Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtastung eines Karosserieelements für ein Kraftfahrzeug. Daneben betrifft die Erfindung eine Abtastvorrichtung zur Abtastung eines Karosserieelements für ein Kraftfahrzeug.

Karosserieelemente werden im Rahmen der Herstellung eines Kraftfahrzeugs mehrfach geprüft, um Fehler oder Beschädigungen an der Karosserie zu erkennen und zu korrigieren beziehungsweise das Karosserieelement aus dem Produktionsprozess zu nehmen. Während eine Vielzahl dieser Kontrollen, insbesondere die Erkennung von großflächigen Verformungen, bereits automatisiert durchgeführt wird, erfolgt eine Endkontrolle der Karosserie durch ein Abfühlen per Hand. Bei diesem können sehr empfindlich auch kleinste Fehlstellen der Karosserie erkannt werden.

Um eine zuverlässige Abtastung zu erreichen, muss die abzutastende Oberfläche vollständig abgefühlt werden und es muss in jedem Bereich der Oberfläche ein gewisser Mindestdruck aufgebracht werden, um alle Fehlstellen zu erkennen. Bei einem manuellen Abtasten ist es jedoch kaum möglich, den Abfühlweg und insbesondere den aufgewandten Druck bei der Abtastung nachzuvollziehen. Dies ist einerseits beim Training der abtastenden Personen hinderlich, da ihnen kein direktes Feedback gegeben werden kann. Andererseits ist eine Qualitätskontrolle des im Rahmen der Produktion durchgeführten Abfühlprozesses nur dadurch möglich, dass stichprobenartig Karosserieelemente durch mehrere Personen abgetastet werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Nachvollziehbarkeit und/oder eine Wiederholbarkeit eines Abtastens eines Karosserieelements zu verbessern. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem eine Druckmessfolie mit matrixartig angeordneten Druckmesssensoren zur ortsaufgelösten Erfassung von Druckmesswerten ah dem Karosserieelement oder an einem Abtastelement angeordnet ist, und das die folgenden Schritte umfasst:

Bewegen des Abtastelements in eine Kontaktposition, in der ein Kontaktabschnitt der Druckmessfolie sowohl das Karosserieelement als auch das Abtastelement kontaktiert,

zu mehreren Messzeitpunkten Ermitteln jeweils einer eine Position des Abtastelements betreffenden Positionsinformation und jeweils wenigstens eines Druckmesswertes für jeden Druckmesssensor durch eine Erfassungseinrichtung, wobei das Abtastelement zwischen den Messzeitpunkten derart entlang der Kontur des Karosserieelements bewegt wird, dass zu jedem Messzeitpunkt ein jeweiliger Kontaktabschnitt der Druckmessfolie sowohl das Abtastelement als auch das Karosserieelement kontaktiert, und

Ausgabe einer Rückmeldeinformation durch eine Ausgabeeinrichtung, wobei ein Zeitpunkt der Ausgabe der Rückmeldeinformation und/oder ein Inhalt der Rückmeldeinformation durch die Erfassungseinrichtung in Abhängigkeit der zu den Messzeitpunkten erfassten Positionsinformationen und Druckmesswerte bestimmt wird.

Im erfindungsgemäßen Verfahren werden zu mehreren Messzeitpunkten, beispielsweise mit einer festen Taktung, sowohl die jeweilige Positionsinformation, die eine Position des Abtastelements beschreibt, als auch die Druckmesswerte der Druckmesssensoren erfasst. Es ermöglicht daher, den Abfühlweg, einschließlich des aufgebrachten Drucks, nachzuvollziehen. Da die Erfassung von Position und Druck automatisch erfolgt, kann das Verfahren auch derart fortgebildet werden, dass ein Abtasten voll- oder teilautomatisch erfolgt. Dies wird später genauer dargestellt.

Eine Dokumentation des Abtastvorgangs ist jedoch auch dann vorteilhaft, wenn ein Abtasten manuell durch eine abtastende Personen erfolgt. So kann das erfindungsgemäße Verfahren genutzt werden, um Personen zum Abtasten zu trainieren. Beispielsweise kann eine Rückmeldeinformation ausgegeben werden, wenn ein gewisser abzutastender Bereich im Rahmen der Abtastung nicht vollständig abgetastet wurde oder nicht mit einem ausreichenden Druck abgetastet wurde. Es ist auch möglich, der zu trainierenden Person ein Feedback zu geben, inwieweit einem vorgegebenen Sollabtastweg gefolgt wurde, wie schnell eine Abtastung erfolgte oder Ähnliches. Das Verfahren kann auch bei einer manuellen Abtastung im Produktionsprozess zur Qualitätskontrolle genutzt werden. Durch die Nachvollziehbarkeit des Abfühlweges und der aufgebrachten Drücke kann ein manuelles Abtasten, das von bestimmten Vorgaben abweicht, leicht erkannt werden und es kann ein Hinweis an die abtastende Person ausgegeben werden.

Das Ermitteln der Positionsinformationen und der Druckmesswerte kann kontinuierlich mit einer vorgegebenen Taktung oder nur bei einem Kontakt der Druckmessfolie zu dem Karosserieelement und dem Abtastelement durchgeführt werden, beispielsweise bei einer Erkennung eines vorgegebenen Mindestdrucks an der Druckmessfolie.

Das Abtastelement kann eine Hand einer abtastenden Person sein. Es kann jedoch auch ein mechanisches Abtastelement genutzt werden, das über Aktoren und/oder manuell durch eine abtastende Person geführt wird.

Die Rückmeldeinformation kann visuell und/oder akustisch und/oder haptisch ausgegeben werden. Die Rückmeldeinformation kann Informationen über eine Form des Karosserieelements, insbesondere eine Abweichung von einer Sollform, Informationen über einzelne Oberflächendefekte und/oder Parameter der Abtastung umfassen. Als Parameter der Abtastung können beispielsweise ein abgetasteter Bereich, insbesondere ein mit einem Mindestdruck abgetasteter Bereich, während der Abtastung aufgebrachte Drücke, eine Abtastgeschwindigkeit, vorzugsweise als abgetastete Fläche pro Zeit, und/oder ein Abtastmuster, das den Weg des Abtastelements bei der Abtastung beschreibt, in die Rückmeldeinformation aufgenommen werden. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, den Zeitpunkt der Ausgabe der Rückmeldeinformation anzupassen. Dies ist besonders dann sinnvoll, wenn eine manuelle Abtastung durch Zusatzinformationen unterstützt oder wenn eine abtastende Person trainiert werden soll. Beispielsweise kann als Rückmeldeinformation ein Hinweis ausgegeben werden, wenn während des Abtastvorgangs ein vorgegebener Mindestdruck unterschritten wird, von einem Sollabtastpfad abgewichen wird, eine vorgegebenen Sollabtastgeschwindigkeit unterschritten wird, aus den Druckmesswerten ermittelt wird, dass das Abtastelement auf oder über einen Oberflächendefekt geführt wird und/oder ein Abtastvorgang beendet wurde, wobei eine abzutastende Fläche nicht vollständig abgetastet wurde.

Das Abtastelement kann durch wenigstens einen Aktor bewegt werden, der durch die Erfassungseinrichtung zur Bewegung des Abtastelements entlang eines Abtastpfades angesteuert wird. Der Abtastpfad kann fest vorgegeben sein oder der weitere Verlauf des Abtastpfades kann nach jedem Messzeitpunkt in Abhängigkeit der jeweils für den Messzeitpunkt ermittelten Druckmesswerte und/oder der Positionsinformation bestimmt werden. Das Abtastelement kann beispielsweise an einem Sechs-Achs-Roboter geführt sein. Für jeden der Bewegungsfreiheitsgrade und Rotationsfreiheitsgrade kann ein separater Aktor vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich, eine Führung mit weniger als drei Bewegungs- und/oder drei Rotationsfreiheitsgraden zu nutzen oder für Teile der Bewegungs- und/oder Rotationsfreiheitsgrade keinen Aktor zu nutzen und für den entsprechenden Freiheitsgrad beispielsweise eine elastische Lagerung, insbesondere durch Federn, vorzusehen. Eine Anpassung des Abtastpfades nach jedem Messzeitpunkt oder nach zumindest Teilen der Messzeitpunkte ermöglicht eine Anpassung der Abtastung an das tatsächlich abzutastende Karosserieelement sowie an die tatsächliche Lage des Karosserieelements.

Wird beispielsweise ein plattenförmiges Abtastelement genutzt, das um seinen Befestigungspunkt verschwenkbar gelagert ist, und wird eine Asymmetrie der Druckmesswerte an zwei Seiten des Abtastelements erkannt, so kann das Abtastelement verschwenkt werden, um eine gleichmäßigere Druckverteilung zu erreichen. Entsprechend können auch Werte für einen Minimal-, einen Maximal- und/oder einen Solldruck vorgegeben werden, wobei das Abtastelement entsprechend dieser Drücke senkrecht zum Karosserieelement geführt werden kann. Eine Umsetzung eines anpassbaren Abtastpfades kann beispielsweise erfolgen, indem ein Initialabtastpfad vorgegeben wird, dieser jedoch mit einer druckabhängige Regelung für zumindest einen der Freiheitsgrade überlagert wird.

Im erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Abtastelement verwendet werden, das eine elastische, insbesondere ebene, Oberfläche aufweist, auf die die Druckmessfolie aufgebracht ist. Die Druckmessfolie kann fest aufgebracht sein, so dass das Abtastelement und die Druckmessfolie eine Baueinheit bilden.

Soll eine manuelle Abtastung durch eine Bedienperson erfolgen, ist es möglich, dass das Abtastelement ein Handschuh ist, in oder an dem die Druckmessfolie angeordnet ist. Die Druckmessfolie kann handflächenseitig angeordnet sein und/oder sich flächig oder streifig in den Fingerbereich des Handschuhs erstrecken. Eine Nutzung eines Handschuhs als Abtastelement ermöglicht es, ein Abtasten wie bisher üblich durchzuführen, wobei gleichzeitig eine Nachvollziehbarkeit des Abtastweges erreicht wird und/oder einer abtastenden Person Hinweise gegeben werden können.

Die Druckmessfolie kann auf dem Karosserieelement angeordnet werden, wobei die Positionsinformation durch die Erfassungseinrichtung in Abhängigkeit der Druckmesswerte zum jeweiligen Messzeitpunkt ermittelt wird. Die Druckmessfolie kann die gesamte abzutastende Fläche bedecken. Ein Aufbringen ist beispielsweise durch ein Bekleben der Karosserieoberfläche oder durch ein Einhüllen der Karosserieoberfläche und ein Erzeugen von Unterdruck zwischen der Karosserieoberfläche und der Druckmessfolie möglich.

Eine Positionsinformation kann ermittelt werden, indem eine Position des Abtastelements auf der Druckmessfolie ermittelt wird. Es kann eine Position er- fasst werden, an der ein maximaler Druck erfasst wird. Alternativ oder ergän- zend kann ein„Schwerpunkt" des Drucks ermittelt werden, indem alle Positionen oder Positionen, an denen ein gewisser Mindestdruck erfasst wird, gewichtet mit dem an der jeweiligen Position erfassten Druck gemittelt werden. Durch das erläuterte Vorgehen wird eine Position in einem auf die Druckmessfolie bezogenen Koordinatensystem bereitgestellt. Es ist möglich, diese direkt als Positionsinformation bereitzustellen. Es ist jedoch auch möglich, eine Koordinatentransformation in ein Koordinatensystem des Karosserieelements durchzuführen. Dies ist beispielsweise durch Kalibrierdaten eines Kalibriervorgangs möglich, bei dem an mehreren definierten Stellen des Karosserieelements mit der daran angeordneten Druckmessfolie ein Druck auf die Druckmessfolie ausgeübt wird, beispielsweise indem das Abtastelement dort aufgesetzt wird, und die jeweilige Position in dem Koordinatensystem der Druckmessfolie erfasst wird.

Alternativ kann die Positionsinformation eine Sensorinformation sein oder aus einer Sensorinformation bestimmt werden, die durch wenigstens einen an dem Abtastelement angeordneten Abtastelementsensor und/oder durch einen ortsfest bezüglich des Karosserieelements angeordneten Erfassungssensor, durch den wenigstens ein an dem Abtastelement angeordnetes Markierungselement erfasst wird und/oder durch wenigstens einen an einer Lagerung des Abtastelements, die das Abtastelement an einer bezüglich des Karosserieelements ortsfesten Halterung lagert, angeordneten Lagerungssensor bereitgestellt wird. Die Positionsinformation kann einen Ort und/oder eine Orientierung des Abtastelements beschreiben. Der Abtastelementsensor kann beispielsweise Beschleunigungen erfassen, durch deren Integration eine Bewegung des Abtastelements rekonstruierbar ist. Alternativ oder ergänzend kann der Abtastelementsensor Magnetfelder erfassen, insbesondere um eine Orientierung des Abtastelements bezüglich des Erdmagnetfelds oder bezüglich eines durch wenigstens einen Magneten bereitgestellten Referenzmagnetfeldes zu ermitteln. Bei dem Abtastelementsensor kann es sich auch um einen Sensor handeln, der im Rahmen einer Triangulation, beispielsweise auf Funk- oder Ultraschallbasis, genutzt wird. Beispielsweise können in einem bezüglich des Karosserieelements ortsfesten Koordinatensystem mehrere Funk- oder Ultraschallquellen angeordnet sein, deren Signale durch den Abtastelementsensor erfasst werden, wonach, beispielsweise durch eine Laufzeitbestimmung, eine relative Position zu den einzelnen Sendern bestimmt werden kann. Durch einen Empfang der zur Triangulation genutzten Signale an mehreren Punkten des Abtastelements kann eine Orientierung des Abtastelements bestimmt werden.

Der Erfassungssensor kann eine Kamera oder ein radar- oder ultraschallbasierter Sensor sein, wobei durch Verarbeitung der Sensordaten eine Position und/oder Orientierung des Markierungselements bestimmt wird, woraus eine Orientierung beziehungsweise Position des Abtastelements bestimmbar ist. Es ist auch möglich, dass der Erfassungssensor durch ein an dem Abtastelement angeordnetes Sendelement gesendete Signale empfängt, um durch eine beispielsweise funk- oder ultraschallbasierte Entfernungsmessung eine Position und/oder Orientierung des Abtastelements zu bestimmen.

Der Lagesensor kann Rotationen an Gelenken und/oder Verschiebungen in Führungen der Lagerung erfassen, aus denen, bei bekannter Ausbildung der Lagerung, eine Position- und/oder Orientierung des Abtastelements bezüglich des Karosserieelements bestimmbar ist.

Durch die Erfassungseinrichtung kann für die Messzeitpunkte jeweils wenigstens ein zeitlicher und/oder räumlicher Druckgradient ermittelt werden, wonach bei einem Überschreiten eines Gradientengrenzwertes durch wenigstens einen der Druckgradienten an einem Messzeitpunkt eine Ausgabe der Rückmeldeinformation ausgelöst wird und/oder die Rückmeldeinformation als Inhalt die Positionsinformation für diesen Messzeitpunkt oder eine darauf abgeleitete Information umfasst. Plötzliche örtliche oder zeitliche Druckänderungen und somit hohe Druckgradienten können durch lokale Defekte der Oberfläche bedingt sein. Eine Erkennung dieser Druckänderungen kann genutzt werden, um lokale Defekte zu erkennen und entweder bei Erkennung des Defektes unmittelbar einen Hinweis an eine abtastende Person zu geben oder die Position, an der dieser lokale Defekt erkannt wurde, zu speichern. Ein Druckgradient kann berechnet werden, indem räumlich oder zeitlich benachbarte Druckmesswerte voneinander subtrahiert werden. Es ist jedoch auch möglich, dass eine Ausgleichsfunktion berechnet wird, die den räumlichen und/oder zeitlichen Verlauf der Druckmesswerte beschreibt und dass diese abgeleitet wird, um den Druckgradienten zu bestimmen. Bei einer Berechnung eines zeitlichen Druckgradienten kann dieser für die einzelnen Druckmesssensoren jeweils separat berechnet werden. In diesem Fall wird ein Druckgradient in dem Koordinatensystem der Druckmessfolie bestimmt. In Fällen, in denen die Druckmessfolie an dem Abtastelement angeordnet ist, kann durch eine Koordinatensystemtransformation in Abhängigkeit der Positionsinformation auch jeweils ein Druckgradient in dem Koordinatensystem des Karosserieelements bestimmt werden. Hierzu können die Druckmesswerte durch eine Koordinatentransformation jeweils einem Bereich der Oberfläche des Karosserieelements zugeordnet werden und für diese Bereiche kann jeweils ein zeitlicher Druckgradient bestimmt werden.

Durch die Erfassungseinrichtung kann nach mehreren Messzeitpunkten in Abhängigkeit der zu den Messzeitpunkten erfassten Druckmesswerte und Positionsinformationen eine Form einer Teiloberfläche des Karosserieelements bestimmt werden, wobei der Inhalt der Rückmeldeinformation die Form der Teiloberfläche betrifft. Aus einer Positionsinformation kann die Position und Orientierung des Abtastelements ermittelt werden. Das Abtastelement kann einen starren Bereich aufweisen und zwischen dem starren Bereich und den im Kontaktabschnitt liegenden Druckmesssensoren und/oder zwischen diesen Druckmesssensoren und dem Karosserieelement kann eine elastische Schicht mit bekannter Dicke und bekannten Elastizitätseigenschaften angeordnet sein. In Abhängigkeit der Dicke und der Elastizitätseigenschaften der elastischen Schicht und des jeweiligen Druckmesswertes kann ein Abstand zwischen dem starren Bereich des Abtastelements und der Oberfläche des Karosserieelements für die einzelnen Druckmesssensoren bestimmt werden. Hierdurch kann zu jedem Messzeitpunkt die Form eines Oberflächenabschnitts des Karosserieelements bestimmt werden und durch Koordinatentransformationen in Abhängigkeit der jeweiligen Positionsinformationen können diese zu der Teiloberfläche zusammengesetzt werden. Die Form der Teiloberfläche kann mit einer Sollform verglichen werden und die Rückmeldeinformation kann eine Abweichung der Teiloberfläche von der Sollform betreffen beziehungsweise eine Rückmeldeinformation kann dann ausgegeben werden, wenn ein Maß für die Abweichung der Form der Teiloberfläche von der Form der Solloberfläche einen Grenzwert überschreitet.

Es kann ein abzutastender Sollbereich der Oberfläche des Karosserieelements vorgegeben werden, wobei durch die Erfassungseinrichtung nach einem mehrere Messzeitpunkte umfassenden Abtastintervall in Abhängigkeit der zu den Messzeitpunkten erfassten Positionsinformationen ermittelt wird, welcher Teilbereich des Sollbereichs abgetastet wurde, wobei die Rückmeldeinformation den Teilbereich betrifft. Die Bestimmung des Teilbereichs kann nach einem vorgegebenen Zeitintervall nach Beginn der Abtastung oder nach einer vorgegebenen Abbruchbedingung erfolgen. Die Rückmeldeinformation kann auch jenen Bereich beschreiben, beispielsweise visuell darstellen, der nicht abgetastet wurde, da sich der Teilbereich und der nicht abgetastete Bereich zum Sollbereich ergänzen.

Bei der Bestimmung des abgetasteten Teilbereichs können auch Druckmesswerte berücksichtigt werden. Es ist möglich, dass der Sollbereich mehrere Unterbereiche umfasst, wobei nur solche Unterbereiche dem Teilbereich zugeordnet werden, für die in Abhängigkeit der Druckmesswerte und der Positionsdaten jeweils ermittelt wird, dass zu wenigstens einem der Messzeitpunkte in dem Abtastintervall durch das Abtastelement wenigstens ein vorgegebener Mindestdruck auf den jeweiligen Unterbereich ausgeübt wurde.

Nach einem mehrere Messzeitpunkte umfassenden Abtastintervall kann in Abhängigkeit der zu den Messzeitpunkten erfassten Positionsinformationen ein Abtastmuster ermittelt werden, entlang dem das Abtastelement geführt wurde, wobei die Rückmeldeinformation das Abtastmuster betrifft. Das Abtastmuster kann mit einem Sollmuster verglichen werden, wobei die Rückmeldeinformation Abweichungen von dem Sollmuster beispielsweise graphisch darstellt und/oder es kann eine Rückmeldeinformation, beispielsweise ein akustischer oder haptischer Hinweis an eine abtastende Person gegeben werden, wenn ein Maß für eine Abweichung von dem. Sollmuster einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Der Abtastpfad kann zeitaufgelöst erfasst werden. Als Rückmeldeinformation kann in diesem Fall eine Abtastgeschwindigkeit bereitgestellt werden. Die Abtastgeschwindigkeit kann als abgetastete Fläche pro Zeit angegeben werden. Es ist möglich, dass bei der Berechnung der Abtastgeschwindigkeit nur solche Flächen für einen jeweiligen Messzeitpunkt berücksichtigt werden, die zu einem vorangehenden Messzeitpunkt noch nicht abgetastet wurden.

Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung eine Abtastvorrichtung zur Abtastung eines Karosserieelements für ein Kraftfahrzeug, wobei die Abtastvorrichtung eine an einem Abtastelement angeordnete oder anordenbare oder an dem Karosserieelement anordenbare Druckmessfolie mit matrixartig angeordneten Druckmesssensoren zur ortsaufgelösten Erfassung von Druckmesswerten, eine Ausgabeeinrichtung und eine Erfassungseinrichtung, durch die zu mehreren Messzeitpunkten jeweils eine eine Position des Abtastelements betreffende Positionsinformation und die Druckmesswerte erfassbar sind, umfasst, wobei das Abtastelement zwischen den Messzeitpunkten derart entlang der Kontur des Karosserieelements führbar ist, dass zu jedem Messzeitpunkt ein jeweiliger Kontaktabschnitt der Druckmessfolie sowohl das Abtastelement als auch das Karosserieelement kontaktiert, wobei durch die Ausgabeeinrichtung eine Rückmeldeinformation ausgebbar ist, wobei ein Zeitpunkt der Ausgabe der Rückmeldeinformation und/oder ein Inhalt der Rückmeldeinformation durch die Erfassungseinrichtung in Abhängigkeit der zu den Messzeitpunkten erfassten Positionsinformationen und Druckmesswerte bestimmbar ist.

Die Abtastvorrichtung kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet sein. Sie kann mit den die Abtastvorrichtung betreffenden Merkmalen, die zum erfindungsgemäßen Verfahren erläutert wurden, mit den dort genannten Vorteilen weitergebildet werden. Ebenso kann das erfindungsgemäße Verfahren mit Merkmalen weitergebildet werden, die im Folgenden zur erfindungsgemäßen Abtastvorrichtung erläutert werden. Die Abtastvorrichtung kann das Abtastelement umfassen. Die Druckmessfolie kann auf eine elastische, insbesondere ebene, Oberfläche des Abtastelements aufgebracht sein. Insbesondere bei einer Nutzung der Abtastvorrichtung im Rahmen der Qualitätskontrolle in der Produktion ist eine Anordnung der Druckmessfolie an der Abtastvorrichtung vorteilhaft, da die Druckmessfolie nicht auf jedem der zu untersuchenden Karosserieelemente angebracht werden muss. Andererseits kann, beispielsweise für Trainingszwecke, ein besonders einfacher Aufbau genutzt werden, wenn die Druckmessfolie an dem Karosserieelement angeordnet wird, da in diesem Fall, wie zum erfindungsgemäßen Verfahren erläutert, die Positionsinformation direkt aus den Druckmesswerten bestimmt werden kann.

Die Abtastvorrichtung kann wenigstens einen Aktor zur Bewegung des Abtastelements umfassen, wobei der Aktor durch die Erfassungseinrichtung zur Bewegung entlang eines Abtastpfades ansteuerbar ist. Insbesondere können mehrere Aktoren vorgesehen sein. Beispielsweise kann für jede der drei möglichen Bewegungsrichtungen und der dreimöglichen Drehachsen jeweils ein Aktor vorgesehen sein.

Es ist auch möglich, das das Abtastelement ein Handschuh ist, in oder an dem die Druckmessfolie angeordnet ist. In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Abtastvorrichtung besonders einfach in bestehende Prozesse im Rahmen der Qualitätskontrolle integriert werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten zeigen die folgenden Ausführungsbeispiele sowie die zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen schematisch:

Figuren 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Figuren 3 bis 5 drei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Abtastvorrichtung. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Abtastung eines Karosserieelements für ein Kraftfahrzeug. Das Abtasten erfolgt vollautomatisch, wobei ein durch mehrere Aktoren, nämlich durch einen Sechs-Achs-Roboter, verschieb- und verschwenkbares Abtastelement genutzt wird. Das Abtastelement kann plattenförmig sein, wobei auf eine starre Platte eine elastische Schicht aufgebracht ist, auf der eine Druckmessfolie angeordnet ist. Die Druckmessfolie umfasst matrixartig angeordnete Druckmesssensoren zur ortsaufgelösten Erfassung von Druckmesswerten.

In einem vorbereiteten Schritt wird das Karosserieelement, beispielsweise durch einen weiteren Roboter, in eine definierte Position bezüglich der Abtastvorrichtung gebracht. In Schritt S1 wird das Abtastelement anschließend in eine Kontaktposition gebracht, in der ein Kontaktabschnitt der Druckmessfolie das Karosserieelement kontaktiert. Zur Abtastung der Karosserie soll das Abtastelement entlang einem vorgegebenen Abtastpfad über eine Oberfläche des Karosserieelements geführt werden. Hierzu wird das Abtastelement in Schritt S2 entlang eines Abschnitts des Abtastpfades entlang der Kontur des Karosserieelements bewegt. Anschließend wird in Schritt S3 eine die Position des Abtastelements betreffende Positionsinformation ermittelt. Die Positionsinformation kann direkt aus den Ansteuerinformationen für den Sechs-Achs- Roboter gewonnen werden. Zudem werden die Druckmesswerte erfasst und die Positionsinformation und die Druckmesswerte werden für diesen Messzeitpunkt gespeichert.

In Schritt S4 werden bei der ersten Durchführung für den ersten Messzeitpunkt mehrere Ortsgradienten berechnet. Für alle folgenden Messzeitpunkte, bei späteren Wiederholungen des Schritt S3, werden zudem zeitliche Druckgradienten bestimmt. Druckgradienten werden für die einzelnen Druckmesssensoren sowohl in eine Längsrichtung als auch in eine Querrichtung des platten- förmigen Abtastelements ermittelt. Örtliche Druckgradienten werden bestimmt, indem jeweils Druckmesswerte von zueinander benachbart angeordneten Druckmesssensoren voneinander abgezogen werden. Zeitliche Druckgradienten können im einfachsten Fall berechnet werden, indem die Druckmesswerte für jeweils einen der Druckmesssensoren für aufeinanderfolgende Messzeit- punkte voneinander abgezogen werden. Alternativ hierzu können die Druckmesswerte zunächst in ein bezüglich des Karosserieelements festes Koordinatensystem transformiert werden, wobei ein Druckmesswert jeweils einen Oberflächenbereich des Karosserieelements zugeordnet wird. Die für einen solchen Bereich zu aufeinander folgenden Messzeitpunkten bestimmte Druckmesswerte können voneinander abgezogen werden, um einen zeitlichen Druckgradienten zu bestimmen.

In Schritt S5 wird überprüft, ob einer der ermittelten Druckgradienten größer als ein vorgegebener Gradientengrenzwert ist. Ist dies der Fall, so wird die Positionsinformation in Schritt S6 in einer zusätzlichen Datenstruktur gespeichert, da ein Auftreten von hohen räumlichen oder zeitlichen Druckgradienten auf einen Oberflächendefekt hinweist. Die Datenstruktur stellt somit eine Liste von Positionsinformationen bereit, die Positionen von möglichen Oberflächendefekten beschreiben.

Anschließend, oder falls keine Überschreitung des Gradientengrenzwertes ermittelt wurde, wird das Verfahren mit Schritt S7 fortgesetzt, in dem ermittelt wird, ob die Abtastung vollständig durchgeführt wurde, das heißt, ob alle Messpunkte eines Abtastpfades abgefahren wurden. Ist dies nicht der Fall, wird in Schritt S8 überprüft, ob es erforderlich ist, den zukünftigen Abtastpfad anzupassen. Dies ist erforderlich, wenn der größte der Druckmesswerte einen vorgegebenen ersten Druckgrenzwert übersteigt, da in diesem Fall das Abtastelement etwas von dem Karosserieelement zurückgezogen werden soll, um den Druck auf das Karosserieelement zu reduzieren. Auch in Fällen, in denen der maximale Druckmesswert kleiner ist als ein vorgegebener zweiter Druckgrenzwert, ist eine Anpassung des Abtastpfades erforderlich, da zur zuverlässigen Abtastung des Karosserieelements ein gewisser Mindestdruck aufgebracht werden soll. Eine Anpassung des Abtastpfades erfolgt auch dann, wenn ein Maß für eine Asymmetrie der Druckverteilung an der Druckmessfolie einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, da dies auf eine Schrägstellung des plattenförmigen Abtastelements gegenüber der Kontur des Karosserieelements hindeutet. Ist eine der genannten Bedingungen erfüllt, wird in Schritt S9 der vorgegebene Abtastpfad angepasst. In Abhängigkeit der erfüllten Be- dingung erfolgt eine Bewegung des Abtastelements in Richtung des Karosserieelements oder von dem Karosserieelement weg und/oder eine Verkippung des plattenförmigen Abtastelements. Anschließend oder in dem Fall, in dem keine Anpassung des Abtastpfades erforderlich ist, wird das Verfahren ab Schritt S2 fortgesetzt.

Wird in Schritt S7 bei einer der Wiederholungen des Verfahrens ermittelt, dass das Abtasten abgeschossen ist, wird in Schritt S10 das Abtastelement von dem Karosserieelement wegbewegt und durch eine Ausgabeeinrichtung wird eine Rückmeldeinformation für einen Benutzer oder zur Steuerung von weiteren Verarbeitungsschritten ausgegeben. Die Rückmeldeinformation umfasst die Positionsinformationen, die gespeichert wurden, wenn der räumliche und/oder zeitliche Druckgradient größer war als der Gradientengrenzwert. Zudem kann die Rückmeldeinformation eine erfasste Form der abgetasteten Oberfläche beziehungsweise Teiloberfläche des Karosserieelements und/oder eine Abweichung von einer vorgegebenen Sollform beschreiben. Um eine Validierung des Abtastvorgangs zu ermöglichen, kann die Rückmeldeinformation zusätzlich Daten umfassen, die ein Abtastmuster, die abgetastete Fläche, Minimaldrücke, mit denen abgetastet wurde, eine Abtastgeschwindigkeit oder Ähnliches beschreiben.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Abtastung eines Karosserieelements. Das in Fig. 2 genutzte Verfahren kann genutzt werden, um Personen zur manuellen Abtastung von Karosserieelementen zu trainieren. Es kann jedoch auch genutzt werden, um eine Abtastung zur Qualitätskontrolle zu unterstützten. In einem vorbereiteten Schritt S20 wird eine Druckmessfolie, die matrixartig angeordnete Druckmesssensoren aufweist, an dem Karosserieelement angebracht. Dies erfolgt, indem die Druckmessfolie auf das Karosserieelement aufgelegt wird und anschließend durch eine Erzeugung von Unterdruck zwischen dem Karosserieelement und der Druckmessfolie bezüglich der Oberfläche des Karosserieelements fixiert wird.

In Schritt S21 wird ein Kalibrierelement an definierten Stellen des Karosserieelements auf die Druckmessfolie aufgesetzt und diese Kalibrierpunkte werden durch die Erfassungseinrichtung erfasst. Die Erfassung der Kalibrierpunkte ermöglicht im weiteren Verfahren die Transformation zwischen dem Koordinatensystem der Druckmessfolie und somit den Positionen der einzelnen Druckmesssensoren in ein bezüglich des Karosserieelements definiertes Koordinatensystem.

In Schritt S22 beginnt der Abtastvorgang, indem eine abtastende Person ihre Hand mit einem vorgegebenen Mindestdruck auf die Druckmessfolie und somit auf das Karosserieelement auflegt. Sobald ein vorgegebene Mindestdruck erfasst wird, wird eine Zeitmessung gestartet.

In den Schritten S23 bis S29 werden anschließend wiederholt für mehrere Messzeitpunkte Druckmesswerte erfasst, um eine anschließende Auswertung des Abtastvorgangs zu ermöglichen, und in bestimmten Abtastsituationen werden Hinweise an die abtastende Person ausgegeben. Hierzu werden in Schritt S23 zunächst die Druckmesswerte der einzelnen Druckmesssensoren ausgelesen. Zusätzlich wird aus den Druckmesswerten eine Positionsinformation ermittelt, die die momentane Position der Hand bezüglich des Karosserieelements beschreibt. Zunächst wird eine Position der Hand in dem Koordinatensystem der Druckmessfolie ermittelt, indem Ortsvektoren der Druckmesssensoren, an denen ein vorgegebener Mindestdruck ermittelt wird, gewichtet durch die jeweils gemessenen Druckmesswerte, gemittelt werden. Es wird somit die Position eines„Schwerpunkts" der Druckverteilung bestimmt. Mit Hilfe der in Schritt S21 erfassten Kalibrierpunkte erfolgt anschließend eine Koordinatentransformation in das Koordinatensystem des Karosserieelements, um die Positionsinformation bereitzustellen.

Im Schritt S24 und S25 werden räumliche und zeitliche Druckgradienten berechnet und mit Gradientengrenzwerten verglichen, wie zu den Schritten S4 und S5 in Fig. 1 erläutert. Wurde ermittelt, dass ein Gradientengrenzwert durch wenigstens einen Druckgradienten überschritten wurde, so wird in Schritt S26 die momentane Positionsinformation gespeichert, um eine Position eines möglichen Defekts zu kennzeichnen. Zudem kann je nach Einstellung der Abtastvorrichtung eine Rückmeldeinformation an den Benutzer ausgege- ben werden, dass der momentan abgetastete Bereich als ein Bereich erkannt wurde, der einen Oberflächendefekt aufweist. Dies ist insbesondere in frühen Trainingsphasen vorteilhaft, um Benutzer darauf hinzuweisen, wie sich ein Abtasten eines Oberflächendefekts anfühlt. Die Rückmeldeinformation wird als Signalton ausgegeben.

In Schritt S27 wird überprüft, ob alle erfassten Druckmesswerte unterhalb eines vorgegebenen Mindestdrucks liegen. Ist dies der Fall, so wird im Schritt S28 eine entsprechende Rückmeldeinformation an die Bedienperson ausgegeben. Da für eine zuverlässige Abtastung des Karosserieelements ein gewisser Mindestdruck erforderlich ist, sollen Bedienpersonen dazu trainiert werden, diesen während des Abtastvorgangs stets aufzubringen. Durch die Ausgabe einer Rückmeldeinformation, beispielsweise eines entsprechenden Warntons, erhält die abtastende Person unmittelbar eine Rückmeldung, wenn sie diese Anforderung nicht erfüllt.

In Schritt S29 wird überprüft, ob der Abtastvorgang beendet ist. Dies ist einerseits der Fall, wenn eine vorangehend vorgegebene Sollfläche vollständig abgetastet wurde, das heißt, wenn für jeden Bereich der Sollfläche wenigstens einmal ein Druck erfasst wurde, der oberhalb eines Mindestdrucks liegt, und andererseits, wenn eine vorgegebene Maximalzeit für die Abtastung überschritten ist. Ist beides nicht der Fall, so wird das Verfahren ab Schritt S23 fortgesetzt. Anderenfalls wird in Schritt S30 durch eine Ausgabeeinrichtung eine Rückmeldeinformation ausgegeben, die den Abtastvorgang betrifft. Diese umfasst, falls die Sollfläche vollständig abgetastet wurde, die benötigte Zeit, und anderenfalls den nicht abgetasteten Bereich der Sollfläche. Der nicht abgetastete Bereich kann vorzugsweise visuell dargestellt werden. Zudem kann ein Abtastmuster, das eine Bewegung der Hand während der Abtastung beschreibt, dargestellt werden oder es kann mit einem Sollmuster verglichen werden und Abweichungen davon können dargestellt werden. Auch eine Abtastgeschwindigkeit, insbesondere als Fläche pro Zeit, kann als Teil der Rückmeldeinformation ausgegeben werden. Ergänzend kann ein Abbild des Karosserieelements dargestellt werden, auf dem die durch die in Schritt S26 gespeicherten Positionsinformationen beschriebenen Positionen markiert sind, an denen ein Druckgradientengrenzwert überschritten wurde, womit diese Positionen vor-aussichtlich Oberflächendefekte aufweisen.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Abtastvorrichtung 9 zur Abtastung eines Karosserieelements 1. Als Karosserieelement 1 ist schematisch eine Fahrzeugtür dargestellt. Die Abtastvorrichtung 9 umfasst eine an dem Karosserieelement 1 angeordnete Druckmessfolie 2 mit matrixartig angeordneten, nicht gezeigten Druckmesssensoren zur ortsaufgelösten Erfassung von Druckmesswerten. Die Druckmessfolie 2 wird an dem Karosserieelement 1 angeordnet, indem sie um das Karosserieelement 1 gelegt wird, wonach über einen Pumpenschlauch 4 und eine nicht gezeigte Pumpeinrichtung ein Unterdruck zwischen der Autotür 1 und der Druckmessfolie 2 erzeugt wird, wonach die Druckmessfolie 2 durch ein Verschlusselement 5 luftdicht verschlossen wird, um den Unterdruck aufrecht zu erhalten.

Ein Abtasten erfolgt durch eine Hand einer abtastenden Person als Abtastelement 3. Nach dem Auflegen kontaktiert das Abtastelement 3 die Druckmessfolie 2 und somit indirekt das Karosserieelement 1 in einem Kontaktabschnitt 8. Während die Oberfläche des Karosserieelements 3 abgetastet wird, erfasst eine Erfassungseinrichtung 6 zu mehreren Messzeitpunkten jeweils die durch die Druckmesssensoren bereitgestellten Druckmesswerte und errechnet aus diesen, wie zu Fig. 2 erläutert, eine Positionsinformation. Nach einem Abtasten oder in bestimmten Abtastsituationen wird, wie ebenfalls zu Fig. 2 erläutert, eine Ausgabeeinrichtung 7, beispielsweise ein Lautsprecher oder ein Bildschirm, durch die Erfassungseinrichtung 6 angesteuert, um eine Rückmeldeinformation auszugeben.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Abtastvorrichtung zur Abtastung eines Karosserieelements. Die Abtastvorrichtung 10 unterscheidet sich von der in Fig. 3 gezeigten Abtastvorrichtung 9 dadurch, dass das Abtastelement 15 als ein Handschuh ausgebildet ist, an dessen Handfläche die Druckmessfolie 2 angeordnet ist. Daher ist es bei Nutzung der Abtastvorrichtung 10 nicht erforderlich, vor der Abtastung des Karosserieelements eine Druckmessfolie an diesem anzubringen. Das Abtastelement 15 ist derart aus- gebildet, dass ein Abtasten erfolgen kann, ohne dass eine Kabelverbindung zu weiteren Einrichtungen nötig ist. Hierzu umfasst das Abtastelement 15 eine Steuereinrichtung 13, die die Druckmesswerte von den Druckmesssensoren der Druckmessfolie 2 erfasst und über eine abtastelementseitige Kommunikationseinrichtung 12 an eine erfassungseinrichtungsseitige Kommunikationseinrichtung 14 drahtlos übermittelt. Um eine Position des Abtastelements zu erfassen, ist am Abtastelement 15 ein Abtastelementsensor vorgesehen. Dieser erfasst über mehrere nicht gezeigte Antennen Funksignale von mehreren im Bereich der Abtasteinrichtung 10 angeordneten Funksendern 16, 17 und bestimmt aus den relativen Laufzeiten der verschiedenen Sendesignale zu den verschiedenen Antennen eine Position und eine Orientierung des Abtastelements 15. Auch die Positionsinformation wird über die Kommunikationseinrichtungen 12, 14 an die Erfassungseinrichtung übertagen. Die weitere Durchführung der Abtastung sowie die Bereitstellung der Rückmeldeinformation erfolgt wie zu Fig. 2 und 3 erläutert.

Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Abtastvorrichtung, wobei die Abtastvorrichtung 27 zu einer automatisierten Abtastung des Karosserieelements, beispielsweise gemäß dem zu Fig. 1 erläuterten Verfahren, ausgebildet ist. Die Druckmessfolie 2 ist auf einem plattenförmigen Abtastelement 24 angeordnet, das einen festen Bereich 25 und eine darauf aufgebrachte elastische Schicht 26 aufweist. Das Abtastelement 24 ist durch mehrere Aktoren 18, 19, 20, 21 , 22, 23 bewegbar, die durch die Erfassungseinrichtung 6 zur Bewegung des Abtastelements 24 entlang eines Abtastpfades angesteuert werden. Durch die Aktoren 18, 19, 20, 21 , 22, 23 und die gezeigte Mechanik wird ein Sechs-Achs-Roboter gebildet, der eine Bewegung und Rotation des Abtastelements 24 in jeweils drei Dimensionen ermöglicht. Der Abtastvorgang erfolgt wie zu Fig. 1 erläutert, wobei während oder nach dem Abtastvorgang durch die Ausgabeeinrichtung 7 die dort erläuterte Rückmeldeinformation ausgegeben werden kann.