647C1

DE19955647C1 - Workpiece shape variation measuring method e.g. for deep-drawing sheet metal plates, uses analysis of geometric figures marked on workpiece surface

Info

Publication number: DE19955647C1
Application number: DE1999155647
Authority: DE
Inventors: Artur Stuemke; Christian Donhauser
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2001-06-13
Anticipated expiration: 2019-11-20

Abstract

The shape variation measuring method has the workpiece (1) marked with a number of geometric figures (2,3), which can be detected via an imaging system before and after the deformation process, with evaluation of the shape variation in the geometric figures. Each of the latter has a specific identification marking (8,9), e.g. number or number sequence, or a point or bar coding.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum messtechnischen Erfassen einer Formänderung eines Werkstückes bei dessen Umformung, insbeson dere beim Tiefziehen von Blechplatinen, wobei das Werkstück vor dem Umformen mit einer Anzahl von durch ein Bildverarbeitungssystem erfassbaren geometrischen Figuren markiert wird, deren jeweilige Deformation nach dem Umformen messtechnisch ausgewertet wird, um daraus Rückschlüsse auf den Grad der Formänderung zu gewinnen.The invention relates to a method for measuring measurement a change in shape of a workpiece during its forming, in particular the deep drawing of sheet metal blanks, the workpiece in front of the Forming with a number of through an image processing system detectable geometric figures is marked, their respective Deformation after forming is evaluated by measurement to draw conclusions about the degree of shape change.

Insbesondere bei der Blechumformung ist das gattungsgemäße Verfahren gebräuchlich, wie sich aus Funke, P.; Lange, E.: Ermittlung vom Formänderungen an tiefgezogenen Blechteilen durch Messraster. In: Bänder Bleche Rohre. 1974, Nr. 6, S. 251 bis 254, ergibt. Durch die Möglichkeit der Zuordnung der einzelnen geometrischen Figuren des umgeformten Werkstückes zu den geometrischen Figuren (Linien, Kreise usw.) des unverformten Werkstückes ergeben sich Rückschlüsse auf Werkstofffluss, Einzugsverhalten einer Blechplatine, Materialveränderungen, Abriebverhalten und Oberflächenveränderungen (z. B. bei lackierten Blechen) usw.The generic method is in particular for sheet metal forming in use, as can be seen from Funke, P .; Lange, E .: Determination of Changes in shape of deep-drawn sheet metal parts due to measuring grids. In: tapes Sheet metal tubes. 1974, No. 6, pp. 251 to 254. Due to the possibility of Assignment of the individual geometric figures of the deformed Workpiece to the geometric figures (lines, circles, etc.) of the undeformed workpiece, conclusions can be drawn about material flow, Retraction behavior of a sheet metal plate, material changes, Abrasion behavior and surface changes (e.g. with painted Sheets) etc.

Zur Durchführung des Messverfahrens geeignete Geräte sind auf dem Markt. Zu erwähnen wären dabei beispielsweise die Grenzformänderungsmessge räte der Firmen A-Tec und GOM.Devices suitable for carrying out the measuring method are on the market. For example, the limit deformation measurement should be mentioned councils of the companies A-Tec and GOM.

Die erstgenannte Messeinrichtung beinhaltet ein Handmikroskop und ein Auswerteprogramm. Das Mikroskop erfasst auf dem Werkstück markierte Ellipsen (vor der Umformung waren es Kreise) und speichert diese per EDV. Das Auswerteprogramm versucht, anhand einer geschlossenen Kontur eine Ellipse zu finden und auszuwerten. Dabei stehen vier Ellipsenauswerte programme zur Verfügung, nämlich automatische Ellipsenauswertung, Ellip senauswertung in markiertem Gebiet, Ellipsenauswertung mit Filterfunktion und eine manuelle Ellipsenauswertung. Das Berechnungsergebnis wird in einem Grenzformänderungsdiagramm dargestellt.The first-mentioned measuring device includes a hand microscope and a Evaluation program. The microscope captures marks on the workpiece Ellipses (before forming, they were circles) and saved them by computer. The evaluation program tries to use a closed contour Find and evaluate ellipse. There are four ellipse evaluations programs available, namely automatic ellipse evaluation, ellip Sen evaluation in the marked area, ellipse evaluation with filter function and a manual ellipse evaluation. The calculation result is in shown a boundary strain diagram.

Die Handhabung dieses Grenzformänderungsmessgerätes ist mit diversen Nachteilen verbunden: verwirft man beispielsweise eine Ellipsenberechnung, soll also eine bestimmt Ellipse nicht in der Auswertung aufscheinen, so wer den den Berechnungsergebnissen trotzdem eine laufende Nummer zuge ordnet, jedoch nicht gespeichert. Es entsteht eine lückenhafte Messdaten liste. Wird ein Bild mehrere Male vermessen, weil beispielsweise die Ellip senberechnung unbefriedigend war, so wird das gleiche Bild bei jeder neuen Messung mit einer laufenden Nummer gespeichert. Eine Zuordnung von Bil dern und Messdaten ist nicht eindeutig gegeben.The handling of this limit strain gauge is diverse Disadvantages connected: if you reject an ellipse calculation, So if a certain ellipse is not to appear in the evaluation, who nonetheless assigned a sequential number to the calculation results arranges, but not saved. An incomplete measurement data is created list. If an image is measured several times, for example because of the ellip calculation was unsatisfactory, the same picture appears with each new one Measurement saved with a serial number. An assignment of Bil and measurement data is not clearly given.

Das zweitgenannte Grenzformänderungsmessgerät besteht als Gesamtsystem aus einer CCD-Kamera, einem Bildverarbeitungssystem und einer entsprechenden Software. Dabei werden Punkte in einem Abstand von 3 bis 6 mm auf die Werkstückoberfläche geätzt. Um den zu messenden Bereich werden Markierungen angebracht. Die Aufnahme des Werkstückes erfolgt mit der CCD-Kamera. Jeder Bereich des Werkstückes wird vorzugsweise in drei verschiedenen Ansichten aufgenommen. Bei jeder Aufnahme müssen mindestens fünf Markierungen erkennbar sein. Ein Laden der Bilder erfolgt, indem anhand von Grauabstufungen Punkte identifiziert und Mittelpunkte ermittelt werden. Die gefundene Punktewolke wird dargestellt. Die Vernetzung der Punkte und Berechnung der Dehnungen erfolgt nach vorgegebenen Algorithmen. Danach erfolgte eine grafische Darstellung der Haupt- und Nebendehnung sowie der Blechdickenverteilung. Nachteilig bei der Anwendung dieses Grenzformänderungsmessgerätes ist, dass keine Möglichkeit besteht, nicht erkannte Punkte nachträglich in die Messung zu implementieren. Liegen beispielsweise Verunreinigungen über den Punkten vor, so wird entweder dieser Bereich für die Berechnung nicht berücksichtigt oder fälschlicherweise als Punkt identifiziert.The second limit change measuring device exists as Complete system consisting of a CCD camera, an image processing system and appropriate software. Points are spaced at a distance of 3 to 6 mm etched on the workpiece surface. To the one to be measured Markings are made in the area. Picking up the workpiece is done with the CCD camera. Every area of the workpiece will preferably taken in three different views. With everyone At least five markings must be recognizable. A shop the images are made by identifying points on the basis of shades of gray and centers are determined. The cloud of points found is shown. The networking of the points and calculation of the strains takes place according to predetermined algorithms. Then there was a graphic Representation of the main and secondary expansion as well as the sheet thickness distribution. A disadvantage of using this limit deformation measuring device is that there is no possibility to add unrecognized points to the To implement measurement. For example, there are impurities before the points, either this area is not used for the calculation considered or incorrectly identified as a point.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäß angegebene Verfahrensweise so weiter zu optimieren, dass stets die Möglichkeit der eindeutigen Zuordnung der einzelnen Markierungen des umgeformten Werkstückes zu den Markierungen (z. B. Punkte, Linien, Kreise) des nicht umgeformten Werkstückes gegeben ist, um eindeutige Rückschlüsse auf Werkstofffluss, Einzugsverhalten, Materialveränderungen, Abriebverhalten und Oberflächenveränderungen usw. zu ermöglichen. The invention has for its object the generic specified To further optimize the procedure so that the possibility of clear assignment of the individual markings of the formed Workpiece to the markings (e.g. points, lines, circles) of the not Formed workpiece is given to make clear conclusions Material flow, feed behavior, material changes, abrasion behavior and enable surface changes, etc.

Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, dass jeder auf das Werkstück aufge brachten geometrischen Figur ein spezifisches Identifikationsmerkmal zuge ordnet und dieses ebenfalls auf das Werkstück aufgebracht wird.According to the invention, this is achieved in that everyone works on the workpiece brought a specific identification feature to geometric figures arranges and this is also applied to the workpiece.

Die erfindungsgemäße Maßnahme eignet sich für alle umzuformenden Werkstück-Werkstoffe. Auch ist der Einsatz bei allen dankbaren Umform verfahren (hydromechanisches Umformen, Tiefziehen, Streckziehen usw.) möglich.The measure according to the invention is suitable for all to be reshaped Workpiece materials. The use is also with all grateful form process (hydromechanical forming, deep drawing, stretch drawing, etc.) possible.

Sowohl die geometrischen Figuren als auch die spezifischen Identifikations merkmale können mittels geeigneter bekannter Verfahren aufgebracht wer den. Denkbar sind dabei beispielsweise die Anwendung von Laserstrahlen oder Ätzen, wie dies beispielsweise in der deutschen oder europäischen Patentliteratur bereits beschrieben worden ist, vgl. DE 39 39 866 A1, DE 44 39 714 C2, DE 196 34 190 A1, DE 197 27 957 A1, EP 0 637 514 B1 und EP 0 671 238 B1.Both the geometric figures and the specific identification Features can be applied using suitable known methods the. For example, the use of laser beams is conceivable or etching, such as in German or European Patent literature has already been described, cf. DE 39 39 866 A1, DE 44 39 714 C2, DE 196 34 190 A1, DE 197 27 957 A1, EP 0 637 514 B1 and EP 0 671 238 B1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are in the subclaims specified.

Die Erfindung ist in Zusammenhang mit der Zeichnung anhand von Ausfüh rungsbeispielen nachstehend erläutert. Dabei zeigen die Fig. 1 bis 4 Aus schnitte aus der Oberfläche eines Werkstückes 1 in unverformtem Zustand, wobei die Oberfläche mit einer Anzahl geometrischer Figuren (Kreise bzw. Linien 2, Mittelpunkt-Kreuze 3) versehen ist. Nach dem Umformen (z. B. Tiefziehen) haben sich beispielsweise die Kreise 2 zu Ellipsen verformt. Nach der Erfindung sind den geometrischen Figuren spezifische Identifikationsmerkmale zugeordnet. Diese können bestehen aus: Zahlen bzw. Zahlenkombinationen und Zahlenreihen 4, 5, Buchstaben in Groß- und Kleinschreibung 6, Kombinationen aus Buchstaben und Zahlen 7, Strichcode 8, Punktecode 9 sowie beliebige geometrische Formen (Rechteck, Punkt, Dreieck usw.) 10.The invention is explained below in connection with the drawing using exemplary embodiments. Here, FIGS. 1 to 4 from cuts from the surface of a workpiece 1 in the undeformed state, said surface having a plurality of geometric figures (circles and lines 2, midpoint crosses 3) is provided. After the shaping (e.g. deep drawing), the circles 2 have, for example, deformed into ellipses. According to the invention, specific identification features are assigned to the geometric figures. These can consist of: Numbers or combinations of numbers and series of numbers 4 , 5 , upper and lower case letters 6 , combinations of letters and numbers 7 , bar code 8 , point code 9 and any geometric shapes (rectangle, point, triangle, etc.) 10 .

Somit ist jeder geometrischen Figur ein spezifisches Identifikationsmerkmal zugeordnet, vom Bildverarbeitungssystem identifizierbar und verarbeitbar, wodurch eine eindeutige Zuordnung der geometrischen Figuren vor und nach der Werkstück-Umformung möglich ist.Each geometric figure is therefore a specific identification feature assigned, identifiable and processable by the image processing system, whereby a clear assignment of the geometric figures before and after the workpiece is formed.

Claims

1. Verfahren zum messtechnischen Erfassen einer Formänderung eines Werkstückes bei dessen Umformung, insbesondere beim Tiefziehen von Blechplatinen, wobei das Werkstück vor dem Umformen mit einer Anzahl von durch ein Bildverarbeitungssystem erfassbaren geometrischen Figu ren markiert wird, deren jeweilige Deformation nach dem Umformen messtechnisch ausgewertet wird, um daraus Rückschlüsse auf den Grad der Formänderung zu gewinnen, dadurch gekennzeichnet, dass jeder auf das Werkstück (1) aufgebrachten geometrischen Figur (2, 3) ein spezifi sches Identifikationsmerkmal (4 bis 10) zugeordnet und dieses ebenfalls auf das Werkstück (1) aufgebracht wird.1. A method for the metrological detection of a change in shape of a workpiece during its reshaping, in particular when deep-drawing sheet metal blanks, the workpiece being marked prior to reshaping with a number of geometric figures which can be detected by an image processing system and whose respective deformation is metrologically evaluated after the reshaping, In order to draw conclusions about the degree of shape change, characterized in that each geometrical figure (2, 3) applied to the workpiece ( 1 ) is assigned a specific identification feature ( 4 to 10 ) and also applied to the workpiece ( 1 ) becomes.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zahlen oder Zahlen kombinationen und Zahlenreihen (4, 5) als spezifische Identifikations merkmale.2. The method according to claim 1, characterized by numbers or number combinations and series of numbers ( 4 , 5 ) as specific identification features.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Buchstaben in Groß- und Kleinschreibung (6) als spezifische Identifikationsmerkmale.3. The method according to claim 1, characterized by letters in upper and lower case ( 6 ) as specific identification features.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Kombinationen aus Buchstaben und Zahlen (7) als spezifische Identifikationsmerkmale.4. The method according to claim 1, characterized by combinations of letters and numbers ( 7 ) as specific identification features.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Strich- oder Punkte codes (8, 9) als spezifische Identifikationsmerkmale.5. The method according to claim 1, characterized by bar or dot codes ( 8 , 9 ) as specific identification features.

6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Rechtecke, Punkte oder Dreiecke (10) als spezifische Identifikationsmerkmale.6. The method according to claim 1, characterized by rectangles, points or triangles ( 10 ) as specific identification features.