DE10103555A1 - Objective assessment of a color or paint layer, applicable to quality control of paint applied to vehicle bodywork, based on pixel- wise evaluation of a reflected light image of an inspected surface to provide a 2D evaluation - Google Patents
Objective assessment of a color or paint layer, applicable to quality control of paint applied to vehicle bodywork, based on pixel- wise evaluation of a reflected light image of an inspected surface to provide a 2D evaluationInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beurteilung einer Farbschicht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for assessing a color layer according to the Preamble of claim 1.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE 43 09 802 A1 bekannt.A generic method is known from DE 43 09 802 A1.
Das bekannte Verfahren dient zur produktionsnahen Farbkontrolle von Produkten mit bildgebenden farbtüchtigen Sensoren wie Farbmatrix-, Farbzeilen oder punktweise arbeitenden Abtastern. Hierbei wird aus den Signalen dieser Sensoren sowohl für eine Referenz als auch für Prüflinge jeweils eine oder mehrere mehrdimensionale Histogramme der Farbvektorkomponenten berechnet und aus dem Vergleich dieser Histogramme Maße für die Farbabweichung oder Farbübereinstimmung gewonnen.The known method is used for the production-related color control of products imaging color sensors such as color matrix, color lines or point by point working scanners. The signals from these sensors are used for both Reference as well as one or more multidimensional ones for test objects Histograms of the color vector components are calculated and compared Histograms measures for the color deviation or color match obtained.
Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß die Ermittlung der Histogramme sowie deren Vergleiche relativ aufwendig ist, sowohl in zeitlicher als auch in programmtechnischer Hinsicht. Zudem werden aufwendige Recheneinrichtungen benötigt, die relativ teuer sind.The known method has the disadvantage that the determination of the histograms as well their comparisons are relatively complex, both in terms of time and in programmatically. In addition, complex computing devices needed, which are relatively expensive.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beurteilung einer Farbschicht, insbesondere des Oberflächeneindrucks der Farbschicht auf einen Betrachter, anzugeben, das mit geringem apparativen und programmtechnischen Aufwand eine schnelle Beurteilung der Farbschicht ermöglicht und eventuelle Farbabweichungen oder sonstige Fehler sicher erkennt.The invention is therefore based on the object of a method for assessing a Color layer, in particular the surface impression of the color layer on one Viewer to indicate that with little equipment and programming Effort allows a quick assessment of the color layer and possible Color deviations or other errors are reliably detected.
Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the invention specified in claim 1. Further developments and advantageous refinements of the invention are in the Subclaims specified.
Als Farbschicht wird die gesamte Beschichtung eines Gegenstands oder eines Teils davon verstanden. Bei einer aus mehreren Schichten bestehenden Lackierung z. B. bei einem Fahrzeug, bei dem die Lackierung üblicherweise ausgehend von dem Blech die Schichten Verzinkung, Phosphatierung, Füller, Base-Code und Clear-Code aufweist, werden als Farbschicht insbesondere die oberen, dem Blech abgewandten Schichten verstanden, vorzugsweise also diejenigen Schichten, die den auf einen Betrachter wirkenden Farbeindruck ausmachen.The entire coating of an object or part is used as a color layer understood of it. In a coating consisting of several layers, for. B. at a vehicle in which the painting usually starts from the sheet metal Has layers of galvanizing, phosphating, filler, base code and clear code, In particular, the upper layers facing away from the sheet are used as the color layer understood, preferably those layers that target the viewer make up the color impression.
Die Erfindung hat den Vorteil, durch geeignete Abstimmung des Auswerteprogramms auf einfache Weise die Farbwahrnehmung des menschlichen Auges nachbilden zu können. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt daher eine Art "optischen Kunstkopf" für die Überprüfung von Farbschichten dar. Als Farbschichten kommen für die Anwendung des Verfahrens vorzugsweise Lackierungen von Fahrzeugkarosserien in der Automobiltechnik in Frage. Derartige Karosserien sind bevorzugt mit hochglänzenden Metallic-Lacken beschichtet, deren optisches Erscheinungsbild, d. h. Farbeindruck und Helligkeit, stark vom Betrachtungswinkel und Lichteinfallswinkel abhängen. Diese Abhängigkeit wird auch als Flop bezeichnet. So ist insbesondere bei Lacksorten mit einem stark ausgebildeten Flop das Erscheinungsbild des gesamten Fahrzeugs zusätzlich stark abhängig von dessen Formgebung, weil z. B. an stark gekrümmten Flächen die Farbe der Lackierung anders wahrgenommen wird als in anderen Bereichen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher auch vorteilhaft bei der Entwicklung, Konstruktion und dem Design von neuen Fahrzeugen eingesetzt werden, indem bereits vor der Produktion die Farbwahrnehmung der Karosserie bei Lackierung mit einem Lack mit starkem Flop nachgestellt wird, z. B. anhand einer Simulation in einem Computer.The invention has the advantage of suitable coordination of the evaluation program to easily reproduce the color perception of the human eye can. The method according to the invention therefore represents a kind of "optical artificial head" for checking color layers. As color layers come for the Application of the method preferably painting vehicle bodies in the Automotive technology in question. Such bodies are preferred with high-gloss Coated metallic paints whose visual appearance, d. H. Color impression and Brightness, strongly depend on the viewing angle and light incidence angle. This Dependency is also known as a flop. So is especially with varieties of varnish a highly trained flop the appearance of the entire vehicle also strongly dependent on its shape, because z. B. on strongly curved Areas the color of the paint is perceived differently than in others Areas. The method according to the invention can therefore also be advantageous in Development, construction and design of new vehicles are used by the color perception of the body during painting even before production is adjusted with a varnish with a strong flop, e.g. B. based on a simulation in a computer.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß kein optisch abgeschlossener Raum benötigt wird und auch keine Laborbedingungen notwendig sind. Zudem arbeitet das Verfahren berührungslos und verursacht keine Schäden an der Farbschicht. Ein weiterer Vorteil ist, daß eine visuelle Beurteilung von Farben auf dreidimensional gekrümmten Flächen möglich ist. Die relative Farbwahrnehmung des Menschen wird objektiviert und Farbunterschiede werden quantifiziert. Das Verfahren erfaßt die Flächen inklusive einer Farbreferenz als Ganzes und erlaubt darüber hinaus ortsabhängige Farbwertaussagen. Desweiteren sind Aussagen über den Einfluß der Form bzw. der Farbe auf den Farbeindruck möglich, insbesondere formunabhängige Aussagen über die Farbwerte. Another advantage of the method according to the invention is that no optical closed space is required and no laboratory conditions are necessary are. In addition, the process works without contact and causes no damage to the Coat of paint. Another advantage is that a visual assessment of colors is possible three-dimensional curved surfaces is possible. The relative color perception of the People are objectified and color differences are quantified. The procedure captures the areas including a color reference as a whole and also allows location-dependent color value statements. Furthermore, statements about the influence of the Shape or color on the color impression possible, especially shape-independent Statements about the color values.
Hierbei wird durch das erfindungsgemäße Verfahren in relativ einfacher und hinsichtlich des Rechenaufwandes wenig aufwendiger Weise aus der mittels des optischen Empfangsmittels, die vorzugsweise als digitale Kamera ausgebildet ist, aufgenommenen fünfdimensionalen Bildinformation eine zweidimensionale Information extrahiert. Bei der fünfdimensionalen Bildinformation kann es sich z. B. um eine drei Komponenten enthaltende Farbinformation handeln, also z. B. rot, grün und blau (RGB-Darstellung), oder eine kombinierte Luminanz-/Farbinformation im Sinne des LAB-Farbraums gemäß CIE-Norm. Als weitere Komponenten kommen eine horizontale und eine vertikale Koordinate hinzu, da es sich bei der von der Kamera aufgenommenen Information um ein zweidimensionales Bild handelt.This is relatively simple and in terms of the method according to the invention of the computational complexity from the means of the optical Receiving means, which is preferably designed as a digital camera five-dimensional image information extracts two-dimensional information. In the five-dimensional image information can be z. B. a three component act containing color information, so z. B. red, green and blue (RGB display), or a combined luminance / color information in the sense of the LAB color space according to CIE standard. Horizontal and vertical components are also available Coordinate because the information recorded by the camera is is a two-dimensional image.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält die gemäß Patentanspruch 1 gewonnene zweidimensionale Information eine geometrische Koordinate und eine die Farbe und/oder die Helligkeit des empfangenen Lichts angebende Koordinate. Dies hat einerseits den Vorteil, daß ausgewählt werden kann, ob die zweite Koordinate die Farbe enthalten soll, die Helligkeit oder eine nach vorgegebenen Regeln ermittelte Kombination aus beiden. Durch die Beschränkung auf eine optische Information und eine geometrische Information ist eine einfache Überprüfbarkeit und Vergleichbarkeit der Daten mit Referenzdaten möglich, z. B. in Form von zweidimensionalen Diagrammen. Ein weiterer Vorteil ist, daß die zweidimensionale Information in einfacher Weise graphisch dargestellt werden kann, z. B. in einem Koordinatensystem.According to an advantageous development of the invention, the according to Claim 2 obtained two-dimensional information a geometric Coordinate and a the color and / or the brightness of the received light specifying coordinate. On the one hand, this has the advantage that it can be selected whether the second coordinate should contain the color, the brightness or one after predetermined combination determined from both. By limiting it to optical information and geometric information is simple Verifiability and comparability of the data with reference data possible, e.g. B. in the form of two-dimensional diagrams. Another advantage is that the two-dimensional Information can be represented graphically in a simple manner, e.g. B. in one Coordinate system.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird aus der zweidimensionalen Information eine gemessene Farbinformation gebildet, indem eine Ausgleichsfunktion berechnet wird, die einen angenährten Verlauf an die aufgenommene zweidimensionale Information hat. Als Beispiele für die Berechnung von Ausgleichsfunktionen seien Spline-Interpolation und die Methode des kleinsten Fehlerquadrates genannt. Als Funktionstyp kommt insbesondere ein angenähertes Polynom in Frage, was den Vorteil hat, daß dieses einfach zu handhaben ist und mit wenig Information darstellbar ist, z. B. durch eine Folge von Koeffizienten.According to an advantageous development of the invention, the two-dimensional Information is a measured color information formed by a compensation function is calculated, the approximated course of the recorded two-dimensional Has information. As examples for the calculation of compensation functions are Spline interpolation and the method of least squares. As Function type, in particular an approximate polynomial comes into question, which is the advantage has that this is easy to use and can be displayed with little information, e.g. B. by a sequence of coefficients.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die zweidimensionale Information bzw. die gemessene Farbinformationsfunktion mit einer vorgegebenen Farbinformationsfunktion verglichen und die Abweichung dazwischen als Maß für die Qualität der Farbschicht herangezogen. Dies kann z. B. über ein Gutmuster erfolgen, vorteilhafter ist jedoch der direkte Vergleich zu einem Farbtonstandard oder auch durch Vergleich zu einer DKM-Karosserie. Hierbei handelt es sich um eine Musterkarosserie in einer Datenkontrollmodell-Farbe (= DKM), d. h. Festlegung des Serienstandes eines bestimmten Farbtones unter Angabe der spezifischen Toleranzen. Es ist auch vorteilhaft, einen Vergleich zu einem Zielwert durchzuführen, der einer Toleranzmittenlage in einem tolerierbaren Farbabweichungsbereich entspricht. Die Referenzwerte für die Farbe bzw. die vorgegebene Farbinformationsfunktion kann auch aus einem Farbatlas für die Designer stammen. Als Maß für die Abweichung sind unterschiedliche Charakteristiken vorteilhaft verwendbar, z. B. die Parallelität der miteinander verglichenen Funktionen, die Differenz dieser Funktionen und auch die Ableitung der gemessenen Farbinformationsfunktion. Bei dem Vergleich kann dann auf die Über- bzw. Unterschreitung von vorbestimmten Abweichungsschwellen bzw. Ableitungsschwellen überprüft werden. Als Maß für die Parallelität können beispielsweise die Steigungen der Funktionen herangezogen werden.According to an advantageous development of the invention, the two-dimensional Information or the measured color information function with a predetermined Color information function compared and the difference between them as a measure of the Quality of the color layer used. This can e.g. B. done via a good sample, However, the direct comparison to a color standard or through is more advantageous Comparison to a DKM body. This is a sample body in a data control model color (= DKM), d. H. Determination of the series status of a certain color, specifying the specific tolerances. It is also advantageous to carry out a comparison to a target value, the one Tolerance center position in a tolerable color deviation range corresponds. The Reference values for the color or the specified color information function can also be used come from a color atlas for the designers. As a measure of the deviation are different characteristics can be used advantageously, e.g. B. the parallelism of compared functions, the difference between these functions and also the Derivation of the measured color information function. The comparison can then be based on the exceeding or falling below predetermined deviation thresholds or Derivation thresholds are checked. As a measure of parallelism for example, the slopes of the functions are used.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Differenz der gemessenen Farbinformationsfunktion zu einer vorgegebenen Farbinformationsfunktion gebildet und das Integral dieser Differenz als Maß für die Qualität der Farbschicht herangezogen. Hieraus können abgestufte Aussagen getroffen werden, z. B. ob der untersuchte Abschnitt der Farbschicht um einen bestimmten Prozentsatz von der vorgegebenen Farbinformationsfunktion abweicht. Je nach Maß der Abweichung können die erzeugten Produkte in Qualitätsklassen eingestuft werden.According to an advantageous development of the invention, the difference of measured color information function to a predetermined color information function formed and the integral of this difference as a measure of the quality of the color layer used. Graduated statements can be made from this, e.g. B. whether the examined section of the paint layer by a certain percentage of the predetermined color information function deviates. Depending on the extent of the deviation the products produced are classified in quality classes.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die mittels des optischen Empfangsmittels aufgenommenen fünfdimensionalen Informationen oder daraus abgeleitete Daten in den Prozeß der Lackherstellung derart eingespeist, daß mittels geeigneter Farbabtönung des herzustellenden Lackes im Sinne eines Regelkreises zukünftige Lackierungen keine oder zumindest eine verminderte Farbabweichung aufweisen. Die Übertragung der Daten von dem Lackanwender zu dem Lackhersteller kann z. B. über ein Datennetz wie das Internet erfolgen. Hierdurch ist eine relativ kurzfristige und genaue Anpassung der Lackzusammensetzung an die Erfordernisse der Fahrzeugherstellung möglich. Zudem kann Ungleichmäßigkeiten bei der Lackherstellung frühzeitig entgegengewirkt werden. According to an advantageous development of the invention, the optical Received means of five-dimensional information or from it derived data is fed into the process of paint production in such a way that suitable color tinting of the paint to be produced in the sense of a control loop future paintwork no or at least a reduced color deviation exhibit. The transfer of data from the paint user to the paint manufacturer can e.g. B. on a data network such as the Internet. This makes a relative short-term and precise adjustment of the paint composition to the requirements of Vehicle production possible. In addition, irregularities in the paint production be counteracted early.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den weiteren Vorteil, eine visuelle Beurteilung von Farben auch auf dreidimensional gekrümmten Flächen zu erlauben. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden unerwünschte Verformungen der die Farbschicht tragenden Oberfläche erkannt und klassifiziert. Hierdurch können insbesondere Konturstörungen durch Dellen und Beulen, Abweichungen durch die Justage von Anbauteilen, z. B. Tankklappe oder Stoßfänger eines Fahrzeuges, und von Übergängen zwischen aneinander montierten Teilen erfaßt werden, ohne daß zusätzliche apparative oder softwaremäßige Maßnahmen erforderlich sind. Die Erkennung erfolgt durch die erfindungsgemäße Auswertung der Farbinformationen. Bei Erkennung einer unerwünschten Verformung kann dann ein Warnsignal ausgelöst werden.The method according to the invention has the further advantage of a visual assessment of Allow colors on three-dimensional curved surfaces. According to one advantageous development of the invention, undesired deformations of the Color-bearing surface recognized and classified. This can in particular contour disturbances due to dents and dents, deviations from the Adjustment of attachments, e.g. B. fuel filler flap or bumper of a vehicle, and Transitions between assembled parts can be detected without additional equipment or software measures are required. The Detection takes place through the evaluation of the color information according to the invention. at Detection of an undesired deformation can then trigger a warning signal become.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der vorbestimmte geometrische Bereich der Farbschicht, der für die Gewinnung der zweidimensionalen Information verwendet wird, als länglicher Meßstreifen, dessen Längenausdehnung im Vergleich zur Breite groß ist, ausgebildet. Die Verwendung eines Meßstreifens vereinfacht die Gewinnung der zweidimensionalen Information, da beispielsweise durch Mittelwertbildung die senkrecht zur Längsachse des Meßstreifens liegenden Meßpunkte jeweils gemittelt werden, so daß sich eine Reihe von mittleren Meßwerten entlang der Längsachse des Meßstreifens ergibt. Der Meßstreifen ist vorteilhaft mit einer linearen, geraden Längsachse oder auch mit einer gekrümmten Längsachse ausgebildet. Insbesondere die gekrümmte Längsachse ermöglicht die Erfassung einer Vielzahl von kritischen Punkten auf der Farbschicht mit nur einer Messung. Zur Qualitätsüberprüfung der Lackierung eines Fahrzeuges werden vorzugsweise mehrere Meßstreifen verwendet, die in Längs- und Querrichtung sowie diagonal verteilt sind, wobei die Meßstreifen auch Überlappungen aufweisen können. In vorteilhafter Weise wird ein Meßstreifen aus einem mittels eines Kamerasensors aufgenommenen, in der Regel rechteckförmigen Bildes durch ein Softwareprogramm entnommen und weiter verarbeitet. Es ist auch vorteilhaft, einem einzigen aufgenommenen Bild eine Reihe von Meßstreifen zu entnehmen.In an advantageous development of the invention, the predetermined geometric Area of the color layer used for the extraction of two-dimensional information is used as an elongated measuring strip, the length of which is compared to Width is large, trained. The use of a measuring strip simplifies the Obtaining the two-dimensional information, for example by Averaging the measuring points perpendicular to the longitudinal axis of the measuring strip are each averaged so that a series of average measured values along the Longitudinal axis of the measuring strip results. The measuring strip is advantageous with a linear, straight longitudinal axis or also formed with a curved longitudinal axis. In particular, the curved longitudinal axis enables the detection of a large number of critical points on the color layer with just one measurement. For quality control The coating of a vehicle is preferably a number of measuring strips used, which are distributed in the longitudinal and transverse directions and diagonally, the Measuring strips can also have overlaps. Advantageously, a Usually measuring strips from a recorded by means of a camera sensor rectangular image taken by a software program and on processed. It is also beneficial to take a series of a single captured image Take measuring strips.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird ein Referenzfarbmuster in das von dem optischen Empfangsmittel aufgenommene Bild eingeblendet. Dies kann bei der Überprüfung der Lackierung einer Kraftfahrzeugkarosserie z. B. dadurch erfolgen, daß ein Referenzblech mit einer Soll-Farbe bei ausgewählten zu überprüfenden Fahrzeugen an das Fahrzeug angelegt wird bzw. daran befestigt wird. Es ist auch möglich, ein Referenzfarbmuster softwaremäßig in das aufgenommene Bild einzublenden, wobei das Referenzfarbmuster beispielsweise die zugehörige DKM-Farbe oder ein Zielwert sein kann.According to an advantageous development of the invention, a reference color pattern in the image recorded by the optical receiving means is superimposed. This can happen with checking the painting of a motor vehicle body z. B. done by that a reference sheet with a target color to be checked at selected Vehicles is attached to the vehicle or is attached to it. It is also possible, a reference color sample in software in the recorded image fade in, the reference color sample, for example, the associated DKM color or can be a target.
Unter Nennung weiterer Vorteile wird die Erfindung im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.With further advantages mentioned, the invention is described below with reference to a Embodiment explained in more detail using drawings.
Es zeigenShow it
Fig. 1: eine Aufsicht auf eine Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 1: a supervision of a device for performing the method according to the invention and
Fig. 2: ein zu untersuchendes Objekt und Fig. 2: an object to be examined and
Fig. 3, 4: Anordnungen von Meßstreifen auf dem zu untersuchenden Objekt und Figures 3, 4:. Arrangements of strain gauges on the object to be examined and
Fig. 5, 6: eine Reihe von Farbinformationsfunktionen, gewonnen aus den Meßstreifen gemäß Fig. 3 und 4. Fig. 5, 6: a set of color information functions obtained from the measuring strip according to Fig. 3 and 4.
In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Teile und sonstige Größen verwendet.In the figures, the same reference numerals for corresponding parts and other sizes used.
Die Fig. 1 zeigt eine Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die beispielsweise in einer Produktionsanlage für Kraftfahrzeuge angeordnet sein kann. Bei dem im folgenden Ausführungsbeispiel beschriebenen zur untersuchenden Objekt 1 handelt es sich um ein Kraftfahrzeug, dessen Lackierung einer Qualitätskontrolle unterzogen werden soll. Das Kraftfahrzeug 1 weist in der schematischen Darstellung gemäß Fig. 1 eine Karosserie 2, Fenster 3, ein Dach 4 sowie einen Tankdeckel 5 auf. Weitere Teile des Fahrzeugs 1 sind für die nachfolgende Beschreibung nicht von Bedeutung. Das Fahrzeug 1 wird relativ zu Lichtabgabe- und Bildaufnahmemitteln anhand am Boden angeordneter Positionsmarkierungen 24, 25, 26 in horizontaler Ebene genau justiert. Fig. 1 shows a device for carrying out the method according to the invention may for example be arranged in a production line for motor vehicles. The object 1 to be examined, which is described in the following exemplary embodiment, is a motor vehicle whose paintwork is to be subjected to a quality control. The motor vehicle 1 comprises in the schematic representation of FIG. 1, a body 2, window 3, a roof 4 and a fuel filler cap 5 on. Other parts of the vehicle 1 are not important for the following description. The vehicle 1 is precisely adjusted in relation to light emitting and image recording means on the basis of position markings 24 , 25 , 26 arranged on the floor in the horizontal plane.
Zur Beurteilung der Lackierung des Fahrzeuges 1 wird dieses von einer Lichtquelle 6, die in einem bestimmten Winkel zu dem Fahrzeug 1 angeordnet ist, mit Licht 7 bestrahlt. Die Lichtquelle 6 ist vorzugsweise als Lichtwanne mit einer Reihe von parallel angeordneten Leuchtstoffröhren ausgebildet. Zur Vermeidung unerwünschten Streulichts ist die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung zumindest teilweise von einem Vorhang 9 umgeben. Der Vorhang 9 ist zur Vermeidung von Lichtreflexionen in schwarzer Farbe gehalten und weist einen Baldachin auf.To assess the painting of the vehicle 1 , the latter is irradiated with light 7 by a light source 6 , which is arranged at a specific angle to the vehicle 1 . The light source 6 is preferably designed as a light trough with a row of fluorescent tubes arranged in parallel. To avoid unwanted scattered light, the arrangement shown in FIG. 1 is at least partially surrounded by a curtain 9 . The curtain 9 is kept in black color to avoid light reflections and has a canopy.
Die Bildaufnahmeeinrichtung weist einen in der Höhe präzise verstellbaren Tisch 10 auf, auf dem eine gebogene Schiene 11 unverrückbar montiert ist. Auf der Schiene 11 ist ein in Längsrichtung der Schiene verschiebbarer Wagen angeordnet, der eine auf einem Stativ befestigte elektronische Kamera 12 trägt. Die Kamera 12 ist justierbar und wird in Richtung des aufzunehmenden Objekts, hier des Fahrzeugs 1, ausgerichtet. Für die Durchführung unterschiedlicher Qualitätsprüfungen wird die Kamera 12 mittels des Wagens auf der Schiene 11 in unterschiedliche vorgegebene Positionen 13, 14, 15, 16 verfahren und dort fixiert.The image recording device has a table 10 which is precisely adjustable in height and on which a curved rail 11 is immovably mounted. Arranged on the rail 11 is a carriage which can be displaced in the longitudinal direction of the rail and which carries an electronic camera 12 fastened to a tripod. The camera 12 is adjustable and is aligned in the direction of the object to be recorded, here the vehicle 1 . To carry out different quality tests, the camera 12 is moved by means of the carriage on the rail 11 into different predetermined positions 13 , 14 , 15 , 16 and fixed there.
Das von der Kamera 12 aufgenommene elektrische Bildsignal wird über eine Leitung 18 einer Rechnereinrichtung 17 zugeführt. Die Rechnereinrichtung 17 verarbeitet die ihr zugeführten Signale gemäß der im folgenden noch näher beschriebenen Verfahrensweise. Desweiteren ermittelt die Rechnereinrichtung 17 ein Qualitätsmaß, das die Qualität der Lackierung des Fahrzeugs 1 angibt. Für die optische Darstellung des Qualitätsmaßes für einen Bediener der Anlage oder anderes Personal ist die Rechnereinrichtung über eine Leitung 19 mit einer optischen Signaleinrichtung 20 verbunden. Die Signaleinrichtung 20 weist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verschiedenfarbige Leuchtmittel 21, 22, 23 auf, über die in einfach verständlicher Weise das Qualitätsmaß dargestellt wird. So kann zum Beispiel den Leuchtmitteln 21, 22, 23 die Farben rot, gelb und grün ähnlich wie bei einer Lichtzeichenanlage zur Verkehrsregelung vergeben werden. Diesen Farben wird dann eine intuitiv verständliche Bedeutung zugeordnet, z. B. Rot bedeutet "nicht in Ordnung", Gelb bedeutet "an der Toleranzgrenze" und Grün bedeutet "in Ordnung".The electrical image signal recorded by the camera 12 is fed via a line 18 to a computer device 17 . The computer device 17 processes the signals supplied to it in accordance with the procedure described in more detail below. Furthermore, the computer device 17 determines a quality measure that indicates the quality of the paint finish of the vehicle 1 . For the visual representation of the quality measure for an operator of the system or other personnel, the computer device is connected via a line 19 to an optical signal device 20 . In a preferred embodiment of the invention, the signaling device 20 has differently colored illuminants 21 , 22 , 23 , by means of which the quality measure is represented in an easily understandable manner. For example, the colors red, yellow and green can be assigned to the lamps 21 , 22 , 23 in a manner similar to a traffic light system for traffic control. These colors are then assigned an intuitively understandable meaning, e.g. B. Red means "out of order", yellow means "at the tolerance limit" and green means "okay".
Ein bevorzugter Ablauf bei der Durchführung einer Qualitätskontrolle der Lackierung
mittels der in der Fig. 1 dargestellten Einrichtung ist wie folgt:
A preferred sequence when carrying out a quality control of the painting by means of the device shown in FIG. 1 is as follows:
- - Weißabgleich der Kamera 12.- White balance of the camera 12 .
- - Fahrzeug 1 in die gewünschte Position fahren, d. h. mit dem rechten Vorderrad auf die Markierung 25 und mit dem rechten Hinterrad auf die Markierung 24. Dadurch steht der Tankdeckel vor der in der Position 13 angeordneten Kamera 12.- Drive vehicle 1 to the desired position, ie with the right front wheel to the marking 25 and with the right rear wheel to the marking 24 . As a result, the fuel cap is in front of the camera 12 arranged in position 13 .
- - Höhenjustage des Tischs 10.- Height adjustment of the table 10 .
- - Justage der Lichtwanne 6.- Adjustment of the light pan 6 .
- - Überprüfung auf unerwünschte Nebenlichtquellen oder Reflexionen.- Check for unwanted secondary light sources or reflections.
- - Durchführung einer Reihe von Aufnahmen an dem Fahrzeug, aus Meß- und Redundanzgründen.- Carrying out a series of recordings on the vehicle, from measuring and Redundancy.
- - Je nach Fahrzeugtyp erneute Justage der Kamera 12 in einer der anderen Positionen 14, 15, 16.- Depending on the vehicle type, readjustment of the camera 12 in one of the other positions 14 , 15 , 16 .
- - Aufnahme von weiteren Bildern.- Taking more pictures.
- - Abspeicherung und Auswertung der Bilder in der Rechnereinrichtung 17.- Storage and evaluation of the images in the computer device 17 .
- - Ausgabe des Qualitätsergebnisses auf der Signalausgabeeinrichtung 20.- Output of the quality result on the signal output device 20 .
- - Weitertransport des Fahrzeugs 1.- Further transport of the vehicle 1 .
Zur Darstellung der von der Kamera 12 aufgenommenen Bildinformation wird im folgenden die Fig. 2 verwendet. Dort ist das Fahrzeug 1 in einer Seitenansicht dargestellt. Ein von der Kamera 12 aufgenommener Bildausschnitt 28 umfaßt einen Teil der Karosserie 2, einen Teil der Scheiben 3, den Tankdeckel 5 sowie ein zum Farbvergleich dienendes, mit einer Sollfarbe beschichtetes Referenzblech 27, das lediglich zu Überprüfungszwecken an dem Fahrzeug 1 angebracht wird.For displaying the captured by the camera 12, the image information of Fig. 2 is used in the following. There, the vehicle 1 is shown in a side view. An image section 28 recorded by the camera 12 comprises a part of the body 2 , a part of the windows 3 , the fuel cap 5 and a reference plate 27 , which is coated with a target color and is used for color comparison and is attached to the vehicle 1 only for checking purposes.
Der in der Fig. 2 dargestellte Bildausschnitt 28 ist in den Fig. 3 und 4 vergrößert dargestellt. In der Fig. 3 sind beispielhaft Meßstreifen 29, 30, 31 dargestellt, die z. B. von dem Bediener der Rechnereinrichtung 17 festlegbar sind oder je nach Fahrzeugtyp fest vorgegeben sind. Der Meßstreifen 29 überstreicht einen Teil der hinteren Seitenscheibe des Fahrzeugs 1, das Referenzblech 27 und den darunterliegenden Teil der Karosserie bis kurz vor der Radausnehmung. Der Meßstreifen 30 überstreicht ebenfalls die hintere Seitenscheibe des Fahrzeugs 1, die oberhalb und unterhalb des Tankdeckels 5 liegenden Teile der Karosserie 2, den Tankdeckel 5 selbst sowie Teile der Radausnehmung. Ein als weiteres Beispiel dargestellter waagerecht liegender Meßsteifen 31 überstreicht die hintere Tür, den hinteren Kotflügel sowie den Tankdeckel 5 des Fahrzeugs 1. Der Meßstreifen 31 weist außerdem Überschneidungen mit den Meßstreifen 29 und 30 auf. Die in diesen Überschneidungsbereichen liegenden Meßergebnisse können zur Plausibilitätskontrolle miteinander verglichen werden. Am Beispiel des Meßstreifens 30 ist dessen Längsachse 35 dargestellt, d. h. eine in der Mitte des Meßstreifens 30 liegende Linie.The image section 28 shown in FIG. 2 is shown enlarged in FIGS. 3 and 4. In Fig. 3 measuring strips 29 , 30 , 31 are shown as an example, the z. B. can be determined by the operator of the computer device 17 or are predefined depending on the vehicle type. The measuring strip 29 sweeps over part of the rear side window of the vehicle 1 , the reference plate 27 and the part of the body underneath until just before the wheel recess. The measuring strip 30 also sweeps over the rear side window of the vehicle 1 , the parts of the body 2 located above and below the fuel cap 5 , the fuel cap 5 itself and parts of the wheel recess. A horizontally lying measuring strip 31 shown as a further example sweeps over the rear door, the rear fender and the fuel cap 5 of the vehicle 1 . The measuring strip 31 also has overlaps with the measuring strips 29 and 30 . The measurement results lying in these overlap areas can be compared with one another for plausibility checking. The example of the measuring strip 30 shows its longitudinal axis 35 , ie a line lying in the middle of the measuring strip 30 .
In der Fig. 4 ist derselbe Bildausschnitt 28 dargestellt, jedoch mit zwei weiteren Beispielen für Meßstreifen 33, 34. Der Meßstreifen 33 weist eine gekrümmte Kontur und demzufolge auch eine gekrümmte Mittellinie auf. Infolge seiner Krümmung überstreicht der Meßstreifen 33 eine Vielzahl von unterschiedlichen Fahrzeugteilen, d. h. mit nur einem einzigen Meßstreifen kann hier eine Beurteilung einer Vielzahl von Fahrzeugteilen erfolgen. Durch geeignete Wahl der Lage und Form der Meßstreifen kann so durch Verwendung relativ weniger Meßstreifen das gesamte Fahrzeug oder ein großer Teil davon überprüft werden. Ein weiterer Meßstreifen 34 sei als Beispiel für einen diagonal angeordneten Meßstreifen dargestellt.In FIG. 4, the same image section 28 is shown, but with two further examples of gages 33, 34. The measuring strip 33 has a curved contour and consequently also a curved center line. As a result of its curvature, the measuring strip 33 sweeps over a large number of different vehicle parts, ie a single measuring strip can be used to assess a large number of vehicle parts here. With a suitable choice of the position and shape of the measuring strips, the entire vehicle or a large part thereof can be checked by using relatively fewer measuring strips. Another measuring strip 34 is shown as an example of a diagonally arranged measuring strip.
Die Meßstreifen 29, 30, 31, 33, 34 stellen Bildausschnitte der von der Kamera 12 über die Leitung 18 an die Rechnereinrichtung 17 übertragenden Bildinformationen 28 dar, die mittels des in der Rechnereinrichtung 17 ablaufenden Programms aus der Bildinformation 28 extrahiert werden.The measuring strips 29 , 30 , 31 , 33 , 34 represent image sections of the image information 28 transmitted from the camera 12 via the line 18 to the computer device 17 , which are extracted from the image information 28 by means of the program running in the computer device 17 .
In der Fig. 5 ist ein Beispiel für eine aus der fünfdimensionalen Bildinformation
extrahierte zweidimensionale Information in Form eines Diagramms in kartesischen
Koordinaten dargestellt. An der Abszisse des Diagramms ist eine geometrische
Koordinate y aufgetragen, die eine vom oberen Ende des Meßstreifens 30 an entlang
der Längsachse 35 des Meßstreifens 30 laufende Koordinate darstellt. An der Ordinate
des Diagramms ist eine Helligkeitsinformation L aufgetragen, die vorzugsweise wie folgt
ermittelt wird:
FIG. 5 shows an example of two-dimensional information extracted from the five-dimensional image information in the form of a diagram in Cartesian coordinates. A geometric coordinate y is plotted on the abscissa of the diagram, which represents a coordinate running from the upper end of the measuring strip 30 along the longitudinal axis 35 of the measuring strip 30 . Brightness information L is plotted on the ordinate of the diagram and is preferably determined as follows:
- - Extraktion der Helligkeitswerte (Luminanzwerte) der drei Komponenten umfassenden LAB-Farbinformation entlang einer Senkrechten zur Längsachse 35 des Meßstreifens über die gesamte Breite des Meßstreifens. - Extraction of the brightness values (luminance values) of the three-component LAB color information along a perpendicular to the longitudinal axis 35 of the measuring strip over the entire width of the measuring strip.
- - Mittelung der extrahierten Helligkeitsdaten zu einem mittleren Helligkeitswert L für jeden Abszissenwert y.- Averaging the extracted brightness data to an average brightness value L for any abscissa value y.
In dem in der Fig. 5 dargestellten Beispiel wurde der Meßstreifen 30 gemäß Fig. 3 ausgewertet. Die Koordinate y beginnt dabei mit dem Wert 0 am oberen Ende des Meßstreifens 30. In einem Bereich 36 der in der Fig. 5 dargestellten Funktionen steigt der Helligkeitswert L an einem bestimmten Punkt, nämlich am Übergang von der Scheibe zu der Fahrzeugkarosserie, infolge einer erhöhten Reflexion sprunghaft an und behält diesen Wert mit leicht ansteigender Tendenz bei, bis ein weiterer sprunghafter Anstieg 32 in einem eng begrenzten Bereich der Koordinate y erfolgt. Der Anstieg 32 ist durch eine Kante in der Karosserie 2 bedingt, an der sich die Reflexionsverhältnisse infolge eines Übergangs zwischen zwei Karosserieteilen kurzzeitig stark verändern. In einem nun folgenden Bereich 38, 48 ist eine Abweichung zwischen der gemessenen Farbinformation 38 und einer Sollfarbinformation 48 einer Referenzfarbe deutlich erkennbar. Wie man sieht, sind unerwünschte Farbabweichungen aus einem derartigen Diagramm leicht erkennbar.In the example shown in FIG. 5, the measuring strip 30 was evaluated according to FIG. 3. The coordinate y begins with the value 0 at the upper end of the measuring strip 30 . In a region 36 of the functions shown in FIG. 5, the brightness value L increases suddenly at a certain point, namely at the transition from the window to the vehicle body, as a result of an increased reflection and maintains this value with a slightly increasing tendency until another abrupt increase 32 takes place in a narrowly limited range of the coordinate y. The rise 32 is caused by an edge in the body 2 at which the reflection conditions change briefly due to a transition between two body parts. In a region 38 , 48 that follows, a deviation between the measured color information 38 and a target color information 48 of a reference color can be clearly recognized. As you can see, undesirable color deviations can be easily recognized from such a diagram.
Im Bereich 37, 39 erfolgt ein starker Abfall der gemessenen Farbinformation 37 unter die Funktion der Sollfarbinformation 39, die im wesentlichen kontinuierlich weiter verläuft. Dies ist im vorliegenden Beispiel auf einen Tankdeckel 5, der mit einem Lack aus einer anderen Charge als der für die Karosserie 2 verwendete Lack lackiert wurde, zurückzuführen. In dem Bereich 37, 39 weicht somit die gemessene Farbinformation 37 wiederum von der Sollfarbinformation 39 ab, jedoch in der anderen Richtung, d. h. die tatsächlich wahrnehmbare Farbe ist in diesem Bereich dunkler als erwünscht. Zudem ist ein relativ deutlicher Sprung in der gemessenen Farbinformation erkennbar, was ebenfalls im allgemeinen als unerwünscht anzusehen ist.In the area 37 , 39 there is a sharp drop in the measured color information 37 under the function of the target color information 39 , which essentially continues. In the present example, this can be attributed to a tank cap 5 which was painted with a paint from a different batch than the paint used for the body 2 . In the area 37 , 39 , the measured color information 37 thus in turn differs from the target color information 39 , but in the other direction, ie the color which is actually perceptible is darker than desired in this area. In addition, a relatively clear jump in the measured color information can be seen, which is also generally to be regarded as undesirable.
In dem darauffolgenden Bereich 40, 41 setzt sich die in dem Bereich 38 bereits erläuterte Tendenz fort. Auch hier weicht die gemessene Farbinformation 41 von der Sollfarbinformation 40 ab. Hiernach erfolgt in dem Bereich 42 wiederum ein starker Abfall der gemessenen Farbinformation L, was in diesem Fall auf schwach reflektierende Bereiche der Karosserie des Fahrzeugs 1, wie etwa die Radausnehmung, zurückzuführen ist. In the subsequent area 40 , 41 , the tendency already explained in area 38 continues. Here too, the measured color information 41 deviates from the target color information 40 . After this, in the area 42 there is again a sharp drop in the measured color information L, which in this case is due to weakly reflecting areas of the body of the vehicle 1 , such as the wheel recess.
Ein Maß für die Qualität der Lackierung eines Fahrzeugs ist z. B. die Homogenität des Farbtons an dem gesamten Fahrzeug. Aus diesem Grund sind beispielsweise sprunghafte Veränderungen des Helligkeitswertes L, wie in dem Bereich 37, 39 an dem Tankdeckel 5, unerwünscht. Eine Erkennung dieser unerwünschten sprunghaften Änderungen kann z. B. durch Differentiation der in der Fig. 5 dargestellten Sollfarbinformation durchgeführt werden. Die differenzierte Funktion wird dann auf Überschreitung von maximal zulässigen oberen und unteren Schwellenwerten hin überprüft. Die Beurteilung erfolgt vorzugsweise an den Stellen und Bauteilen des Fahrzeugs 1, wo eine Übereinstimmung der Farbtöne hinsichtlich des visuellen Eindrucks des Fahrzeugs 1 besonders wichtig sind.A measure of the quality of the painting of a vehicle is e.g. B. the homogeneity of the color throughout the vehicle. For this reason, for example, sudden changes in the brightness value L, such as in the area 37 , 39 on the tank cap 5 , are undesirable. A detection of these undesirable abrupt changes can, for. B. be carried out by differentiation of the target color information shown in FIG. 5. The differentiated function is then checked for exceeding the maximum permissible upper and lower threshold values. The assessment is preferably carried out at the points and components of the vehicle 1 where a match of the color tones with regard to the visual impression of the vehicle 1 is particularly important.
Die Kamera 12 ist vorzugsweise als Digitalkamera mit wenigstens 1,3 Millionen Pixel und einer Farbtiefe von mindestens 24 Bit ausgebildet. Eine bevorzugte Lichtwanne 6 erzeugt eine Farbtemperatur von 6.500 Kelvin, was in etwa dem Tageslicht entspricht. Die Interpretation der Farbinformationsfunktion kann beispielsweise durch Ablesen der Helligkeitsabweichung von einem Idealverlauf erfolgen. Diese Helligkeitsabweichungen sind dann unabhängig von der Kontur des Objekts, können aber aus Abweichungen vom Strak, Abweichungen des Lacks und aus Verschmutzung usw. resultieren. Somit ist eine Erkennung von Abweichungen von einer Solloberfläche möglich.The camera 12 is preferably designed as a digital camera with at least 1.3 million pixels and a color depth of at least 24 bits. A preferred light pan 6 generates a color temperature of 6,500 Kelvin, which corresponds approximately to daylight. The color information function can be interpreted, for example, by reading the brightness deviation from an ideal curve. These brightness deviations are then independent of the contour of the object, but can result from deviations from the strak, deviations from the lacquer and from soiling, etc. This makes it possible to detect deviations from a target surface.
Es ist desweiteren vorteilhaft, von zwei gleichfarbigen Objekten ein Differenzbild zu erzeugen, indem miteinander vergleichbare Objekte überlagert werden und jeweils punktweise die Differenz gebildet wird. Von dem so erzeugten Differenzbild können z. B. Helligkeitsabweichungen abgelesen werden, die Rückschlüsse auf unterschiedliche Lackierung der Teile erlauben.It is also advantageous to draw a difference image from two objects of the same color generate by overlaying comparable objects and each the difference is formed point by point. From the difference image thus generated, e.g. B. Brightness deviations are read, the conclusions on different Allow painting of parts.
In der Fig. 6 ist der Einfluß von Verformungen von Teilen des Fahrzeugs 1 auf den Verlauf der gemessenen Farbinformationsfunktionen dargestellt. Grundlage für die in der Fig. 6 dargestellten Funktionen ist der Meßstreifen 31, dessen Länge hier beispielhaft auf den Bereich von kurz oberhalb bis kurz unterhalb des Tankdeckels 5 reduziert wurde. Die Funktion 43 stellt einen Sollverlauf dar, der als theoretischer Idealwert anzusehen ist, jedoch in der Praxis nicht erreicht werden kann, da zwischen Tankdeckel 5 und den übrigen Karosserieteilen 2 immer ein konstruktiv bedingter Spalt vorhanden ist. Die Funktion 45 stellt einen in der Praxis erreichbaren Idealverlauf der gemessenen Farbinformationsfunktion dar. Die Funktionen 44, 46, 47 sind Beispiele für Farbinformationsfunktionen, die sich bei druck- und zugbelasteten Tankdeckeln einstellen. Wie man anhand der Fig. 6 leicht erkennt, können hiermit auch unerwünschte Verformungen der Karosserie und anderen Fahrzeugteilen, wie etwa Beulen, sicher erkannt werden.In FIG. 6, the influence of deformations of parts of the vehicle 1 is displayed on the course of the measured color information functions. The basis for the functions shown in FIG. 6 is the measuring strip 31 , the length of which has been reduced here by way of example to the range from just above to just below the tank cap 5 . The function 43 represents a set course which is to be regarded as a theoretical ideal value, but which cannot be achieved in practice, since there is always a design-related gap between the tank cap 5 and the other body parts 2 . The function 45 represents an ideal course of the measured color information function that can be achieved in practice. The functions 44 , 46 , 47 are examples of color information functions that occur with pressure and tensile tank caps. As can easily be seen from FIG. 6, undesired deformations of the body and other vehicle parts, such as bulges, can also be reliably detected hereby.
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