評價反射表面的結(jié)構(gòu)差異的方法和測量設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及評價反射表面的結(jié)構(gòu)差異的方法和測量設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]反射表面例如板的表面，例如涂漆的或者壓延的板，具有一種光學(xué)的表現(xiàn)形象，它的質(zhì)量決定性地通過平滑的表面影響或者確定。特別在高價值的表面的情況下，例如車輛或者飛機(jī)的涂漆的表面，期望高的和均勻的質(zhì)量。
[0003]在如車輛或者飛機(jī)上的較大的表面或者平面的情況下，漆的質(zhì)量對于外面的表現(xiàn)形象或者外觀多僅由員工抽樣地檢查。用于人工評價的標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)律地定義和規(guī)定。為評定表面質(zhì)量或者漆質(zhì)量可以使用的測量設(shè)備為批量生產(chǎn)中例如汽車工業(yè)中的自動化的測量在很大程度上不適用。
[0004]涂漆過程中的涂漆經(jīng)常收到波動的影響，如溫度、空氣濕度、空氣壓力、漆的粘度和化學(xué)成分。這些因素在對平滑的和閉合的漆層化開的情況下影響涂敷的漆。在非優(yōu)化的處理?xiàng)l件的情況下可能產(chǎn)生不平整的表面，這樣的表面不均勻地反射入射的光。這樣的表面結(jié)構(gòu)經(jīng)常也稱為Orange Peel (桔皮)。
[0005]已知使用“BYK Gardner”公司的測量設(shè)備，它在手持設(shè)備內(nèi)為在涂漆完成的表面上設(shè)置而包括紅外高能LED和CXD照相機(jī)并且這樣確定結(jié)構(gòu)譜。
[0006]此外存在這樣的測量設(shè)備，它們基于共焦的顯微鏡并且確定漆層中的粗糙度或者不平整度。
[0007]因此通常員工不用測量設(shè)備而以光學(xué)方式評估漆來抽樣地檢驗(yàn)它。
[0008]DE 10 2010 060 851 Al說明了一種用于分析工件表面的微結(jié)構(gòu)的方法。在此沿線觀察灰度值并且使用傅立葉變換關(guān)于它的振幅和纖維進(jìn)行評估。該方法適合表面特征或者表面結(jié)構(gòu)，例如研磨條紋。
[0009]DE 41 23 916 C2表不一種用于動態(tài)照明的識別和分類物體的表面特征和表面缺陷的方法和設(shè)備。多個照明源順序地并且漫射地照亮物體，使得能夠確定形狀。
[0010]EP I 882 896 Al公開了一種方法和設(shè)備，用于三維地測量優(yōu)選鏡反射的物體的形狀和局部的表面粗糙。
[0011]DE 697 03 487 T2說明一種用于自動地檢驗(yàn)運(yùn)動的表面的方法和設(shè)備。要檢測和分類的表面缺陷是刮痕、凹點(diǎn)、節(jié)等?？勺R別的缺陷尺寸可以從0.1mm直到數(shù)米變化。在這種情況下表面根據(jù)暗場方法照明。
[0012]DE 197 26 094 B4說明一種借助缺陷點(diǎn)的三維結(jié)構(gòu)的測量來檢測表面缺陷點(diǎn)的方法。
[0013]市場上可以使用的技術(shù)在操縱上具有決定性的缺點(diǎn)，因此測量裝置在工業(yè)中并且特別在汽車工業(yè)中僅勉強(qiáng)被接受。
[0014]在涂漆的表面上放置測量設(shè)備是有問題的，因?yàn)樗赡軐?dǎo)致?lián)p壞。(備選地)用機(jī)器人在汽車表面上引導(dǎo)測量頭花費(fèi)大并且能夠在剛做好的涂漆的表面上導(dǎo)致?lián)p壞。
[0015]通過人工放上的測量僅限于非常小的區(qū)域。在大面積的情況下通過多次放上測量設(shè)備的表面分析需要極大的時間花費(fèi)并且由于不精確性在定位時不可復(fù)制。例如“BYKGardner”公司的測量設(shè)備僅確定結(jié)構(gòu)譜并且為長波紋和短波紋說明至少一個測量值。測量的譜或者長波紋和短波紋對平滑的表面的主觀的印象的普遍有效的分配多年來都未能實(shí)現(xiàn)。
[0016]基于共焦的顯微鏡的測量設(shè)備僅能在最上面的漆層上執(zhí)行測量。然而因?yàn)橄窠燮さ那闆r下的不平整性通過位于下面的基漆引起，所以這些測量系統(tǒng)不適合那些例如用于汽車的漆系統(tǒng)的質(zhì)量控制。另外例如共焦的測量系統(tǒng)必須非常接近表面引導(dǎo)，由此測量花費(fèi)大。另外由測量原理決定不能測量大的面積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]現(xiàn)在本發(fā)明的任務(wù)在于，改進(jìn)反射表面的表現(xiàn)形象的評價。
[0018]該任務(wù)根據(jù)權(quán)利要求1或者8解決。
[0019]本發(fā)明的用于借助具有光源和照相機(jī)的測量設(shè)備評價反射的表面的結(jié)構(gòu)差異的方法包括步驟:
[0020]-用光源在表面上產(chǎn)生線狀的反射區(qū)；
[0021]-用照相機(jī)拍攝反射區(qū)的照片；
[0022]-在反射區(qū)和表面之間的過渡內(nèi)檢測照片的線狀的光邊緣；
[0023]-比較光邊緣的至少一個區(qū)域與參考邊緣；
[0024]-評價該比較。
[0025]本發(fā)明的方法具有優(yōu)點(diǎn):能夠完全無接觸地工作并且同時能夠檢測大的表面。通過拍攝和評價表面上的反射區(qū)，與直接觀察表面不同能夠評價表面的表現(xiàn)形象。在確定的領(lǐng)域內(nèi)，例如在機(jī)動車的情況下，涂漆的車輛的完美的表現(xiàn)形象和單個表面缺陷的最小化同樣重要。迄今自動化的檢驗(yàn)從顧客的觀點(diǎn)看，也就是說從漆的表現(xiàn)形象看，幾乎不可能。除檢測表現(xiàn)形象外本方法同樣適合檢測漆中的缺陷，例如夾雜物、腐蝕孔或者氣泡。此外本方法首次允許統(tǒng)一地以光學(xué)方式評定表面質(zhì)量，其可以自動地執(zhí)行，也就是說無需由員工采樣式評定。
[0026]特別有利的是，該評價方法能夠在制造方法中例如在車輛車身的涂漆時集成。這樣通過確定每一個車身上的漆的質(zhì)量能夠在涂漆時快速對處理波動反應(yīng)。通過涂漆處理的精細(xì)調(diào)整和再調(diào)節(jié)提高無缺陷的一次交檢合格車身的數(shù)量。由此能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)于漆質(zhì)量的閉合的調(diào)節(jié)回路。能夠可聯(lián)機(jī)使用地和幾乎實(shí)時地評定車身的單個區(qū)域或者一部分或者整個車身的質(zhì)量。由此也能夠作出對單個涂漆站甚至單個涂漆噴嘴的結(jié)論，由此能夠監(jiān)視和再調(diào)節(jié)它們。
[0027]在本發(fā)明的優(yōu)選的擴(kuò)展方案中規(guī)定，檢測并且比較照片的兩個光邊緣并且為評價構(gòu)成兩個比較的平均值。以這種方式能夠把照片的信息內(nèi)容更好地用于提高本方法的可靠性。
[0028]為比較和/或評價可以把光邊緣沿該邊緣細(xì)分為區(qū)域。由此能夠提高本方法的分辨率并且同時能夠更好地適應(yīng)計(jì)算花費(fèi)。
[0029]特別有利的是，為檢測、比較和/或評價而產(chǎn)生在光邊緣上變化的數(shù)學(xué)函數(shù)。在產(chǎn)生數(shù)學(xué)函數(shù)例如傅立葉變換前可以為該光邊緣執(zhí)行對比度匹配和/或物體識別。分析或者比較和/或評價然后例如可以通過三次冪的樣條函數(shù)和系數(shù)選擇實(shí)現(xiàn)。來自拍攝的反射的函數(shù)生成允許減少數(shù)據(jù)和快速處理。
[0030]表面和測量設(shè)備優(yōu)選彼此相對運(yùn)動。這樣可以動態(tài)地觀察和評價。這提高了通過量并且允許在現(xiàn)有的流程中簡單地集成該方法。
[0031]在本發(fā)明的優(yōu)選的擴(kuò)展方案中規(guī)定，物體的表面尤其是車輛的表面，并且光源至少部分包圍該物體。本方法特別適合彎曲的表面，也適合多重彎曲的表面，因?yàn)樵u價不直接接觸表面而借助反射進(jìn)行。
[0032]在本發(fā)明的另外優(yōu)選的擴(kuò)展方案中規(guī)定，在相應(yīng)于光邊緣的縱向的第一方向上檢測、比較和/或評價結(jié)構(gòu)差異，并且在第二方向上至少采樣式檢測、比較和/或評價結(jié)構(gòu)差異，其中所述第二方向?qū)τ诘谝环较蚓哂薪嵌?，尤其是直角。在大多?shù)應(yīng)用中由此可以考慮，在某方向上檢測的結(jié)構(gòu)差異與在另外的方向上相似或者相同。如果應(yīng)該存在偏差和/或如果還要進(jìn)一步改進(jìn)控制，則可以再次在一個或者多個其他的方向上亦即在所述表面和光源之間的方向上觀察所述表面。
[0033]本發(fā)明的用于評價反射的表面的結(jié)構(gòu)差異的測量設(shè)備包括光源和至少一個照相機(jī)，其中光源成線狀在用于所述表面的測量空間上構(gòu)造，照相機(jī)設(shè)置用于，建立具有線狀的反射區(qū)的表面的照片，并且評估單元設(shè)置用于在反射區(qū)和表面之間的過渡內(nèi)檢測照片的線狀的光邊緣，比較光邊緣的至少一個區(qū)域與參考邊緣并且評價該比較。適用與前面為方法說明的同樣的優(yōu)點(diǎn)和修改。
[0034]在本發(fā)明的優(yōu)選的擴(kuò)展方案中規(guī)定，線狀的光源跨越測量空間并且多個照相機(jī)對準(zhǔn)多個測量段，其中這些測量段沿光源設(shè)置。在這種情況下照相機(jī)的檢測或者拍攝區(qū)域可以重疊或者彼此分開。在重疊的情況下通過觀察兩個照相機(jī)圖像能夠提高本方法的健壯性。通過該擴(kuò)展方案能夠快速地和可靠地評價大的表面或者具有多個表面的物體。
[0035]在本發(fā)明的另外優(yōu)選的擴(kuò)展方案中規(guī)定，照相機(jī)是移動的計(jì)算機(jī)設(shè)備的照相機(jī)，光源在該移動的計(jì)算機(jī)設(shè)備上設(shè)置，并且評估單元是該移動的計(jì)算機(jī)設(shè)備的計(jì)算單元。由此可以使用移動設(shè)備例如平板計(jì)算機(jī)用于評價表面。光源例如可以作為氖管在移動設(shè)備上固定并且由該設(shè)備供給電壓，例如借助USB接口。由此能夠簡單地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明并且能夠廣泛地使用，例如在車間內(nèi)或者在點(diǎn)修復(fù)之后，也就是說直接在車輛上修復(fù)涂漆。
[0036]本發(fā)明的另外優(yōu)選的擴(kuò)展方案從其余的、在從屬權(quán)利要求中說明的特征產(chǎn)生。
【附圖說明】
[0037]下面在實(shí)施例中根據(jù)【附圖說明】本發(fā)明。附圖中:
[0038]圖1表示一種用于評價反射表面的結(jié)構(gòu)差異的測量設(shè)備的示意圖；
[0039]圖2表示一種用于評價反射表面的結(jié)構(gòu)差異的測量設(shè)備的另一示意圖；
[0040]圖3表示表面上的線狀的反射區(qū)的照片；以及
[0041]圖4表不具有所述照片的評估的兩個圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0042]圖1表示測量設(shè)備10，具有用于容納具有反射表面13的工件12的測量空間11。線狀的光源14跨越測量空間11。線狀的光源14例如可以具有一個或者多個發(fā)光材料管、LED燈，必要時具有偏轉(zhuǎn)鏡或者激光器。
[0043]線狀的光源14在表面13上產(chǎn)生線狀的反射區(qū)15。線狀的光源14的圖像在漆或者表面的非優(yōu)化的表面結(jié)構(gòu)的情況下在表面13上簡單地作為波狀線表現(xiàn)。該波狀線通過表面13的局部的傾斜角引起，由此產(chǎn)生明亮的區(qū)域，在這兒光朝向觀察者反射；和黑暗的區(qū)域，在這兒沒有光或者很少光朝向觀察者反射。
[0044]明亮的和黑暗的區(qū)域或者線狀的反射區(qū)15的該印象由一個或者多個照相機(jī)