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Dokumentenidentifikation DE202004020912U1 05.10.2006
Titel Vorrichtung zum Erkennen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur mit mehreren Kameras
Anmelder QuISS GmbH, 82178 Puchheim, DE
Vertreter Hammonds Rechtsanwälte Patentanwälte, 80539 München
DE-Aktenzeichen 202004020912
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 05.10.2006
Registration date 31.08.2006
Application date from patent application 23.12.2004
File number of patent application claimed PCT/EP2004/014697
IPC-Hauptklasse G01N 21/89(2006.01)A, F, I, 20060210, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01N 21/898(2006.01)A, L, I, 20060210, B, H, DE   B05C 11/00(2006.01)A, L, I, 20060210, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur mit zumindest zwei bzw. mehreren Kameras gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Herkömmlicherweise werden bislang zum Erkennen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur optische Vermessungen durchgeführt, wobei häufig verschiedene Systeme zur vollautomatischen Prüfung der Struktur, u.a. Klebstoff und Dichtmittelraupen, verwendet werden. Hierzu werden mehrere Videokameras auf die zu erkennende Struktur gerichtet, wobei zusätzlich ein Beleuchtungsmodul erforderlich ist, das zur Erzeugung eines kontrastreichen Kamerabildes dient.

Hierbei besteht Bedarf nach einem Verfahren zum Erkennen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur für zumindest zwei bzw. mehrere Kameras, welches eine Auftragsstruktur bzw. Kleberspur mit hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit während des Auftragens überwacht. Um eine fehlerfreie Überwachung mit mehreren Kameras zu ermöglichen, ist es von wesentlicher Bedeutung, dass die Bildungsauswertung der einzelnen Kameras derart vorgenommen wird, dass die Software zur Bewertung der aufgenommenen Bilder diese Daten in geeigneter Weise verarbeiten kann.

Problematisch ist hierbei ferner ein bahnförmige Verlauf der Kleberspur auf dem Substrat, da die Kleberspur in Abhängigkeit von der Bewegung der Auftragseinrichtung relativ zu dem Substrat von dem Überwachungsbereich einer Kamera in den Überwachungsbereich einer anderen Kamera wechselt.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Erkennen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur für zumindest zwei bzw. mehreren Kameras bereitzustellen, welche die Überwachung einer Auftragsstruktur bzw. Kleberspur mit hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit insbesondere während des Auftragens der Kleberspur auf dem Substrat ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Mit vorliegender Erfindung wird eine Vorrichtung zum Erkennen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur, vorzugsweise eine Kleberraupe oder Kleberspur, bereitgestellt, wobei zumindest ein Beleuchtungsmodul und eine Sensoreinheit vorgesehen ist. Hierzu ist die Sensoreinheit aus zumindest zwei bzw. mehreren Kameras aufgebaut, welche um die Einrichtung zum Auftragen der Struktur vorgesehen und angeordnet sind sowie auf die Einrichtung zum Auftragen der Struktur jeweils ausgerichtet sind, wobei die Kameras mit zumindest einem Überlappungsbereich auf die aufgebrachte Struktur ausgerichtet sind, und wobei die aufgebrachte Struktur, insbesondere die Kanten der Kleberspur, auf zumindest einer umlaufenden Bahn um die Auftragseinrichtung ermittelt wird und wobei die umlaufende Bahn derart vordefiniert ist, dass die aufgebrachte Struktur nach dem Aufbringen auf dem Substrat die umlaufende Bahn schneidet. Dadurch ist es möglich, dass der Verfahrweg der Vorrichtung über einem Substrat bzw. ein Verfahrweg des Substrats bzgl. der Auftragsvorrichtung stets in allen Richtungen durch die Ausrichtung der Kameras auf die Auftragseinrichtung mittels der umlaufenden Bahn überwacht werden kann. Wenn sich ferner die axiale Längsachse der einzelnen Kameras in Blickrichtung im wesentlichen mit der axialen Längsachse der Auftragseinrichtung schneidet, so ist es gemäß der Erfindung vorteilhaft, dass ein enger Bereich um die Auftragseinrichtung mit geeigneter Auflösung und hoher Bildaufnahmefrequenz überwacht werden kann, wobei ein entsprechend großer Überlappungsbereich der einzelnen Kameras vorliegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind einzelne Kameras, insbesondere 3 Kameras, in Umfangsrichtung in jeweils gleichem Abstand voneinander angeordnet.

Vorteilhafterweise werden die einzelnen Kameras derart verschaltet, dass die Bilder der Kameras in einer Bildsequenz gespeichert werden, so dass diese Bilder synchron und parallel sowie zugeordnet aufgenommen werden können.

Für eine höhere Geschwindigkeit zur Verarbeitung der von den Kameras aufgenommenen Bildern ist es vorteilhaft, wenn von jeder Kamera lediglich ein Streifen des Bildes unter Bildung eines Teils der Bildsequenz aufgenommen wird.

Gemäß einer Ausgestaltung einer Erfindung bilden die Kameras einen Kreiscaliper, dessen Mittelpunkt die Auftrageinrichtung der Struktur bildet. Dabei können ein oder mehrere kreisförmige Caliper verwendet werden, die es ermöglichen, dass die Ermittlung der Kante der Kleberspur auf einer Kreisbahn oder mehreren konzentrischen Kreisbahnen um die Auftragseinrichtung stattfindet.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, wenn jede Kamera einen Teil der umlaufenden Bahn derart überwacht, dass die einzelnen Teile der umlaufenden Bahn der Kameras gemeinsam mit den Überlappungsbereichen eine geschlossene umlaufende Bahn bilden, welche als Überwachungsbereich auf dem Substrat um die Auftragseinrichtung umlaufend verläuft.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die einzelnen Kameras einen Überlappungsbereich von jeweils mindestens 10° zur nächsten Kamera auf. Dieser Überlappungsbereich ermöglicht ein vollautomatisches Umschalten von benachbarten Kameras, wenn die Klebstoffspur von dem Überwachungsbereich einer Kamera in den nächsten verläuft, da die Auswahl der Kamera nicht gebunden an die Roboterposition oder eine zeitliche Komponente gebunden ist, sondern sich auf die aktuellen Inspektionsergebnisse bezieht, d.h. auf der Anordnung auf der Kreisbahn des Kreiscalipers bzw. auf dem dadurch gebildeten globalen Koordinatensystem.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn zur Kalibrierung der einzelnen Kameras für die Zuordnung der Winkelzugehörigkeit eine Kalibrierscheibe mit einzelnen Formelementen verwendet wird, wobei diese Formelemente insbesondere einen Winkelabstand von im wesentlichem 10° aufweisen. Dadurch kann der Skalierungsfaktor, die Winkelzugehörigkeit und der Mittelpunkt sowie der Radius des Suchkreises für die einzelnen Kameras zugeordnet werden. Erfindungsgemäß weist die Kalibrierscheibe zumindest drei Markierungsstellen auf, die in einem Kreisbogen der Kalibrierscheibe von im wesentlichen 0°, 120° und 240° angeordnet sind, um drei Kameras zu kalibrieren.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

Anhand der nachfolgenden Zeichnungen werden beispielhaft vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auftragen und Überwachen einer Klebstoffspur.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung von 1.

3 zeigt den Verfahrweg der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufbringen und Überwachen einer Klebstoffspur.

4 zeigt einen anderen Verfahrweg der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzgl. des Umschaltens der relevanten Kameras.

5 ist eine Darstellung eines einzigen Bilds, dass aus drei Bildstreifen von drei Kameras zur Online-Überwachung zusammengesetzt ist.

6 erläutert den prinzipiellen Aufbau der Software.

7 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren der einzelnen Kameras der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erkennen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur.

8 zeigt eine schematische Ansicht der Klebstoffspur mit dem Kreiscaliper und den Bildstreifen der einzelnen Kameras.

9 stellt schematisch einen gekrümmten Verlauf der Klebstoffspur sowie die Überwachung durch den Kreiscaliper dar.

Im Weiteren wird nun der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erkennen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur gemäß den 1 und 2 erläutert.

Mit dem Bezugszeichen 10 ist die schematisch dargestellte Vorrichtung zum Aufbringen und Erkennen einer Kleberspur gezeigt. Dabei ist im Zentrum der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Auftragseinrichtung 11 angeordnet, durch welche eine Klebstoffspur 20 auf ein Substrat bzw. auf ein Blech 30 in der 1 von rechts nach links aufgebracht wird. Um die Auftragseinrichtung 11 sind in einem Kreis drei Kameras 12, 13, 14 in gleichmäßigem Abstand angeordnet, die auf die Auftragseinrichtung 11 jeweils ausgerichtet sind. Wie aus 1 ersichtlich, schneiden sich die axialen Längsachsen der drei Kameras 12, 13, 14 mit der axialen Längsachse der Auftragseinrichtung 11 unmittelbar unterhalb des Substrats 30, sodass der Fokus der einzelnen Kameras unmittelbar um den Bereich der Auftragseinrichtung 11, insbesondere auf einer Kreisbahn, angeordnet ist.

Bei der Klebstoffinspektion wird nun entweder die Auftragseinrichtung mit den Kameras oder das Substrat verfahren, wobei gleichzeitig die Klebstoffspur 20 auf das Substrat 30 mittels der Auftragseinrichtung 11 aufgebracht wird und wobei die Kameras 12, 13, 14 die aufgebrachte Struktur überwachen. Es ist hierzu möglich, die Auftragseinrichtung mit den Kameras oder das Substrat zu verfahren, um die Klebstoffspur in einem gewünschten Verlauf auf dem Substrat 30 aufzubringen. Dadurch können die mitfahrenden Kameras simultan mit dem Auftragen die Klebstoffspur unabhängig von dem Verfahrweg überwachen. In 2 verläuft die Klebstoffspur 20 von links nach rechts, wobei diese als durchgezogene Linie dargestellt ist. Rechts von der Auftragseinrichtung 11 ist der beabsichtigte Verlauf der Klebstoffspur 20 mit gestrichelter Linie angezeigt.

3 zeigt nun den Verlauf der Klebstoffspur 20, welcher mittels Pfeilen angezeigt wird, wobei an drei Stellen die Ausrichtung bzw. der Sichtbereich der einzelnen drei Kameras dargestellt ist. Die Sichtbereiche der einzelnen drei Kameras sind jeweils durch ein Rechteck mit durchgezogener Linie, ein Rechteck mit weit gestrichelten Linien und ein Rechteck mit eng gestrichelten Linien dargestellt. Wie aus der 3 ersichtlich, bleibt die Ausrichtung der einzelnen Sichtbereiche der Kameras stets konstant, wobei lediglich die gesamte Vorrichtung verfahren wird.

4 zeigt einen weiteren Verlauf einer Klebstoffspur 20, wobei jeweils angezeigt ist, welcher Sichtbereich aktiv ist, d.h. welche Kamera mit dem entsprechenden als Rechteck dargestellten Sichtbereich beim Abfahren der Klebstoffspur aktiv ist. Hierbei ist zu beachten, dass einerseits nur eine Kamera an einer Stelle aktiv ist und andererseits jedoch zwei Kameras an einer anderen Stelle aktiv sind. Dies ist abhängig von dem Verlauf der Klebstoffspur bezüglich des später beschriebenen Kreiscalipers, mit welchem die Überwachung der Klebstoffspur auf dem Substrat vorgenommen wird.

In 5 sind nun drei Bildstreifen dargestellt, die jeweils einen relevanten Bildausschnitt bzw. Bildstreifen der einzelnen drei Kameras von 1 darstellen. Gemäß dem Verfahren kann von jeder Kamera lediglich ein Streifen des Bildes aufgenommen werden, um für eine entsprechende Datenverminderung zu sorgen, sodass die Aufnahmefrequenz erhöht werden kann. Diese einzelnen Bildstreifen der drei Kameras werden zu einem Bild zusammengefügt, wobei die Bildaufnahmen in definierten festen Zeitabständen und unabhängig von der Robotersteuerung für die Auftragseinrichtung erfolgen. Beispielsweise nehmen die Kameras lediglich einen Steifen des Bildes auf, wobei an Stelle einer Bildhöhe von 480 Bildpunkten eine Bildhöhe von rund 100 Bildpunkten (100 Bildzeilen) verwendet wird. Durch diese Partial-Scan-Technik, d.h. ein teilweises Auslesen des Bildaufnahmechips, entstehen nur geringe Datenströme, so dass die Bildaufnahmefrequenz um das entsprechende vielfache erhöht werden kann. Bei der Auswertung der Daten ist es somit möglich, dass die Bilder der einzelnen Kameras synchron und parallel und folglich gleichzeitig erfasst werden können und anschließend zu einem einzigen Bild zusammengefügt werden, wobei die drei Bildstreifen untereinander angeordnet werden. Als Folge davon sind die drei Bilder, d.h. die drei Bildstreifen, sofort hinsichtlich des Ortes und der Zeit zueinander richtig angeordnet sowie zugeordnet und können entsprechend verarbeitet werden. Diese spezielle Bildaufnahmetechnik ermöglicht somit das gleichzeitige und parallele Aufnehmen einzelner Kamerabilder, wodurch es möglich wird, dass beim Einlernen einer Referenzauftragsstruktur lediglich ein einmaliges Abfahren dieser Struktur vorgenommen werden muss, wobei die Bilder aller Kameras in einer Bildsequenz gespeichert werden.

Wenn die Bilder der drei Kameras in einer Bildsequenz gespeichert worden sind, wird beim Einlernen der Referenzkleberspur anschließend eine Parametrierung dieser Referenzspur durchgeführt. Für die Parametrierung wird der Roboterverfahrweg, die Roboterverfahrzeit, die Richtung, die Breite und die Güte der Klebespur verwendet. Somit ergibt sich für die Kleberspur eine Art Vektorkette, wodurch es möglich ist, die hohe Bildaufnahmefrequenz und die vergleichsweise kurzen Teilabschnitte (zwischen 1 und 3 mm) zu erzielen. Die Vektorvisierung hat ferner den Vorteil, dass die Kleberspur in Form einer Vektorkette in einem kameraübergreifenden, globalem Koordinatensystem abgelegt werden kann.

Wie aus dem untersten Streifen von 5 ersichtlich, ist um das Zentrum der Auftragseinrichtung 11 eine Caliper zur Grauwertantastung in Form einer Kreisbahn angeordnet, wobei die beiden Kantenpunkte 21 und 22 der Klebstoffspur 20 auf der Kreisbahn angeordnet sind. Diese Kreisbahn ist derart unterteilt, dass einer ersten Kamera ein Winkelbereich von – 10° bis 130°, einer zweiten Kamera ein Winkelbereich von 110° bis 250° und einer dritten Kamera ein Winkelbereich von 230° bis – 10° zugeordnet wird, sodass eine lückenlose Abdeckung mit Überlappungsbereichen der einzelnen Kameras um die Auftragseinrichtung 11 herum ermöglicht wird. Daraus ergibt sich für die drei Bildstreifen ein globales Koordinatensystem, welches sowohl kartesisch als auch polar ausgeführt sein kann.

Falls die Kleberspur nun aus dem Sichtbereich einer Kamera läuft, befindet sich die Kleberspur übergangsweise im Überlappungsbereich der Winkelbereiche der beiden Kameras. Wenn nun die Kleberspur von dem Segment der Kreisbahn der einen Kamera über den Überlappungsbereich in das Segment der Kreisbahn einer anderen Kamera verläuft, wird von der einen zur anderen Kamera automatisch umgeschaltet. Dies ist insbesondere in 4 durch die aktiven Sichtbereiche der einzelnen Kameras dargestellt.

Die obigen Vorteile werden dadurch erzielt, dass die einzelnen Kameras einen Kreiscaliper bilden, dessen Mittelpunkt die Auftrageinrichtung 11 bildet, wobei die Suche nach den Kanten 21, 22 der Klebstoffspur auf einer Kreisbahn unmittelbar um die Auftragseinrichtung erfolgt. Hierzu ist es wesentlich, dass die einzelnen Kameras auf die Auftragseinrichtung ausgerichtet sind, wobei sich die axialen Längsachsen der einzelnen Kameras mit der Längsachse der Auftragseinrichtung schneiden. Insbesondere wird die Breite des Kantenpaares, der rechten und linken Kante der Kleberspur, der mittlere Grauwert des projizierten Grauwertprofils zwischen dem Kantenpaar, der Randkontrast und der Positionsverlauf mittels einer Bewertungsfunktion softwareseitig verrechnet.

Im Folgenden wird nun eine Teach-In-Lauf bzw. ein Einlernen einer Referenzkleberspur erläutert.

Der Einlernvorgang der Referenzkleberspur kann mittels eines Mausklicks vom Bediener auf die Spur begonnen werden, wodurch die Lage der Kleberspur angezeigt wird. Dies ist ausreichend, um in den nächsten Kamerabildern die Position und Richtung der Kleberspur voll automatisch zu erkennen, da die Bildaufnahmefrequenz entsprechend hoch ist und die einzelnen Bildaufnahmen sehr kurz hintereinander stattfinden, beispielsweise alle 1 mm bis 3 mm. Ab dem Startpunkt findet Bild für Bild die Kleberantastung statt, wobei die im aktuellen Bild gefundene Kleberspurposition und Kleberspurwinkel als A-Priori-Wissen für das kommende Bild verwendet wird. Da die Spurradien zumeist größer als 20 mm betragen, wird somit das vollautomatische Erfassen der Kleberspur möglich, ohne dass ein Mensch das Bild bzw. die Lage der Kleberspur ermitteln bzw. bewerten muss. Als Folge davon kann der Suchbereich eingeschränkt werden, wodurch mittels der hohen Bildaufnahmefrequenz errechnet werden kann, wo die Kleberspur im wesentlichen im nächsten Bild verlaufen wird.

In 6 ist der prinzipielle Aufbau der Software dargestellt, wobei der Teach-In-Lauf bzw. Einlernlauf die Bildsequenz erzeugt, welche daraufhin die automatische Parametrisierung ermöglicht. Diese Parametrisierung kann gegebenenfalls vom Benutzer voreingestellt werden und wird für den Inspektionslauf zusammen mit einem Verlaufs-file für die Inspektion einer aufgebrachten Klebstoffspur verwendet.

Die Onlineüberwachung einer aufgebrachten Klebstoffspur wird nun kurz erläutert. Die in 1 gezeigte Auftragseinrichtung 11 bringt die Klebstoffspur auf das Blech 30 auf, wobei die Auftragseinrichtung 11 mit den Kameras über dem Blech 30 verfahren wird. Jedoch ist auch eine kinematische Umkehr möglich, d.h., dass das Blech 30 verfahren wird und die Auftragseinrichtung mit den Kameras ortsfest angeordnet ist. Die aufgetragene Klebstoffspur 20 wird synchron und parallel von den Kameras 12, 13, 14 auf der gemäß 5 erläuterten Kreisbahn des Kreiscalipers ermittelt und ausgewertet, wobei von jeder Kamera jeweils lediglich ein Streifen des Bildes aufgenommen wird und in einem einzigen Bild unter Bildung einer Bildsequenz zusammengefügt wird. Entsprechend der Datenverminderung durch die Aufnahme von lediglich einem Streifen des Bildes jeder Kamera wird die Bildaufnahmefrequenz erhöht, wobei die einzelnen Bildstreifen in dem zusammengefügten Bild das synchrone und parallele sowie gleichzeitige Erfassen der drei Kamerabilder ermöglichen und wobei die einzelnen Bilder der drei Kameras unmittelbar ortsabhängig zugeordnet werden können. Somit wird eine Onlineüberprüfung der Klebstoffspur in Echtzeiten möglich, welche durch die hohe Bildaufnahmefrequenz sowohl beim Einlernen einer Referenzkleberspur als auch beim Überprüfen der aufgebrachten Kleberspur eine hohe Genauigkeit bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten erzielt. Hierbei sind die Informationen über die Klebstoffspur im Klebersuchbereich, die Winkelzuordnung des Sensors, die Kleberbewertung, der Roboterverfahrweg und die Roboterverfahrzeit in einer Verlaufsliste zusammen gefasst.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Bewertungsfunktion zum Auffinden der Kanten der Klebstoffspur, insbesondere eine Fuzzy-Bewertung, verwendet werden. Um die Klebstoffspur zu ermitteln und zu bewerten, werden mittels einer Fuzzy-Bewertung folgende Parameter miteinander verrechnet: Breite des Kantenpaares (Kante 1: linke Kante der Klebstoffspur, Kante 2: rechte Kante der Kleberspur), mittlerer Grauwert des projizierten Grauwertprofils zwischen dem Kantenpaar, Randkontrast (geometrischer Mittelwert der Amplituden der beiden Kanten) und Positionsverlauf (gerichtete Abweichung des Mittelpunkts zwischen den beiden Kleberkanten vom Mittelpunkt des Suchbereichs in Pixel). Durch diese Vielzahl an Parametern kann, auch mit Hilfe der Fuzzy-Bewertungsfunktion, die Klebstoffspur sehr genau beschrieben werden, damit diese sicher automatisch erkannt wird.

Für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist das nicht gezeigte Beleuchtungsmodul aus LEDs, insbesondere Infrarot-LEDs, UV-LEDs oder RGB-LEDs, aufgebaut. Um hohe Kontraste bei der Bildaufnahme zu erhalten, können die LEDs geblitzt werden, d.h., dass kurze, starke Stromimpulse auf die Dioden im Bereich von 1,0 bis 0,01 ms aufgebracht werden. Dabei sind insbesondere derartige Leuchtdioden vorteilhaft, die verschiedenfarbiges Licht emittieren können, sodass der Sensoraufbau ohne Umbauten auf andere Klebertypen bzw. Kleberfarben umgestellt werden kann.

7 zeigt eine Kalibriereinrichtung 40 in Form einer kreisförmigen Kalibrierscheibe, um den einzelnen Kameras ihren Skalierungsfaktor, ihre Winkelzugehörigkeit und den Mittelpunkt sowie den Radius des Suchkreises zuzuordnen. Die Kalibrierscheibe besteht aus einzelnen auf einer Kreisbahn angeordneten Formelementen bzw. Dots 41, die jeweils in einem Winkelabstand von einem im wesentlichen 10° angeordnet sind. In gleichmäßigen Abstand voneinander sind ferner Markierungsstellen 42 angeordnet, um drei Kameras zu kalibrieren. Mittels einer Ausgleichsrechnung wird aus den Koordinaten der Mittelpunkte der einzelnen Dots zum einen der Skalierungsfaktor der einzelnen Kameras zum anderen der Mittelpunkt sowie der Radius des Suchbereichs berechnet. Durch die Markierungsstellen im Winkel von 0°, 120°, 240° im globalem Koordinatensystem kann die Winkelzuordnung und der jeweilige Sichtbereich der einzelnen Kameras bestimmt werden. Der Sichtbereich der einzelnen Kameras ist insbesondere durch die drei Rechtecke in 7 dargestellt, wobei die Formelemente 41 der Kreisbahn des Kreiscalipers zur Erfassung der Klebstoffspur entsprechen können.

Gemäß einer nicht gezeigten Ausführungsform werden mehrere Kreiscaliper durch mehrere Kameras gebildet, welche um die Auftragseinrichtung angeordnet sind, jedoch in einem unterschiedlichen Radius von dem Mittelpunkt der Auftragseinrichtung angebracht sind. Zur Inspektion einer Auftragsstruktur bzw. Kleberspur werden die Kameras auf einen Kreis bzw. eine Kreisbahn ausgerichtet, dessen Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt der Auftragseinrichtung übereinstimmt. Auf dieser Kreisbahn findet die oben erläuterte optische Erfassung der Kleberspur statt.

Die auf das Substrat aufgebrachte Klebstoffspur 20, welche von der Düse von der Auftragseinrichtung 11 aufgebracht wird, ist in 8 gezeigt. Bei der Auswertung der aufgebrachten Klebstoffspur 20 wird der bereits erwähnte Kreiscaliper 90 verwendet, der konzentrisch um die Auftragseinrichtung 11 von den einzelnen Kameras vorgesehen ist. Die gestrichelten Rechtecke stellen den Bildstreifen der einzelnen Kameras dar, welche für die Auswertung softwareseitig verwendet wird. Dabei ist das Rechteck 31 als Bildstreifen der ersten Kamera, das Rechteck 32 als Bildstreifen der zweiten Kamera, und das Rechteck 33 als Bildstreifen der dritten Kamera zugeordnet, wobei die einzelnen Bildstreifen der einzelnen Kameras jeweils einen Überlappungsbereich zur benachbarten Kamera aufweisen. Die Grauwertantastung des Kreiscalipers 90 wird in 8 durch das Rechteck 31 der ersten Kamera vorgenommen, wobei insbesondere die mit den kleinen Pfeilen dargestellten Kanten für die Beurteilung der Güte der Klebstoffspur verwendet werden, wie bereits gemäß in 5 beschrieben. In dem in 8 gezeigten Fall ist somit nur die erste Kamera gemäß Bildstreifen 31 aktiv, wie bereits gemäß 3 und 4 erläutert. In dem Überlappungsbereich der einzelnen Bildstreifen 31, 32, 33 verläuft ebenso der Kreiscaliper, so dass in dem Kreissegment des Kreiscalipers 90, welcher im Überlappungsbereich von 2 Bildstreifen 31, 32 und 33 liegt, zwei benachbarte Kameras aktiv werden, wenn die Klebstoffspur 20 in diesem Bereich aufgrund eines bahnförmigen bzw. gekrümmten Verlaufs verschoben wird bzw. verläuft, wie durch den großen Pfeil in 8 schematisch angedeutet.

Ein derartiger bahnförmiger Verlauf ist insbesondere in 9 dargestellt, wobei die Klebstoffspur in der ersten Position von oben nach unten verläuft und daraufhin in 9 nach rechts verläuft, wie schematisch durch die zweite Position dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in 9 nicht das gesamte Rechteck 31, 32 und 33 der einzelnen Kameras dargestellt, sondern lediglich die Gerade 310, 320 und 330, welche um die Auftragseinrichtung 11 ortsfest angeordnet sind, da die Kameras ebenso ortsfest um die Auftragseinrichtung angeordnet sind. Als Folge davon verändert sich die Lage der Geraden 310, 320 und 330 bei einem bahnförmigen Verlauf der Klebstoffspur im Hinblick auf die Auftragseinrichtung 11 nicht. Dies führt jedoch dazu, dass die zu überwachende Klebstoffspur 20 mit den als kleinen Pfeilen angeordneten Kanten auf dem Kreiscalipers 90 von einem Bildstreifen zu einem anderen Bildstreifen auf dem Kreiscalipers 90 wandert.

In der oberen Position von 9 befindet sich die Klebespur 20 in dem Bildstreifen 32 auf dem Caliper 90, wie durch die Gerade 320 angedeutet. Dabei ist die linke Kante der Klebstoffspur 20 in der ersten Position nahe an der Geraden 330, wobei jedoch nur die Kamera aktiv ist, welche dem Bildstreifen 32 zugeordnet ist.

Wenn die Klebstoffspur 20 bahnförmig nach unten und rechts verläuft, wie in 9 dargestellt, so wandert als erstes die linke Kante der Klebstoffspur in den Überwachungsbereich zwischen der Geraden 330 und der Geraden 320, so dass als Folge davon neben der Kamera von Bildstreifen 32 auch die Kamera von Bildstreifen 33 auf dem Kreiscaliper 90 aktiv wird.

Wie in der zweiten unteren Position von 9 dargestellt, befindet sich die Klebstoffspur mit den beiden Kanten am Ende des bahnförmigen Verlaufs in dem Bildstreifen 33, der durch die Geraden 330 angedeutet ist. Daher ist nur noch die Kamera aktiv, welche der Bildstreifen 330 zugeordnet ist. Für die Überwachung der Klebstoffspur 20 ergibt sich bei dem gesamten Verlauf ein globales Koordinatensystem aufgrund des um die Auftragseinrichtung 11 angeordneten Kreiscalipers 90, wie durch das globale Koordinatensystem angedeutet, welches hinsichtlich der Auftragseinrichtung 11 konstant angeordnet ist. Daraus ergibt sich, dass für die Software zur Bewertung der Klebstoffspur 20 lediglich der Verlauf auf dem Kreiscalipers 90 berücksichtigt werden muss.

Gemäß nicht dargestellten Ausführungsform, kann der Kreiscaliper auch durch eine umlaufende Bahn bzw. Umlaufbahn im wesentlichen in elliptischer, polytonaler Form oder als Linienzug für die Ermittlung der Klebstoffspur mittels Grauwertantastung vorgesehen sein.

Somit wird ein Verfahren zum Erkennen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur, vorzugsweise eine Klebstoffspur, mit mindestens zwei Kameras, insbesondere drei oder mehreren Kameras beschrieben, wobei die aufzubringende Struktur von einer Auftragseinrichtung auf das Substrat aufgebracht wird, und wobei die durch die Auftragseinrichtung auf dem Substrat aufgebrachte Struktur von den Kameras derart überwacht, dass die Kameras mit zumindest einem Überlappungsbereich auf die aufgebrachte Struktur aufgerichtet sind, und wobei die aufgebrachte Struktur insbesondere die Kanten der Klebstoffspur, auf zumindest einer umlaufenden Bahn um die Auftragseinrichtung ermittelt wird, und wobei die umlaufende Bahn derart vordefiniert ist, dass die aufgebrachte Struktur nach dem Aufbringen auf dem Substrat die umlaufende Bahn schneidet.


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Erkennen einer auf einem Substrat aufzubringenden Struktur, vorzugsweise eine Kleberraupe oder Kleberspur, wobei zumindest ein Beleuchtungsmodul und eine Sensoreinheit vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit aus mindestens zwei Kameras, insbesondere drei oder mehreren Kameras, aufgebaut ist, wobei die Kameras um die Einrichtung zum Auftragen der Struktur vorgesehen sind und an dieser derart angeordnet sind, dass die Kameras jeweils auf die Einrichtung zum Auftragen der Struktur ausgerichtet sind, wobei die Kameras mit zumindest einem Überlappungsbereich auf die aufgebrachte Struktur ausgerichtet sind, wobei die aufgebrachte Struktur, insbesondere die Kanten der Kleberspur, auf zumindest einer umlaufenden Bahn um die Auftragseinrichtung ermittelt wird, und wobei die umlaufende Bahn derart vordefiniert ist, dass die aufgebrachte Struktur nach dem Aufbringen auf dem Substrat die umlaufende Bahn schneidet, und wobei sich die axiale Längsachsen der einzelnen Kameras in Blickrichtung im wesentlichen mit der axialen Längsachse der Auftragseinrichtung schneidet. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kameras, insbesondere drei Kameras, in Umfangsrichtung in jeweils gleichem Abstand voneinander angeordnet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kameras derart verschaltet werden, dass die Bilder aller Kameras in einer Bildersequenz gespeichert werden. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass von jeder Kamera lediglich ein Streifen des Bildes unter Bildung eines Teils der Bildsequenz aufgenommen wird. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras die umlaufende Bahn im wesentlichen in Form eines kreisförmigen Calipers bilden. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt oder das Zentrum des kreisförmigen Calipers im wesentlichen mit der Stelle übereinstimmt, welche der Längsachse der Auftragseinrichtung auf dem Substrat entspricht. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kamera einen Teil der umlaufenden Bahn derart überwacht, dass die einzelnen Teile der umlaufenden Bahn der Kameras gemeinsam mit den Überlappungsbereichen eine geschlossene umlaufende Bahn bilden, welche als Überwachungsbereich auf dem Substrat um die Auftragseinrichtung umlaufend verläuft. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kameras einen Überlappungsbereich von jeweils mindestens 10°, insbesondere 30 bis 90°, zum nächsten Kamera aufweisen. Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung der einzelnen Kameras für die Zuordnung der Winkelzugehörigkeit eine Kalibriervorrichtung mit einzelnen Formelementen verwendet wird, wobei die Formelemente insbesondere einen Winkelabstand von im wesentlichen 10° aufweisen. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriervorrichtung zumindest drei Markierungsstellen aufweist, die in einem Kreisbogen der Kalibriervorrichtung von im wesentlichen 0°, 120° und 240° angeordnet sind, um drei Kameras zu kalibrieren. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Markierungsstellen auf der Kreisbahn in einem Winkelbereich von jeweils im wesentlichen 10° erstrecken, wobei die Markierungsstellen insbesondere durch zumindest zwei Formelemente gebildet werden.






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