DE102022112524A1

DE102022112524A1 - Analysevorrichtung zur Zustandsüberwachung eines Schutzglases einer Fertigungsanlage und Fertigungsanlage für ein additives Fertigungsverfahren

Info

Publication number: DE102022112524A1
Application number: DE102022112524.6A
Authority: DE
Inventors: Hermann Sturzebecher; Christian Tenbrock
Original assignee: Dmg Mori Additive GmbH
Current assignee: Dmg Mori Additive GmbH
Priority date: 2022-05-18
Filing date: 2022-05-18
Publication date: 2023-11-23
Also published as: WO2023222251A1; CN117693677A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatisierbare und in eine auf optische Wechselwirkung basierende Fertigungsanlage 1, insbesondere eine Fertigungsanlage 1 zum selektiven Laserschmelzen („Selective Laser Melting“, SLM), integrierbare Analysevorrichtung D, in der, durch optische Erfassung und Analyse einer der Fertigungsanlage zugeordneten Objektebene, der Zustand, genauer, der Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungszustand, eines oder mehrerer in der Fertigungsanlage 1 implementierter Schutzgläser 10 bestimmt wird. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Erfindung ein Fertigungssystem zur automatisierten Fertigung von Werkstücken 26 durch Bestrahlung eines zu verarbeitenden Werkstoffes 18, welches, mithilfe von Signalaustauschen zwischen der zuvor genannten Fertigungsanlage 1 und der in dieser integrierten Analysevorrichtung D, eine kontinuierliche Beurteilung des Zustands und der Lebensdauer des zum Schutz von empfindlichen Optiken implementierten Schutzglases 10 ermöglicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatisierbare und auf optischer Wechselwirkung basierende Fertigungsanlage, insbesondere eine Fertigungsanlage zum selektiven Laserschmelzen („Selective Laser Melting“, SLM), und eine integrierbare Analysevorrichtung, in der durch optische Erfassung und Analyse einer der Fertigungsanlage zugeordneten Objektebene der Verschmutzungs- , Beschädigungs- und/oder Alterungszustand eines oder mehrerer in der Fertigungsanlage integrierten Schutzgläser bestimmt wird. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Fertigungssystem zur automatisierten Fertigung von Werkstücken durch Bestrahlung eines zu verarbeitenden Werkstoffes, welches mithilfe von Signalaustauschen zwischen der integrierten Analysevorrichtung eine Beurteilung des Zustands und/oder der Lebensdauer des Schutzglases ermöglicht.
Hintergrund der Erfindung
Aufgrund zunehmend komplexer werdender Arbeitsprozesse und der daraus entstehenden Anforderung möglichst präzise, automatisiert und großflächig fertigen zu können, hat sich die Produktion und Bearbeitung von Werkstücken auf Basis von optischen Wechselwirkungsprozessen etabliert.
Gattungsgemäß aus dem Stand der Technik bekannte und auf optischer Wechselwirkung basierende Fertigungsanlagen, wie etwa Laser-induzierte und/oder auf additiven Fertigungsschritten basierende Fertigungsanlagen, wie etwa dem selektiven Laserschmelzen, umfassen hierbei zumeist ein oder mehrere Hoch-Intensitätslichtquellen, welche mit einer Mehrzahl von feinjustierten und über ein Computersystem automatisiert ansteuerbaren, optischen Elementen (Linsen, Spiegel, Filter etc.) gekoppelt werden und es somit erlauben, durch Erzeugen eines verdichteten und auf einen bestimmten Fertigungspunkt fokussierten Lichtstrahls, plastisch auf ein gesuchtes Werkstück oder einen gesuchten Werkstoff einzuwirken.
Beispielhaft besitzt eine Fertigungsanlage nach dem selektiven Laserschmelzverfahren zumindest eine Laserlichtquelle, welche mittels Softwaregestützter Optik, einen gebündelten Laserstrahl auf pulverförmige Schichten von zu verarbeitenden Werkstoffen fokussieren und so, durch lokale, schichtweise miteinander verbindbare Verschmelzungen, einen äußerst effektiven, dreidimensionalen Fertigungsprozess erzeugen kann.
Trotz stetiger Weiterentwicklung solcher Fertigungsanlagen, tritt jedoch in den meisten solcher Systeme weiterhin das Problem auf, dass aufgrund von während des Fertigungsprozesses entstehenden Verschmutzungen oder Bearbeitungsrückständen, die zur Weiterleitung des optischen Bearbeitungsstrahls benötigten Komponenten verunreinigt oder gar beschädigt werden können, wodurch es bei anhaltenden Fertigungsprozessen zu einer Verminderung der Belichtungspräzision und folglich zu einer Qualitätsminderung des zu erstellenden Werkstücks kommt. So besitzen solche Fertigungsanlagen beispielsweise zumindest ein (bspw. lichtdurchlässiges) Schutzglas, welches zum Schutz der optischen Elemente zwischen die lichtleitende Optik bzw. der Lichtquelle und einer zur Fertigung des Werkstücks genutzten Bearbeitungsstelle positioniert wird und somit unweigerlich mit den genannten Prozessemissionen in Berührung kommen kann. Eine Verschmutzung oder Beschädigung des Schutzglases birgt hierbei jedoch vielerlei Problematiken: Zum einen können Trübungen des Schutzglases entstehen welche den Lichtweg nachteilig beeinflussen, sodass die Intensität des bearbeitenden Lichtstrahls bspw. abnimmt. Zudem ist es jedoch auch möglich, dass einzelne an Verschmutzungs- oder Beschädigungsarealen auftretende Lichtstreuungen zu einer Verschiebung des Strahlenprofils führen können, wodurch nicht nur Qualitätsschwankungen innerhalb der Produktionslinie erkennbar werden, sondern auch, die so abgelenkte bzw. absorbierte Energie der Lichtquelle weitere Beschädigungen (z.B. Aufschmelzungen, Brüchen oder Rissen) innerhalb des Schutzglases generiert. Entsprechend ist es kritisch für optische Fertigungsanlagen, eine möglichst präzise Analyse zur Identifikation von etwaig abnormalen Zuständen, wie etwa Verschmutzungs- und Beschädigungszuständen, zu entwickeln, welche sowohl in der Lage ist, bereits innerhalb bestehender Fertigungsprozesse eine Beurteilung des Verschmutzungs- bzw. Beschädigungsmaßes eines in der Fertigungsanlage implementierten Schutzglases zu ermöglichen, als auch diesen Beurteilungsmechanismus möglichst nicht-invasiv und effizient in die Fertigungsanlage zu integrieren.
Die DE 102014203798 betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Verschmutzungs- und/oder Beschädigungszustands an einem Schutzglas eines an einem Roboter befestigten Laserbearbeitungskopfs, wozu der Roboter den Laserbearbeitungskopf in das Sichtfeld einer ortsfest installierten Kameraeinrichtung bewegt.
Bekannte Verfahren und Vorrichtungen besitzen jedoch das Problem, dass aufgrund der lediglich passiven Messtechniken (die Verfahren vermessen die von „Verunreinigungen“ ausgehenden Effekte, nicht jedoch die Verunreinigung selbst) keine direkte Aussage über den Verschmutzungsgrad eines genutzten Schutzglases gemacht werden kann, sondern lediglich optische, und somit auch durch andere Quellen (Verbiegungen, Alterungsprozesse innerhalb des Materials) beeinflussbare Eigenschaften des Schutzglases identifiziert werden. Darüber hinaus sind bekannte Vorrichtungen weder in der Lage Verschmutzungsanreicherungen ortsaufgelöst zu lokalisieren (da das vermessene Streulicht potentiell aus jedem Bereich des belichteten Areals hervorkommen kann), noch sinnvoll in bereits bestehende Fertigungsanlagen integriert zu werden, da etwaige Streulichtmessungen eine speziell hierfür ausgerichtete Anlagengeometrie bedingen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine optimierte Fertigungsanlage zur additiven Fertigung bereitzustellen mit der eine verbesserte Herstellungsqualität erreicht werden kann. Zudem ist es eine Aufgabe eine integrierbare Analysevorrichtung bereitzustellen mit der ein Status der Fertigungsanlage effizient überwacht werden kann und ein Fertigungsverfahren zum optimierten Herstellen von Werkstücken mittels additiver Fertigung. Eine weitere Aufgabe ist es die genannten Probleme des Stands der Technik zu beheben und insbesondere eine Analysevorrichtung zur Detektion von Zuständen, insbesondere Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungszuständen, an einem oder mehrerer Schutzgläser einer auf optischen Wechselwirkungen basierenden Fertigungsanlage bereitzustellen, welche selbst lokale Zustandsänderungen, wie etwa einzelne Verschmutzungs- und/oder Beschädigungsstrukturen, erfassen und somit die Bewertung von Verschmutzungs-, Beschädigungs oder Alterungsgraden noch präziser und effektiver gestalten kann. Zudem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine möglichst einfach in den Prozessablauf bestehender Fertigungsanlagen zu integrierende Analysevorrichtung bereitzustellen, welche sowohl die durch die Zustandslokalisierung erhaltenen Zusatzinformationen zur Bestimmung von vordefinierten Bewertungsparametern nutzen, als diese auch zur Überwachung und Prognoseerstellung von eventuellen Reinigungs- und/oder Austauschzeiten eines Schutzglases verwenden kann.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe werden die Merkmale der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Die Analysevorrichtung der vorliegenden Erfindung kann dabei vorzugsweise zumindest eine optische Sensorvorrichtung zur Erfassung einer der dem Schutzglas bzw. den Schutzgläsern der Fertigungsanlage zugehörigen, d.h. direkt an dem Schutzglas liegenden Objektebene, sowie eine Belichtungsvorrichtung zur Belichtung der (im bevorzugten Fall von der Sensorvorrichtung erfassten) Objektebene umfassen, welche bevorzugt eingerichtet sind, bestehende Schutzglaszustände anhand der Belichtungsvorrichtung, speziell durch Belichtung von an einem Schutzglas auftretenden Strukturen, wie etwa Verschmutzungs-, Beschädigungs- oder Alterungsstrukturen (z.B. Verschmutzungen: Prozessnebenprodukte wie Schmauchpartikel, Schmelzen, aber auch Rückstände unsachgemäßer Reinigungen wie etwa Schlieren, Fasern und/oder (Staub-)Partikel; Beschädigungen: Kratzer, Abplatzungen, Einbrände oder beschädigte Beschichtungen und Alterungserscheinungen wie z.B. Ausbleichungen innerhalb des Schutzglases), für die oben genannte optische Sensorvorrichtung aufzudecken und die genannten Strukturen entsprechend mithilfe der optischen Sensorvorrichtung zu lokalisieren. Die vorliegende Analysevorrichtung bildet somit bevorzugt ein zumindest zweiteiliges Vorrichtungssystem, das mithilfe der ersten Vorrichtung (der optischen Sensorvorrichtung) in der Lage ist, an einem oder mehreren Schutzgläsern befindliche abnormale Zustände, wie beispielsweise Verunreinigungen und Beschädigungen, direkt und räumlich-aufgelöst zu identifizieren, wohingegen die zweite Vorrichtung (die Belichtungsvorrichtung) eine auf die optische Sensorvorrichtung ausgelegte, möglichst präzise und einheitliche Sichtbarmachung der oben genannten Strukturen sicherstellt. Folglich ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, eine Analysevorrichtung bereit zu stellen, welche den Zustand eines oder mehrerer Schutzgläser nicht durch gegebene optische (und somit beeinflussbare) Sekundäreffekte, sondern insbesondere durch die direkte Identifikation einzelner, auf dem Schutzglas aufzufindender Körper und/oder Fehlbildungen bestimmen kann, wodurch ein weitaus präziserer und fehlerunanfälligerer Erfassungsmechanismus realisiert wird.
Mögliche alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können zudem auch insbesondere fortgehende Vereinfachungen der oben genannten Analysevorrichtung beinhalten. So kann es beispielsweise gleichermaßen möglich sein, dass, neben oder anstelle der zuvor beschriebenen Belichtungsvorrichtung, auch eine externe Belichtungsquelle, beispielsweise ein innerhalb der entsprechenden Fertigungsanlage integriertes Bauraumlicht, genutzt werden kann, um etwaige Anomalien des genannten Schutzglases aufzudecken, wodurch insbesondere eine noch kompaktere und somit einfacher in eine Fertigungsanlage zu integrierende Analysevorrichtung bereitgestellt werden kann. Entsprechend kann die Analysevorrichtung, in einem weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel, beispielsweise auch zumindest derartig ausgestaltet sein, dass diese lediglich die oben genannte Sensorvorrichtung, nicht jedoch die Belichtungsvorrichtung, umfasst und den Zustand des zu beurteilenden Schutzglases, z.B. aufgrund der extern bzw. anderweitig generierten Belichtung, allein durch diese Sensorvorrichtung analysieren kann.
Die optische Sensorvorrichtung selbst kann dabei vorzugsweise zumindest einen optischen Sensor, wie etwa eine Photodiode, einen CCD-Sensor, einen CMOS-Sensor, oder ein mit einem optischen Sensor verbundenes Sensorsystem umfassen, welcher zur Erfassung der oben genannten, zum Schutzglas/ Schutzgläsern gehörigen Objektebene mit entsprechend ansteuerbarer Optik, wie etwa Fokus- oder Streulinsen, Spiegeln oder optischen Filtern gekoppelt sein kann und somit in der Lage ist, abhängig von den optischen Eigenschaften der oben genannten Elemente, sich auf zumindest einen beliebigen, dreidimensionalen Punkt innerhalb des gegebenen und zu vermessenden Systems zu fokussieren. Entsprechend kann in einem bevorzugten Fall das Erfassen der zuvor beschriebenen Objektebene auch zumindest als Signaldetektion verstanden werden, in welchem ein von der Fokusebene der optischen Sensorvorrichtung ausgehendes Signal an den jeweiligen Sensor (Bildebene) geführt und somit in weiteren Prozessschritten identifiziert und ausgewertet werden kann.
Auf diesen Eigenschaften basierend kann die optische Sensorvorrichtung entsprechend insbesondere eingerichtet sein, aus den oben genannten Signalen eine zumindest eindimensionale Abbildung der jeweilig erfassten Objektebene zu generieren. In einem besonders bevorzugten Fall kann der optische Sensor der optischen Sensorvorrichtung dabei insbesondere auch als bildgebender Sensor ausgebildet sein, etwa durch Implementierung eines auf einer Ein- oder Mehrzahl von Pixeln basierenden Sensors und/oder eines gekoppelten, scanfähigen Linsensystems, sodass ein jeder Punkt der durch die optische Sensorvorrichtung erfassten Objektebene als Element eines räumlich aufgelösten, zumindest eindimensionalen, in besonders bevorzugten Fällen jedoch vor allem zweidimensionalen Bildes identifiziert werden kann. Folgend ist es mithilfe der optischen Sensorvorrichtung möglich, je nach gewählter Orientierung der implementierten Optiken, eine vorzugsweise beliebige mit einem oder mehreren Schutzgläsern zusammenhängende Ebene (Objektebene) zu fokussieren und ortsaufgelöst als ein bzw. zweidimensionale, signalabhängige Abbildung wiederzugeben.
Um hierdurch eine möglichst genaue Identifikation bestehender, auf den Schutzgläsern aufzufindender Strukturen, wie etwa den oben genannten Verschmutzungs- Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen zu gewährleisten, kann die zuvor genannte Objektebene der Sensorvorrichtung zudem vorzugsweise zur genauen Beurteilung des Zustandes eines Schutzglases parallel und auf Höhe der verunreinigten Optikoberfläche (insbesondere einer Schutzglasaußenfläche die dem Prozessbereich zugewandt ist) positioniert werden, wodurch eine in Hinblick auf die Partikelidentifikation maximale Abbildungsschärfe realisiert werden kann. Alternativ kann es gleichermaßen jedoch auch möglich sein, mehrere, beispielsweise in verschiedenen Höhenlagen oder in verschiedenen Querschnittsachsen des Schutzglases liegende, Objektebenen zu definieren, welche durch vorzugsweise automatische Ansteuerung der in der Sensorvorrichtung befindlichen optischen Elemente, bevorzugt nacheinander, angefahren und somit zur Generierung weiterer Messdaten genutzt werden können.
Demnach kann beispielsweise, neben den oben genannten, zweidimensionalen Abbildungen der auf einem Schutzglas befindlichen Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen, auch vorzugsweise eine auf mehrere Abbildungsebenen basierende, drei-dimensionale Darstellung der in den erfassten Objektebenen liegenden Elemente erzeugt werden, welche zusätzliche Informationen, wie etwa Form oder Höhe der sich auf einem Schutzglas anhäufenden Strukturen, ermöglicht. Gleichermaßen kann die optische Sensorvorrichtung vorzugsweise auch eingerichtet sein, um insbesondere eine maximale Auflösung innerhalb der einzelnen durch die Sensorvorrichtung erzeugten Abbildungen zu erlauben, lediglich einzelne, lokale Areale innerhalb einer bestimmten Ebene zu erfassen, wodurch beispielsweise in auf Pixelsensoren basierende Sensorvorrichtungen, die Pixel-zu-Bildrate beliebig erhöht werden kann. Zu diesem Zweck kann die Sensorvorrichtung zudem vorzugsweise auch mit weiteren bildverbessernden Mechanismen, wie etwa einem Autofokus, dichroiden oder auf bestimmten Wellenlängen definierten Filtern bzw. auf Software basierenden Bildbearbeitungsprozessen ausgestattet sein, welche die Schärfe und den Informationsgehalt der aufgenommenen Abbildungen sowohl während, als auch nach dem Aufnahmeprozess vorzugsweise automatisch justieren und somit eine optimale Erfassung des Verschmutzungszustandes ermöglichen.
Das von der optischen Sensorvorrichtung zu detektierende Signal kann dabei, wie bereits oben genannt, vorzugsweise durch Belichtung zumindest der zu erfassenden Objektebene durch die gleichermaßen in der Analysevorrichtung implementierten Belichtungsvorrichtung oder aber einer externen Belichtungsquelle erzeugt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Belichtungsvorrichtung hierzu in einem vordefinierten Einfallswinkel, mono- oder multichromatisches Licht auf ein zu analysierendes Schutzglas bzw. die dem Schutzglas zugehörige Objektebene senden, wobei durch die Wechselwirkung des durch die Belichtungsvorrichtung eingestrahlten Lichts mit den an dem Schutzglas haftenden Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen ein von letztgenannten Strukturen abhängiges Signalfeld erzeugt werden kann.
So kann in einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel die Belichtungsvorrichtung ferner vorzugsweise insbesondere als eine in Bezug auf die zuvor beschriebene Sensorvorrichtung orientierte Auflichtquelle angeordnet sein. Entsprechend ist die Belichtungsvorrichtung in diesem Fall eingerichtet, das zur Beleuchtung zumindest eines Schutzglases generierte Licht von der zur optischen Sensorvorrichtung zugewandten Seite des Schutzglases zu erzeugen und auf das Schutzglas treffen zu lassen, sodass, bei einer vollständig sauberen bzw. fehlerfreien Oberfläche des Schutzglases, die von der Belichtungsvorrichtung ausgehende Belichtung vollständig, d.h. im Wesentlichen ohne eine Reflektion durch das Schutzglas hindurchgelangen und somit nicht auf die optische Sensorvorrichtung auftreffen kann. Diesem Aufbau zugrundeliegend kann entsprechend, als Sensorsignal dieses Ausführungsbeispiels, beispielsweise das durch die jeweiligen Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen erzeugte Streulicht genutzt werden, um die Strukturen, und somit den Verschmutzungs- bzw. Beschädigungs- oder Alterungszustand des Schutzglases, effizient und lokalisiert zu identifizieren, da etwaiges von der Belichtungsvorrichtung (natürlich) ausgehendes Licht effektiv von der optischen Sensorvorrichtung ferngehalten werden kann. Folglich sieht der Detektionsprozess der Analysevorrichtung in dieser Ausführungsform der Belichtungsvorrichtung vor, eine durch die Belichtungsvorrichtung zunächst möglichst homogene Ausleuchtung der durch die optische Sensorvorrichtung zu erfassenden Objektebene bzw. des zur Objektebene gehörenden zumindest einen Schutzglases zu erzeugen und die so an den Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen des Schutzglases erzeugten Streuungsmuster zur Lokalisierung der einzelnen Strukturen an der Sensorvorrichtung zu detektieren.
Zur Verbesserung des genannten Prozesses kann die Belichtungsvorrichtung hierbei, zusätzlich zu einer für die Belichtung benötigten Belichtungslichtquelle, wie etwa einer LED, einem Lichtdiodensystem oder einem Laser, auch weitere Elemente, wie beispielsweise zusätzliche Polarisations-, Intensitäts- oder Farbfilter, Fokus- und Streulinsen oder etwa zur Strahlenhomogenisierung geeignete Kondensoren (z.B. Wabenkondensoren) umfassen, welche vorzugsweise mit der Belichtungslichtquelle gekoppelt und sowohl manuell als auch automatisiert ansteuerbar vorliegen können. Entsprechend können in einem bevorzugten Fall die optischen Elemente der optischen Sensorvorrichtung und der Belichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung auch aufeinander abgestimmt agieren und, je nach ausgewählten Einstellungen innerhalb der einen Vorrichtung eine automatische Anpassung der Elemente der anderen Vorrichtung bewirken. Beispielhaft kann die Belichtungsvorrichtung eingerichtet sein, die von der Belichtungslichtquelle erzeugte Lichtintensität, beispielsweise abhängig von externen Parametern, zu verändern oder deren spektrale Bandbreite durch Einführung weiterer Filter anzupassen, wodurch gleichermaßen in der optischen Sensorvorrichtung befindliche Filter- bzw. optische Elemente zur verbesserten Analyse automatisiert hinzugefügt oder entnommen werden.
Zur weiteren Verbesserung der Belichtungsqualität kann die Belichtungsvorrichtung zudem eingerichtet sein, die Ausleuchtung der von der optischen Sensorvorrichtung erfassten Objektebene auch kontinuierlich oder auch impulsartig durchzuführen oder den zur Beleuchtung genutzten Einfallswinkels des Lichts zumindest durch mechanische Reorientierung der Belichtungsvorrichtung effizient anzupassen. Gleichermaßen können auch mehrere Belichtungslichtquellen bzw. mit dieser gekoppelten optischen Elemente vorgesehen sein oder, äquivalent zur optischen Sensorvorrichtung, nur vordefinierte Teilflächen der erfassten Objektebene durch die Belichtungsvorrichtung beleuchtet werden, wodurch insbesondere hohe Belichtungsintensitäten ermöglicht werden.
Weitere Ausführungsformen der Belichtungsvorrichtung können zudem vorzugsweise auch die Verwendung von anderen Belichtungsarten umfassen. Beispielsweise kann die Belichtungsvorrichtung in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform auch eingerichtet sein, entgegen des Auflichtprozesses der oben genannten ersten Ausführungsform, eine zur Detektion der Verunreinigungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen zu nutzende Durchlichtbeleuchtung zu realisieren. Zu diesem Zweck kann die Belichtungsvorrichtung beispielsweise, in einem besonders bevorzugten Fall, zumindest, auf der von der optischen Sensorvorrichtung abgewandten Seite des zu erfassenden zumindest einen Schutzglases (und beabstandet zum Schutzglas) angebracht sein, sodass die durch die Belichtungsvorrichtung erzeugte Schutzglasausleuchtung im fehler- bzw. verunreinigungsfreien Zustand des Schutzglases sowohl an das Schutzglas gelangt und dieses reflexionsfrei durchleuchtet, als auch auf die einzelnen Pixel der hinter dem Schutzglas liegenden Sensorvorrichtung trifft.
Entsprechend ist es in dieser Ausführungsform gleichermaßen möglich, einzelne Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen auf einen oder mehreren Schutzgläsern zu erkennen, indem in diesem Fall nicht das von den Strukturen ausgehende Streulicht, sondern, vice versa, der durch die Streuung des Durchlichts an den Strukturen verursachte Intensitätsverlust des an der Sensorvorrichtung ankommenden Lichtes lokalisiert werden kann. Folglich können sich die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Belichtungsvorrichtung neben der Positionierung der Belichtungsvorrichtung per se, insbesondere dadurch unterscheiden, dass sich die in der ersten Ausführungsform zu detektierenden Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen in der durch die optische Sensorvorrichtung generierten Abbildung als Geometrien mit, im Vergleich zur erfassten Hintergrundstrahlung, weitaus höherer Intensität äußern, wohingegen der erfasste Abbildungshintergrund der zweiten Ausführungsform aufgrund der zusätzlich detektierten Durchlichtbeleuchtung generell starke Signale aufweist, an vermeintlichen Strukturstellen jedoch eine wesentliche Signalminderung aufzeigt. Somit kann durch beide der vorgenannten Ausführungsformen eine effiziente und gleichzeitig präzise Methodik zur ortsaufgelösten Identifikation etwaiger Schutzglaszustände realisiert werden, welche im Weiteren sowohl präferierte Vorrichtungspositionen als auch zu nutzende Belichtungstypen berücksichtigen kann.
Weitere Ausführungsformen der oben genannten Belichtungsvorrichtung können zudem vorzugsweise auch eine Kombination der zuvor genannten Belichtungsarten aufweisen, etwa durch Einbringung von Lichtquellen in einem in Bezug auf die Position der optischen Sensorvorrichtung vor und hinter dem Schutzglas gelegenen Raum, der Anbringung der Belichtungsvorrichtung direkt an der optischen Sensorvorrichtung oder aber gar dem Weglassen der Belichtungsvorrichtung und der Belichtung des Schutzglases allein durch externe Belichtungsquellen, wie etwa einem innerhalb der zugeordneten Fertigungsanlage vorliegenden Baumraumlicht, wodurch insbesondere eine äußerst kompakte Form der Analysevorrichtung generiert werden kann. In einer weiteren, als dritte zu identifizierende Ausführungsform, kann die Belichtungsvorrichtung zudem bevorzugt auch seitlich einer zu erfassenden Schutzglasoberfläche angebracht sein (insbesondere seitlich als an der schmalen Seite des jeweiligen Schutzglases angeordnete LEDs oder ringförmig angeordnete LEDs), sodass sich, im Vergleich zu den zuvor genannten Fällen, eine radiale Belichtung, das heißt, eine Belichtung von der Außenseite eines Schutzglases zu dessen Zentrum, realisieren lässt. Letztere ermöglicht es dabei eine insbesondere seitliche Bestrahlung der zu analysierenden Schutzglasstrukturen zu erzeugen, wodurch sich weitere vorteilhafte Effekte für die durch die optische Sensorvorrichtung durchzuführenden Erfassungsprozesse ergeben.
Entsprechend ist es ersichtlich, dass sich durch den mithilfe der vorliegenden Analysevorrichtung zu erzeugenden Erfassungsmechanismus eine effektive und gleichzeitig präzisere Analyse der auf zumindest einem Schutzglas bestehenden Zustände realisieren lässt. Darüber hinaus ist zu beachten, dass die oben genannte simple und lediglich aus einem bzw. zwei Vorrichtungselementen (die optische Sensorvorrichtung und (optional) die Belichtungsvorrichtung) bestehende Gestaltungsform der vorliegenden Analysevorrichtung eine weitaus flexiblere Anpassung an die jeweiligen, innerhalb verschiedener Fertigungsanlagen vorkommenden Bedingungen erlaubt.
So kann beispielsweise, aufgrund der direkten (und somit von etwaigen in den Fertigungsanlagen eingebrachten Elementen unabhängigen) Analyse des zumindest einen Schutzglases durch die Sensorvorrichtung, die Analysevorrichtung der vorliegenden Erfindung in einem bevorzugten Fall auch als eine in bereits bestehende Fertigungsanlagen integrierbare Analyseeinheit ausgestaltet sein, wodurch insbesondere der technische Mehrwert der vorliegenden Erfindung noch einmal gesteigert wird.
Infolgedessen kann es in der vorliegenden Erfindung auch vorzugsweise möglich sein, die zuvor beschriebenen Vorrichtungselemente der Analysevorrichtung insbesondere störungsfrei in den Aufbau einer jeweiligen auf optische Wechselwirkungen basierenden Fertigungsanlage einzubringen.
Zu diesem Zweck kann die Analysevorrichtung bevorzugt konfiguriert sein, zumindest entlang des durch die fertigende Lichtquelle entstehenden Lichtweges der Fertigungsanlage integriert bzw. positioniert zu werden, sodass nicht nur eine möglichst kurze Erfassungsdistanz zwischen der oben genannten optischen Sensorvorrichtung und dem zumindest einen zu analysierenden Schutzglas aufgebaut werden kann, sondern gleichermaßen auch entsprechende, in der Fertigungsanlage bestehende Freiräume für die Integration der jeweiligen Vorrichtungselemente nutzbar gemacht werden können. So bestehen beispielsweise, bedingt durch die optischen Eigenschaften und dem so entstehenden Arbeitsabständen der den Lichtweg definierenden optischen Fertigungselemente in auf optischen Wechselwirkungen basierenden Fertigungsanlagen Aussparungen, welche lediglich zur Strahlenmanipulation (Fokussierung, Streuung, Aufweitung etc.) des für die Fertigung genutzten Lichtstrahls verwendet werden und somit potentiell zur Integration weiterer Vorrichtungen genutzt werden können. Entsprechend kann die Analysevorrichtung der vorliegenden Erfindung in einem besonders bevorzugten Fall insbesondere eingerichtet sein, eben solche Freiräume innerhalb einer Fertigungsanlage zu nutzen und ihre bestehenden Vorrichtungselemente, zumindest jedoch die optische Sensorvorrichtung, zur effizienten und für den Fertigungsprozess unschädlichen Integration in diese Freiräume einzubringen. Folglich ergeben sich durch die oben genannte Positionierung die Vorteile, dass die optische Sensorvorrichtung nicht nur besonders platzsparend, sondern gleichermaßen auch von den üblichen Fertigungsprozessen insbesondere unabhängig angeordnet werden kann, wodurch erstere, zumindest zusätzlich, effektiv vor etwaigen Verschmutzungen und/oder Beschädigungen geschützt werden kann.
Infolgedessen kann, in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel, die optische Sensorvorrichtung der vorliegenden Analysevorrichtung konfiguriert sein, zur effizienten Integration der Analysevorrichtung in die Fertigungsanlage, zumindest zwischen der Lichtquelle und dem Schutzglas der Fertigungsanlage angeordnet zu werden, sodass die entlang des Lichtweges der Fertigungsanlage bestehenden Freiräume effektiv genutzt werden können.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die optische Sensorvorrichtung hierzu vorzugsweise konfiguriert sein, zumindest zwischen der Lichtquelle und den zur Modifizierung des fertigenden Lichtstrahls eingerichteten optischen Fertigungselementen der Fertigungsanlage integriert zu werden, wodurch insbesondere die zwischen den optischen Fertigungselementen bestehenden Freiräume effektiv genutzt werden können. Gleichermaßen kann es in diesem Fall auch vorzugsweise möglich sein, dass die optische Sensorvorrichtung, beispielsweise durch die Implementierung zusätzlicher Spiegelachsen, in den Lichtweg der optischen Fertigungselemente integriert werden kann, sodass sich ebenso bereits bestehende Anteile der Fertigungsanlage effektiv für die durch die Sensorvorrichtung ermöglichte Erfassung des Schutzglases bzw. der Schutzglas zugehörigen Objektebene nutzen lassen.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die optische Sensorvorrichtung zudem auch konfiguriert sein, insbesondere zwischen den oben genannten optischen Fertigungselementen und dem zumindest einen Schutzglas der Fertigungsanlage angeordnet zu werden. Entsprechend kann die optische Sensorvorrichtung hierbei vorzugsweise eingerichtet sein, in dem zur letztendlichen Fokussierung des fertigenden Lichtstrahls auf den zu fertigenden Werkstoff genutzten Freiraum der Fertigungsanlage positioniert zu werden, was es der Sensorvorrichtung bevorzugt ermöglicht, das zu analysierende Schutzglas direkt, d.h. ohne Zuhilfenahme weiterer innerhalb der Fertigungsanlage bestehender Optiken, zu erfassen. Insofern besitzt die Sensorvorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel insbesondere den Vorteil, durch direkte Vermessung des einen bzw. mehrerer Schutzgläser eine gleichermaßen präzise, wie auch unabhängige Erfassung potentieller Schutzglaszustände zu realisieren.
Die Belichtungsvorrichtung der vorliegenden Analysevorrichtung kann ferner, wie bereits oben genannt, ebenso konfiguriert sein, in eine der zuvor beschriebenen Positionen bzw. Freiräume der Fertigungsanlage angeordnet zu werden. Vorzugsweise kann es hierbei vorgesehen sein, die Belichtungsvorrichtung insbesondere in einen mit der Sensorvorrichtung gemeinsam zu besetzenden Freiraum zu positionieren, sodass die Analysevorrichtung als Ganzes, d.h. als ein physisch zu identifizierendes Objekt, in die Fertigungsanlage integriert werden kann.
Die genaue Positionierung der entsprechenden Vorrichtungselemente der vorliegenden Analysevorrichtung kann indes, um die Funktionalität in verschiedenen Fertigungsanlagen zu gewährleisten, je nach Aufbau der zu bestückenden Fertigungsanlage angepasst werden, und kann zu diesem Zweck durch weitere, vorzugsweise mechanische und an den Vorrichtungselementen angebrachte Strukturen, wie etwa verstellbare Federn, Schienen oder Winkelmechanismen, durch Verschiebung und Reorientierung der Vorrichtungselemente realisiert werden. Um gleichermaßen eine möglichst hohe Sicherheit und Erfassungsqualität zu gewährleisten, können die zuvor beschriebenen Vorrichtungselemente zudem vorzugsweise zusätzlich auch an einer fest installierten und bevorzugt verschiebungsfreien Konstruktion, wie beispielsweise einer Gerüststruktur, angebracht sein, sodass etwaige auf die Analysevorrichtung einwirkenden und deren Prozessqualität schmälernden Einflüssen auf ein Minimum reduziert werden können.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Analysevorrichtung darüber hinaus auch zu diesem Zweck zumindest ein eigenständiges Schutzgehäuse umfassen, in welchem die optische Sensorvorrichtung und/oder die Belichtungsvorrichtung eingebracht sein können und letztere gleichermaßen vor etwaigen in der Fertigungsanlage auftretenden Prozessemissionen, wie etwa Staub, Schmauch oder Werkstoffresten, schützt. Entsprechend kann das oben genannte Schutzgehäuse vorzugsweise eingerichtet sein, die zuvor beschriebenen Vorrichtungselemente zumindest seitlich, in besonders bevorzugten Ausführungsformen jedoch auch vollständig, d.h. von allen Seiten, zu umschließen, sodass durch das Schutzgehäuse ein vorzugsweise inerter Raum geschaffen werden kann.
Die Ermittlung des jeweiligen Zustandes des durch die Analysevorrichtung zu untersuchenden Schutzglases bzw. der Schutzgläser kann indes vorzugsweise durch Auswertung der durch die optischen Sensorvorrichtung generierten Informationen, wie etwa den Signalwerten bzw. den Intensitätswerten der bereits oben genannten Abbildung der jeweils erfassten und dem Schutzglas zugehörigen Objektebene, ermöglicht werden.
Insofern kann die Analysevorrichtung vorzugsweise eingerichtet sein, die zuvor beschriebenen Informationen zunächst zumindest als digitale Informationsdateien an eine vorgesehene und mit der Sensorvorrichtung verbundene Speichervorrichtung zu übergeben, in welcher diese permanent oder für einen vordefinierten Zeitraum gespeichert und somit für weitere Auswertungsprozesse bereitgestellt werden können. Die Verbindung zwischen der Sensorvorrichtung und der Speichervorrichtung kann dabei über eine physische Verbindung, wie etwa ein Kabel oder eine direkte Integration der Speichervorrichtung, beispielsweise als integrierter Speicherchip oder Festplatte, oder aber auch durch drahtlose Kommunikation, wie etwa Bluetooth, W-LAN oder Infrarotsignalen, erfolgen, sodass, je nach ausgewählter Ausführungsform, zu jeder Zeit ein äußerst effizienter Datentransfer ermöglicht werden kann.
Zur weiteren Auswertung der so gespeicherten Informationsdateien kann die Analysevorrichtung daraufhin, in einer ersten Ausführungsform, eingerichtet sein, vordefinierte Bestandteile derzeitiger oder in der Vergangenheit erfasster bzw. bearbeiteter Informationen an eine bevorzugt optische Ausgabeeinheit, wie beispielsweise einen an der Fertigungsanlage bestehenden Bildschirm, zu übersenden und somit zumindest eine manuelle Einschätzung des derzeitigen Schutzglaszustandes durch vorhandenes Fachpersonal zu erlauben. Entsprechend kann es beispielhaft möglich sein, dass im Falle einer bildgebenden Sensorvorrichtung die durch die optische Sensorvorrichtung generierte Abbildung der erfassten Objektebene (und folglich die darauf zu sehenden (Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungs-)Zustände) als visuelles, zumindest zweidimensionales Bild an der Ausgabeeinheit erzeugt werden kann, welches folgend, durch die Bewertung eines fachkundigen Personals oder automatisiert durch ein entsprechendes Computerprogramm, zu einer Abschätzung des derzeitigen Schutzglaszustandes nutzbar ist. Gleichermaßen kann die Ausgabeeinheit auch vorzugsweise eingerichtet sein, Informationsdaten aus verschiedenen Aufnahmeschritten und/oder -zeiten zu erhalten und dem Fachpersonal entsprechende zeitliche Verläufe oder Veränderungen aufgenommener, ausgewählter Signale zu präsentieren.
In einer weiteren Ausführungsform kann die vorliegende Analysevorrichtung zudem, neben oder anstelle der Ausgabe von erfassten Informationen zur manuellen Analyse bestehender Schutzglaszustände, auch vorzugsweise zumindest eine Auswertungseinheit zur automatisierten Auswertung der oben genannten Informationen umfassen. Die Auswertungseinheit selbst kann dabei bevorzugt als eigenständige Recheneinheit, etwa als mit den weiteren Vorrichtungselementen der Analysevorrichtung verbundener Prozessor, angeordnet und insbesondere eingerichtet sein, mittels in der Auswertungseinheit implementierten bzw. programmierten Rechenvorschriften, die durch die Sensorvorrichtung erzeugten Informationen zur Bewertung des Schutzglaszustandes zu nutzen.
Zu diesem Zweck kann die Auswertungseinheit in einem bevorzugten Fall ebenfalls zumindest mit der oben genannten Speichervorrichtung der Analysevorrichtung verbunden sein, wodurch es letzterer ermöglicht wird auf die innerhalb der Speichervorrichtung gespeicherten Informationsdaten zuzugreifen und potentiell sowohl derzeitig neu, als auch durch vorhergehende Analyseprozesse generierte Informationen in den Bewertungsprozess einzubeziehen. In einem besonders bevorzugten Fall kann die Auswertungseinheit zudem auch eingerichtet sein, weitere Parameter, wie etwa vordefinierte Grenzwerte, physikalische Konstanten oder durch die Generierung der Informationsdateien entstandene Informationen, wie etwa Metadaten, in den Prozess einzufügen, wodurch insbesondere komplexe und auf mehreren Bedingungen gestützte Bewertungsmechanismen ermöglicht werden.
Der durch die Auswertungseinheit durchgeführte Bewertungsprozess selbst kann dabei zunächst vorzugsweise zumindest die Bestimmung und Ausgabe eines den Zustand, insbesondere den Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungszustand, des zumindest einen Schutzglases definierenden Zustandsgrads, im weiteren auch Beschädigungs-, Verschmutzungs- oder Alterungsgrad genannt, umfassen, welcher insbesondere dafür eingerichtet ist, den derzeitigen Zustand eines oder mehrerer Schutzgläser und die damit zusammenhängenden Maßnahmen auf einfache Weise darzustellen. Entsprechend kann der Zustandsgrad in einer bevorzugten Form beispielsweise als einfache Zahl, etwa in einem Skala-Format von 1 bis 100, dargestellt werden, in welchen eine niedrige (Zustandsgrad-)Zahl einen minderwertigen Zustand und eine hohe einen guten, d.h. präferierten, fehlerfreien und/oder hoch-qualitativen Zustand eines derzeitigen Schutzglases ausdrücken kann, wodurch insbesondere ein gegebenes Fachpersonal, bei Identifizierung des ausgegebenen, derzeitigen Zustandsgrads des jeweiligen Schutzglases, sowohl bei der Bewertung des derzeitigen Schutzglaszustandes als auch den daraufhin durchzuführenden Maßnahmen, wie etwa der Reinigung oder dem Austausch des zumindest einen Schutzglases, effektiv angeleitet werden kann. Neben oder anstelle des oben genannten Skala-Formats kann der durch die Auswertungseinheit berechnete Zustandsgrad zudem auch diskretere Informationen, wie etwa die Art des Schutzglaszustandes (z.B. physische Beschädigung des Schutzglases, identifizierte Verunreinigungsschichten, Schlieren etc.) oder eine durch die Analysevorrichtung gegebene Einschätzung für den weiteren Prozessverlauf (z.B. „Fortsetzung des Prozesses“, „benötigte Reinigung“ oder „benötigter Austausch des Schutzglas“) enthalten, sodass selbst ungelerntes Fachpersonal bestehende Problemquellen identifizieren und weitere Instandhaltungsprozesse effizient einleiten kann.
Entsprechend kann die Berechnung und Ausgabe des oben genannten Zustandsgrads durch die Analysevorrichtung insbesondere dafür genutzt werden eine automatisierte und gleichzeitig einfach verständliche Einschätzung hinsichtlich des momentanen Zustands zumindest eines durch die optische Sensorvorrichtung erfassten Schutzglases zu generieren, sodass zum einen ein für die Restaurierung/Reinigung des Schutzglases benötigter Zeitpunkt genauestens abgeschätzt, zum anderen jedoch auch die Qualität letzterer Wiederherstellungsprozesse, speziell zur darauffolgenden problemfreien Wiederinbetriebnahme der entsprechenden Fertigungsanlage, effizient überprüft werden kann. So kann es beispielsweise gleichermaßen möglich sein, dass die Analysevorrichtung eingerichtet ist, insbesondere nach einem entsprechenden Reinigungs- und/oder Austauschprozess eines Schutzglases, den Zustandsgrad des bearbeiteten Schutzglases erneut zu überprüfen und den momentanen Bediener der Fertigungsanlage so, durch Ausgabe einer auf dieser Überprüfung basierenden, diskreten Aussage (z.B. eine Mitteilung wie „Reinigung erfolgreich/abgeschlossen“, „Schutzglas weiterhin fehlerhaft“, „Schlieren/Beschädigungen detektiert“), auf mögliche ineffiziente Reinigungsschritte oder einen während der erneuten Schutzglasintegration erfolgten Fehler hinzuweisen, wodurch etwaige innerhalb der Fertigungsanlage durchgeführte Prozessabläufe noch weiter verbessert werden können.
Zur Ermittlung des zuvor beschriebenen derzeitigen Schutzglaszustandes bzw. dem hierfür zu verwendenden Zustandsgrads, kann die Auswertungseinheit indes vorzugsweise eingerichtet sein, sowohl vordefinierte Informationen aus den durch die optische Sensorvorrichtung erzeugten Signalwerten zu entnehmen und auszuwerten, als diese auch mit einer Mehrzahl von in der Speichervorrichtung gespeicherten Referenzinformationen, wie etwa Signalwerten aus vorhergehenden Analyseprozessen oder den bereits oben genannten zusätzlichen Parametern zu vergleichen, sodass der zu berechnende Zustandsgrad vorzugsweise zumindest als Vergleichswert zwischen dem derzeitig erfassten Zustand zumindest eines Schutzglases und einem vorherigen Zeitpunkt, etwa einem Zeitpunkt, in welchem das Schutzglas zustands-, d.h. zum Beispiel beschädigungs- und/oder verschmutzungsfrei, vorlag, identifiziert werden kann. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann zu diesem Zweck beispielsweise eine bereits vordefinierte Informationsdatei in der Speichervorrichtung gespeichert sein, welche den Schutzglaszustand speziell direkt nach dem Einbau in die Fertigungsmaschine oder einem Reinigungsprozess aufzeigt, und der Auswertungseinheit somit, durch Hinzuziehen dieser Informationen, erlaubt, den Zustandsgrad insbesondere als Vergleich zwischen dem derzeitigen und einem optimalen Zustand zu berechnen.
Als bevorzugt zur Ermittlung des Zustandsgrad zu verwendenden und von der optischen Sensorvorrichtung erhaltenen Informationen kann die Auswertungseinheit zudem eingerichtet sein, den besagten Zustandsgrad zumindest auf Basis der in den Abbildungen der Sensorrichtung vorliegenden Intensitätswerte zu berechnen.
So kann die Auswertungseinheit beispielsweise eingerichtet sein, in einem ersten Ausführungsbeispiel, zumindest die Intensitätswerte innerhalb der gegebenen Abbildung der Sensorvorrichtung zu analysieren und den gesuchten Zustandsgrad nachfolgend, zumindest durch Bildung eines relativen Differenzwertes zwischen dem oben genannten Intensitätswert der derzeitigen Abbildung (beispielsweise durch Berechnung bildbezogener Mittelwerte) und dem eines früheren Schutzglaszustandes, etwa dem zuvor beschriebenen optimalen Zustand, zu berechnen. Dies besitzt insbesondere den Vorteil, dass durch die gegebene Korrelation zwischen der durch die Sensorvorrichtung aufgenommenen Lichtintensität und der Stärke an Verunreinigungen bzw. Beschädigungen oder Alterungserscheinungen an dem erfassten zumindest einen Schutzglas (je größer die Verunreinigung/Beschädigungen/Alterungsausbleichungen, desto größer die durch die Streueffekte erzeugten Intensitätsunterschiede), ein einfaches, wie auch effizientes Maß für die Beschädigung bzw. Verschmutzung oder Alterung des gegebenen Schutzglases generiert werden und somit als Grundlage für den zu berechnenden Zustandsgrad nutzbar gemacht werden kann. Entsprechend kann die Ermittlung des Zustandsgrads in diesem ersten Ausführungsbeispiel zumindest vorsehen, den oben genannten Differenzintensitätswert zu berechnen und folgend, mithilfe weiterer Prozessschritte, wie etwa dem Vergleich mit vordefinierten Grenzwerten oder der Implementierung weiterer Parameter, in den gesuchten Zustandsgrad umzuwandeln.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Auswertungseinheit zudem gleichermaßen eingerichtet sein, insbesondere auch etwaige durch die bildgebende Sensorvorrichtung ermöglichte zweidimensionale Informationen innerhalb der generierten Abbildungen in die Berechnung miteinzubeziehen. So kann die Auswertungseinheit beispielsweise fähig sein, neben oder anstelle der oben genannten Intensitätswerte, auch die Anzahl und/oder die Größe der in den Abbildungen dargestellten Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen zur Ermittlung des Zustandsgrades zu verwenden, wodurch insbesondere ein von etwaigen optischen Werten unabhängiger und somit, im Vergleich zum Stand der Technik, präziserer Analyseprozess generiert werden kann.
Zu diesem Zweck kann die Berechnung des Zustandsgrads anhand dieses zweiten Ausführungsbeispiels entsprechend zunächst zumindest die Detektion etwaiger in der jeweiligen Abbildung zu findender Strukturumrisse bzw. -geometrien umfassen, welche, bevorzugt, gleichermaßen in Abhängigkeit von in den Abbildung zu findenden Intensitätswerten erfolgen kann. Beispielhaft kann der Detektionsprozess hierzu einen Segmentierungsschritt umfassen, in welchem die Auswertungseinheit die Intensitätswerte einzelner Pixel der zu analysierenden Abbildung entnimmt und zusammenhängende Körper, wie etwa nebeneinanderliegende Pixelgruppen, welche beispielsweise einen vordefinierten Intensitätswert aufweisen oder einen bestimmten Grenzwert übersteigen, als eine der oben genannten Strukturgeometrien identifiziert. Entsprechend können durch die so zu erhaltenen zusätzlichen Informationen, wie etwa die Pixelpositionen der einer bestimmten Pixelgruppe/Struktur oder einem bestimmten Intensitätswert zugehörigen Pixel, genaue Angaben über die Größe, Geometrie oder etwaige Agglomerationsareale der auf der Abbildung erfassten Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen generiert werden, welche gleichermaßen in die Berechnung des Zustandsgrads einfließen und folgend eine überaus exakte und auf direkten, d.h. tatsächlich existierenden Eigenschaften des Schutzglases basierende Zustandsevaluierung ermöglichen können.
Auf diesen Umständen basierend kann die Auswerteeinheit infolgedessen bevorzugt eingerichtet sein, zumindest eine der oben genannten Eigenschaften der erfassten Beschädigungs-, Verschmutzungs- und/oder Alterungsstrukturen neben oder anstelle der zuvor genannten Intensitätswerte der Abbildung in die darauffolgende Ermittlung des Zustandsgrads zu integrieren. Beispielsweise kann der Zustandsgrad, zumindest partiell, in Abhängigkeit von der durch die erfassten Strukturen beanspruchten Fläche (bevorzugt relativ zur Gesamtfläche der erzeugten Abbildung) definiert werden, sodass der Zustandsgrad bei zunehmender Benetzung des zumindest einen Schutzglases qualitativ geringer wird. Alternativ kann zu diesem Zweck auch die Anzahl an erfassten Strukturen, deren Größe, Form oder aber auch die Strukturdichte bzw. die Position der einzelnen innerhalb der Abbildung identifizierten Strukturen in die Berechnung miteinbezogen und über verschiedene Rechenverfahren, wie etwa vordefinierte Gewichtungen, miteinander kombiniert werden, sodass der letztendliche Zustandsgrad auch als Bewertung verschiedener, auf dem zumindest einen Schutzglas auftretender Begebenheiten verstanden werden kann.
Insofern ergibt sich durch den oben genannten, zweidimensionalen Identifizierungsprozess und der hierauf basierenden Berechnung des Zustandsgrads somit insbesondere der Vorteil, dass eine automatisierbare Bewertung des Schutzglaszustandes hervorgebracht werden kann, welche nicht nur etwaige durch die Verschmutzung, Beschädigung und/oder Alterung eines Schutzglases erzeugten Effekte nutzen, sondern insbesondere auch explizite Eigenschaften der auf einem oder mehreren Schutzgläsern befindlichen Strukturen (Prozessemissionen, Beschädigungsstellen, lokale Ausbleichungen etc.) miteinbeziehen kann.
Weitere potentielle Vorteile können sich zudem auch durch zusätzliche Prozess- und/oder Analyseschritte ergeben. So kann es beispielhaft bevorzugt möglich sein, dass die Auswerteeinrichtung, nach der Lokalisierung etwaiger auf einem Schutzglas befindlicher Strukturen, letztere gleichermaßen auch mit einer vordefinierten Strukturart (z.B. „Staubrest“, „Schmauchablagerung“, „Kratzer“, „Riss“, „Ausbleichungen“ etc.) kennzeichnen (beispielsweise durch Vergleich der zuvor genannten Strukturgeometrien) und den Schutzgrad entsprechend der jeweilig analysierten Strukturarten anpassen kann. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung, im Falle von hauptsächlich als Staub identifizierten Strukturen, eine Ausgabe zur Reinigung des Schutzglases erzeugen, wohingegen, bei der Identifizierung von einer Mehrheit von Rissen, der Austausch eines jeweiligen Schutzglases vorgeschlagen werden kann. Entsprechend ist es ersichtlich, dass durch die mithilfe der bildgebenden Sensorvorrichtung zusätzlich erhaltenen, zweidimensionalen Informationen zumindest eines Schutzglases auch weitaus spezifischere Zustandsanalysen (und entsprechende Behandlungsschritte) realisiert werden können.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Auswerteeinrichtung darüber hinaus auch eingerichtet sein, die durch die optische Sensorvorrichtung erzeugte Abbildung der erfassten Objektebene in eine Mehrzahl von unterschiedlichen Auswertungsgebieten zu unterteilen, wodurch insbesondere ermöglicht wird, etwaige auf einem Schutzglas einwirkende, lokale Einflüsse gesondert zu betrachten und zur genaueren Bewertung des Zustandsgrads oder des allgemeinen Fertigungsprozesses miteinzubeziehen. So kann es beispielsweise möglich sein, dass sich, insbesondere in aufheizbaren Fertigungssystemen, etwaige, durch temporäre Temperaturunterschiede erzeugte Strukturagglomerationen auf einem Schutzglas bilden können, was zu einer lokalen Zunahme der Strukturdichte innerhalb der erzeugten Abbildung führen, jedoch aufgrund der lediglich räumlich beschränkten Strukturverteilung nur wenig Einfluss auf die allgemeine Fertigungsqualität der Fertigungsanlage haben kann. In diesem Sinne kann ein weiterer Prozessschritt der Auswerteeinheit bevorzugt zumindest umfassen, die oben genannten lokalen Unterschiede in der Strukturverteilung, durch Unterteilung der zu analysierenden Abbildung in eine Mehrzahl von Auswertungsgebiete, zu identifizieren und, zur Einbeziehung der zuvor beschriebenen Umstände in die Ermittlung des Zustandsgrads, die einzelnen Auswertungsgebiete zumindest unabhängig voneinander auszuwerten.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Auswerteeinheit zudem auch eingerichtet sein, die zu analysierenden Abbildungen, ähnlich zu der bereits oben genannten Intensitätswertanalyse, vor der Lokalisierung der einzelnen Schutzglasstrukturen zunächst gleichermaßen mit vorhergehenden Schutzglaszuständen zu vergleichen. Vorzugsweise kann zu diesem Zweck die letztgenannte Abbildung beispielhaft zunächst einer vordefinierten Abbildung, welche, bei gleichen optischen Bedingungen, einen optimalen Schutzglaszustand aufzeigen kann, gegenübergestellt werden, sodass mögliche, nicht mit den zu identifizierenden Strukturen zusammenhängende Signalwerte, wie etwa durch die Einstellung der Analysevorrichtung erzeugte Intensitätsgradienten oder Hintergrundsignale, effektiv von den weiteren Analyseschritten ausgeschlossen werden können. Entsprechend kann es vorzugsweise möglich sein, dass die Auswerteeinheit vor einem jeweiligen Strukturlokalisierungsschritt die zu analysierende Abbildung zunächst beispielsweise in ein Differenzbild, basierend auf dem Abziehen der Pixelintensitätswerte der optimalen Abbildung von der zu analysierenden Abbildung, umwandelt und so die Bewertungspräzision der zuvor beschriebenen Zustandsgradberechnung weiter erhöhen kann.
Die Zustandsgradberechnung selbst kann ferner, wie bereits zuvor beschrieben, vorzugsweise jeweils nach dem Vermessen der jeweiligen Objektebene durch die optische Sensorvorrichtung erfolgen, und die so erhaltenen Informationen, sei es der berechnete Zustandsgrad oder etwaige aus den Abbildungen zu entnehmende Schutzglaseigenschaften, können nach der Analyse durch die Auswerteeinheit in der Speichervorrichtung gespeichert werden. Folgend kann es gleichermaßen möglich sein, mithilfe des oben genannten Prozessablaufes eine in der Speichervorrichtung vorliegende Zustandshistorie eines oder mehrerer vorliegenden Schutzgläser zu erstellen, welche neben dem Vorteil des erneuten Hinzuziehens etwaiger Daten, etwa zur oben genannten Differenzbildberechnung, gleichermaßen zur Vorhersage von zukünftigen Schutzglaseigenschaften genutzt werden kann.
So kann die Analysevorrichtung in einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel eingerichtet sein, den Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungszustand zumindest eines Schutzglases insbesondere auch kontinuierlich oder in vordefinierten Zeitabständen zu ermitteln, wodurch eine genau definierte Messreihe von ermittelten Daten bezüglich des Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungszustandes generiert und zur Analyse weiterer Schutzglasparameter in die Speichervorrichtung eingelagert werden kann. Die Messreihen können dabei vorzugsweise zeitliche Verläufe, wie etwa die pro Zeiteinheit erfassten Veränderungen des Schutzglaszustandes oder des Zustandsgrads, sowie etwaige Eigenschaften des um das Schutzglas vorliegenden Systems, z.B. in der Zeit getätigte Fertigungsschritte, erfasste Temperaturen oder mechanisch/optische Einwirkungen auf das Schutzglas, umfassen, sodass, je nach vorliegenden Begebenheiten innerhalb der jeweiligen Fertigungsanlage, eine spezifische und auf die Fertigungsanlage zugeschnittene Datenbibliothek realisiert werden kann.
Insofern kann die Analysevorrichtung vorzugsweise eingerichtet sein, insbesondere die oben genannten Messreihen vergangener Analyseprozesse innerhalb dieser Datenbibliothek zu nutzen, um Einschätzungen bezüglich bevorzugter Vorgehensweisen in Hinsicht auf den derzeitigen Schutzglaszustand zu generieren. Beispielsweise kann die Analysevorrichtung, in einem bevorzugten Fall, eingerichtet sein, bereits bestehende Messreihen, insbesondere Messreihen, die innerhalb gleicher oder ähnlicher Fertigungskonditionen aufgenommen wurden, mit den derzeitig berechneten Schutzglaszuständen bzw. Zustandsgraden zu vergleichen und, beispielsweise durch Extrapolation der in den Messreihen zu erkennenden Zustandsgradverläufen, eine auf Basis dieser vergangenen Messreihen zu erhaltene verbleibende Lebenszeit zumindest eines Schutzglases zu berechnen. Alternativ können auch, vorzugsweise neben der Lebenszeit, weitere Parameter, wie etwa eine präferierte Zeitdauer bis zu einer benötigten Reinigung, einer Reparatur oder einem Austausch eines Schutzglases ermittelt werden.
Folgend lässt sich erkennen, dass mithilfe der oben genannten und beanspruchten Analysevorrichtung ein breites Spektrum an bevorzugten Vorteilen gegenüber herkömmlicher Schutzglas-Analyseeinrichtungen des Stands der Technik generiert werden können, welche, aufgrund der gleichzeitig einfachen und effizient in bestehende Fertigungsanlagen zu integrierenden Vorrichtungselemente der Analysevorrichtung, äußerst effektiv in bevorzugt jede Art von auf optischen Wechselwirkungen basierende Fertigungsanlage eingebracht werden können.
Folgend wird im Weiteren ebenso ein auf Belichtung von Werkstückmaterialien und/oder Werkstückelementen basierendes Fertigungssystem beansprucht, welches gleichermaßen die oben genannten Vorteile besitzt und somit von herkömmlichen Fertigungssystemen zu unterscheiden ist.
Das beanspruchte Fertigungssystem kann hierbei zumindest gleichfalls eine oder eine Mehrzahl von auf optischen Wechselwirkungen basierenden Fertigungsanlagen, entsprechend der zuvor beschriebenen Begriffsbestimmung, sowie einer oder mehrerer Ausführungsformen der bereits oben definierten und in der Fertigungsanlage implementierten Analysevorrichtung umfassen. Insofern kann die Fertigungsanlage des beanspruchten Fertigungssystems zunächst gleichermaßen zumindest als eine Vorrichtung angesehen werden, welche zumindest eine Lichtquelle zur Bearbeitung der genannten Werkstückmaterialien und/oder Werkstückelemente, einen oder mehrere durch die Lichtquelle erzeugte und zur Belichtung des Werkstück genutzte Lichtwege sowie einen oder mehrere zum Schutz der Lichtquelle vor etwaigen Beschädigungen und/oder Verschmutzungen angeordnete Schutzgläser umfasst und somit bevorzugt mit jeder herkömmlichen optischen Fertigungsanlage identifiziert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die entsprechende Fertigungsanlage des Fertigungssystems jedoch auch insbesondere eingerichtet zu sein, zumindest zur additiven Fertigung von Werkstücken, wie etwa mithilfe des selektiven Laserschmelzens („Selective Laser Melting“ - SLM), nutzbar ausgestaltet zu sein.
Insbesondere kann die auf optischen Wechselwirkungen basierende Fertigungsanlage zu diesem Zweck vorzugsweise zumindest eine Prozesskammer umfassen, in welcher die zur Werkstückherstellung benötigten Werkstückmaterialien und/oder Werkstückelemente eingebracht und durch Belichtung mithilfe der Lichtquelle bearbeitet werden können. Die Prozesskammer selbst kann dabei bevorzugt, insbesondere um die für das SLM-Verfahren benötigten atmosphärischen Bedingungen erfüllen zu können, vollständig verschließbar ausgebildet und insbesondere mit einer Anzahl an chemischen und/oder mechanischen Regulationselementen ausgestattet sein, welche es der Prozesskammer des Fertigungssystems ermöglicht, während etwaiger Fertigungsprozesse den Druck oder die chemischen Bestandteile der innerhalb der Prozesskammer bestehenden Atmosphäre dynamisch anzupassen, wodurch ein äußerst stabiles und fehlerfreies Fertigungsverfahren realisiert werden kann. Speziell kann die Prozesskammer hierzu beispielsweise auch verschiedene Ein- und Auslassventile zur Einfuhr von benötigten Prozesschemikalien, wie etwa Argon, umfassen und zumindest eingerichtet sein, den innerhalb der Prozesskammer definierten Fertigungsraum hermetisch abzuriegeln, sodass die oben genannten Bedingungen zu jeder Zeit erfüllt werden.
Das eine bzw. die Mehrzahl an Schutzgläsern der Fertigungsanlage können zudem, in einer bevorzugten Ausführungsform, gleichermaßen Bestandteil der Prozesskammer sein. So kann es beispielsweise möglich sein, dass das zumindest eine Schutzglas vorzugsweise in das Gehäuse der Prozesskammer integriert oder zumindest in letztgenanntes Gehäuse kontaktiert ausgebildet ist, sodass die zumindest eine Lichtquelle den von ihr ausgehenden, fertigenden Lichtweg bzw. die Lichtwege durch das Schutzglas und/oder die Schutzgläser hindurch in die Prozesskammer hineinführen kann. Entsprechend kann der Aufbau der Fertigungsanlage auch zumindest derart eingerichtet sein, dass die Lichtquelle einen von ihr ausgehenden Lichtstrahl direkt oder über etwaige bevorzugt ansteuerbaren optischen Elemente durch das zumindest eine Schutzglas hindurch führen und so auf das zu bearbeitende Werkstückmaterial und/oder -element treffen lassen kann.
Die zumindest eine Lichtquelle selbst kann dabei, wie bereits genannt, vorzugsweise zumindest als zur plastischen Verformung der Werkstückelemente eingerichtete Strahlungsquelle, wie etwa einem Laser, ausgebildet sein und bevorzugt über in der Strahlungsquelle integrierte oder extern positionierte, ansteuerbare optische Elemente (Linsen, Filter, Spiegel, Kondensoren etc.) fähig sein, den durch die Lichtquelle generierten Lichtweg bevorzugt in jede dreidimensionale Richtung zu verfahren und/oder zu fokussieren. Weitere Ausrichtungen des so generierten Strahlensystems können zudem auch auf mechanische Weise, etwa durch Verfahren eines oder einer Mehrzahl von die optischen Elemente und/oder die Lichtquelle der Fertigungsanlage beinhaltenden Belichtungsgehäuse, realisiert werden, sodass eine Fokussierung des Werkstoffes sowohl auf mechanischer als auch auf optischer Basis vollzogen werden kann.
Die zumindest eine Analysevorrichtung des Fertigungssystems kann indes, wie beschrieben, in die Fertigungsanlage des Fertigungssystems integriert ausgestaltet sein, vorzugsweise in einem der in der Fertigungsanlage bestehenden Freiräume. So kann die zumindest eine Analysevorrichtung bevorzugt beispielsweise im vorliegenden Fertigungssystem zumindest zwischen der Lichtquelle bzw. dem die Lichtquelle und/oder die optischen Elemente der Lichtquelle umschließenden Belichtungsgehäuse und der oben genannten Prozesskammer positioniert sein, sodass die Analysevorrichtung insbesondere als eine zwischen diesen beiden Elementen einzufügende Einheit ausgebildet sein kann. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die zumindest eine Analysevorrichtung zudem auch zwischen einer Mehrzahl von Lichtquellen bzw. Belichtungsgehäusen und der Prozesskammer positioniert sein
Die verschiedenen Vorrichtungselemente der einen oder mehreren Analysevorrichtungen, zumindest jedoch die optische Sensorvorrichtung, können ferner, analog zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, gleichermaßen bevorzugt zwischen der Prozesskammer und der zumindest einen Lichtquelle des Fertigungssystems positioniert sein und beispielsweise durch das Schutzgehäuse der Analysevorrichtung umschlossen werden.
Die spezielle Position der Belichtungsvorrichtung einer jeweiligen Analysevorrichtung kann zudem vorzugsweise, je nach bevorzugter Belichtungsart variieren: So kann die Belichtungsvorrichtung im Falle einer bevorzugten Auflichtbelichtung, wie geschildert, vorzugsweise entlang der zur optischen Sensorvorrichtung zeigenden Seite eines zu analysierenden Schutzglases angebracht sein, sodass es möglich ist, sowohl die optische Sensorvorrichtung als auch die Belichtungsvorrichtung in einen gemeinsamen Raum, etwa dem Schutzgehäuse der jeweiligen Analysevorrichtung, zu positionieren. Im Falle einer Durchlichtbeleuchtung kann die Belichtungsvorrichtung hingegen bevorzugt auf der anderen Seite des genannten Schutzglases bzw. der eingebrachten Schutzgläser, zum Beispiel in einem separierten Raum innerhalb der Prozesskammer, positioniert sein, wodurch ermöglicht wird, insbesondere auch die von etwaigen Verschmutzungen bzw. Beschädigungen betroffene Seite des zumindest einen zu erfassenden Schutzglases direkt zu belichten. Als dritte bevorzugte Ausführungsform kann es zudem auch möglich sein, insbesondere um gleichermaßen eine möglichst gleichförmige, von der Seite eines jeweiligen Schutzglases ausgehende Beleuchtung zu realisieren, dass die Belichtungsvorrichtung in die Struktur der Prozesskammer, beispielsweise in das Gehäuse bzw. deren Außenwand, eingebracht ist, sodass nicht nur eine äußerst platzsparende, sondern gleichermaßen auch standfeste Integration der Belichtungsvorrichtung realisiert wird.
Weitere Vorteile des Fertigungssystems können sich zudem auch aus möglichen Interaktionen zwischen der Fertigungsanlage und der integrierten zumindest einen Analysevorrichtung ergeben. Speziell kann die Analysevorrichtung beispielsweise eingerichtet sein, mit der auf optischen Wechselwirkungen basierenden Fertigungsanlage vorzugsweise Bearbeitungs- und/oder Prozesssignale auszutauschen, sodass entsprechende Analyseprozesse der einen oder Mehrzahl an Analysevorrichtungen effizient mit bestehenden Fertigungsschritten der Fertigungsanlage abgestimmt werden können. Entsprechend kann die zumindest eine Analysevorrichtung beispielhaft eingerichtet sein, zumindest Informationen bezüglich bestehender Arbeitsprozesse der Fertigungsanlage zu erhalten und/oder an diese zurückzusenden, sodass die durch die Analysevorrichtung durchgeführte Ermittlung des Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungszustandes des zumindest einen Schutzglases nach vordefinierten Fertigungsprozessen, etwa vor dem Beginn bzw. nach dem Beenden einer Werkstückfertigung oder etwa während vordefinierter Wartezeiten, insbesondere automatisiert erfolgen kann. Umgekehrt kann jedoch auch die Fertigungsanlage eingerichtet sein, aufgrund von durch die Analysevorrichtung erhaltenen Informationen, ihren Fertigungsprozess an die Ausführungen der Analysevorrichtung/en anzupassen, wodurch sich ein äußerst effizientes und insbesondere dynamisch agierendes Zusammenspiel einer jeweiligen Analysevorrichtung mit den bestehenden Fertigungsabläufe der Fertigungsanlage realisieren lässt.
Demzufolge kann es beispielhaft möglich sein, dass die Fertigungsanlage durch die zumindest eine Analysevorrichtung regelmäßig, beispielsweise in vordefinierten Zeitabständen, Informationen bezüglich des aktuellen Zustands eines in der Fertigungsanlage implementierten Schutzglases erhält und den momentanen und/oder einen zukünftig durchzuführenden Fertigungsprozess nach den oben genannten Informationen dynamisch ausrichtet. So kann die Fertigungsanlage beispielsweise bevorzugt eingerichtet sein nach dem Erhalt einer negativen Schutzglaseinschätzung (beispielsweise nach der Detektion eines lokalen Einbrands oder eines Risses) etwaige potentiell mit der detektierten Problematik interagierende Lichtwege zu meiden (z.B. durch Veränderung der genutzten Lichtweggeometrien) oder einen momentanen Bearbeitungsprozess automatisch auf andere Lichtquellen oder von der zuvor beschriebenen Problematik unberührten Lichtwege umzuverteilen, sodass selbst während eines laufenden Fertigungsprozesses eine dauerhaft konstante Bearbeitungsqualität sichergestellt werden kann. Analog zu den oben genannten oder allgemeinen Vorrichtungselementen können zudem vorzugsweise auch einzelne Fertigungsschritte und/oder Prozessparameter, etwa die Intensität oder der Durchmesser des fertigenden Lichtstrahls, basierend auf einzelnen, durch die zumindest eine Analysevorrichtung generierten Informationen angepasst werden, wodurch sich eine maximale Adaptionsfähigkeit der Fertigungsanlage in Bezug zu auftretenden Schutzglaszuständen erreichen lässt. Weitere Interaktionsschritte zwischen einer jeweiligen Analysevorrichtung und der Fertigungsanlage können zudem auch bevorzugt derart ausgestaltet sein, dass insbesondere die Genauigkeit und Vergleichbarkeit der durch die Analysevorrichtung erzeugten Informationen bestmöglich optimiert werden kann, beispielsweise um bei der oben genannten Gegenüberstellung von Abbildungen momentaner Schutzglaszustände und solcher eines optimalen Schutzglaszustandes eine möglichst fehlerfreie Beurteilung zu erlauben. Zu diesem Zweck kann das Fertigungssystem entsprechend insbesondere eingerichtet sein, die durch die zumindest eine Analysevorrichtung durchgeführten Analysen zumindest unter konstant gleichen in dem Fertigungssystem herrschenden Bedingungen, wie etwa bestehenden Hintergrundbeleuchtungen, Werkstückpositionen oder Fertigungsprozesszeitpunkten, durchzuführen, was etwaige Störsignale innerhalb der aufgenommenen Abbildungen, insbesondere nach Erzeugung der zuvor beschriebenen Differenzbilder, auf ein Minimum verringert.
Um hierbei insbesondere die durch die Lichtquelle oder innerhalb der Prozesskammer der Fertigungsanlage erzeugte Hintergrundbeleuchtung des Schutzglases zu umgehen, kann das Fertigungssystem darüber hinaus vorzugsweise eingerichtet sein, die Erfassung der jeweiligen Schutzglasobjektebene durch eine optische Sensorvorrichtung lediglich bei ausgeschalteter bzw. abgedeckter Lichtquelle durchzuführen. Insofern kann ein der Analyse der zumindest einen Analysevorrichtung vorhergehender Prozessschritt des Fertigungssystems zumindest das Ausschalten und/oder Verdecken der Lichtquelle bzw. etwaiger anderer lichtgebender Objekte umfassen, um insbesondere gleichbleibende auf die optische Sensorvorrichtung auftreffende optische Bedingungen zu ermöglichen.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Fertigungssystem zu dem oben genannten Zweck zudem auch weitere Vorrichtungselemente, wie etwa ein in der Fertigungsanlage angebrachtes Klappen- oder Schiebeelement zur Abschirmung einer oder einer Mehrzahl an Analysevorrichtungen, zumindest jedoch deren optischen Sensorvorrichtungen, vor von der Fertigungsanlage ausgehender Belichtung umfassen. Speziell kann dieses Klappen- oder Schiebeelement beispielsweise als zumindest in eine Richtung verfahr- oder verschwenkbares und möglichst nicht-reflektierendes bzw. stark absorbierendes Objekt, wie etwa eine schwarz eloxierte Platte oder ein optisches Filterelement ausgebildet sein, welche vor die jeweilige Analysevorrichtung, das zumindest eine Schutzglas oder die optische Vorrichtung bewegt werden kann und somit erlaubt, insbesondere störende, normalerweise von den optischen Sensorvorrichtungen erfasste Lichtwege von letzterer abzugrenzen. Entsprechend kann das Klappen- oder Schiebeelement bevorzugt zumindest von einer ersten Position zur Abschirmung der besagten zumindest einen Analysevorrichtung zu einer zweiten Position zur erneuten Belichtung besagter Analysevorrichtung zumindest von Seiten der Prozesskammer und/oder der Lichtquelle und zurück bewegbar ausgestaltet sein, wodurch sowohl die oben genannten, gleichbleibenden Bedingung während der Erfassung durch die Analysevorrichtung, als auch das erneute Freigeben etwaiger durch das Klappen- oder Schiebeelement geschlossener Lichtwege für den allgemeinen Fertigungsprozess realisiert werden können. Bevorzugte Positionen des Klappen- oder Schiebeelements können zudem bevorzugt abhängig von der jeweiligen Belichtungsart der Belichtungsvorrichtung gewählt werden, umfassen jedoch zumindest die Positionierung des Klappen- oder Schiebeelements in der Prozesskammer oder der Analysevorrichtung.
Die jeweiligen zur Ermittlung des Verschmutzungs- und/oder Beschädigungszustandes des zumindest einen Schutzglases in der Fertigungsanlage des Fertigungssystems durchgeführten Prozessabläufe können ferner bevorzugt denen der bereits zuvor beschriebenen Funktionen der genannten Analysevorrichtung gleichen. Entsprechend können die gleichermaßen hiermit beanspruchten und durch die zumindest eine Analysevorrichtung der vorliegenden Erfindung generierten Prozessschritte zumindest einen der folgenden Schritte umfassen:

- Erfassen einer Objektebene des Schutzglases der Fertigungsanlage durch eine optische Sensorvorrichtung;
- Belichten der Objektebene durch eine Belichtungsvorrichtung;
- Auswerten von durch das Erfassen der Objektebene des Schutzglases erhaltenen Informationen durch eine Auswertungseinheit, wobei das Auswerten der Informationen zumindest die Analyse von erfassten Lichtintensitätswerten umfasst;
- Erfassen des Zustandes, insbesondere des Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungszustandes, des zumindest einen Schutzglases durch die Analysevorrichtung zwischen vordefinierten Fertigungsprozessen der Fertigungsanlage;
- Bestimmen eines Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsgrads eines Schutzglases durch Vergleich der durch das Erfassen der Objektebene durch die optische Sensorvorrichtung erhaltenen Informationen mit vordefinierten Referenzinformationen, wie etwa Grenzwerten;
- Bestimmen von Lebensdauern des zumindest einen genutzten Schutzglases auf Basis von einer Mehrzahl an durch die zumindest eine Analysevorrichtung ermittelten Informationen bezüglich des Verschmutzungs- und/der Beschädigungszustandes des Schutzglases.

Kurzbeschreibung der Figuren

1: zeigt eine zweidimensionale Ansicht einer auf optischen Wechselwirkungen basierenden Fertigungsanlage, speziell einer SLM-Anlage;
2: zeigt eine zweidimensionale Ansicht eines Fertigungssystems der vorliegenden Erfindung;
3A: zeigt eine Detailansicht einer ersten Ausführungsform der Analysevorrichtung in einem vertikalen Querschnitt, in welcher die Belichtungsvorrichtungen innerhalb des Schutzgehäuses der Analysevorrichtung positioniert ist;
3B: zeigt die Ausführungsform der 3A als Detailansicht in einem horizontalen Querschnitt;
4A: zeigt eine Detailansicht einer zweiten Ausführungsform der Analysevorrichtung in einem vertikalen Querschnitt, in welcher die Belichtungsvorrichtungen in der Prozesskammer positioniert ist;
4B: zeigt die Ausführungsform der 4A als Detailansicht in einem horizontalen Querschnitt;
5A: zeigt eine Detailansicht einer dritten Ausführungsform der Analysevorrichtung in einem vertikalen Querschnitt, in welcher die Belichtungsvorrichtungen in die Struktur der Prozesskammer integriert sind;
5B: zeigt die Ausführungsform der 5A als Detailansicht in einem horizontalen Querschnitt;
6A: zeigt die Detailansicht der Analysevorrichtung der 3A, wobei zusätzlich ein verfahrbares Klappen- oder Schiebeelement innerhalb der Prozesskammer angeordnet ist;
6B: zeigt die Ausführungsform der 6A als Detailansicht in einem horizontalen Querschnitt;
7A zeigt eine weitere Ausführungsform der Analysevorrichtung, in welcher das Schutzglas durch mehrere, unabhängige Sensorvorrichtungen analysiert wird;
7B zeigt die Ausführungsform der 7A als Detailansicht in einem horizontalen Querschnitt;
8A zeigt eine weitere Ausführungsform der Analysevorrichtung, in welcher die Sensorvorrichtung koaxial zum Schutzglas angeordnet ist;
8B zeigt die Ausführungsform der 8A als Detailansicht in einem horizontalen Querschnitt;
9A zeigt eine weitere Ausführungsform der Analysevorrichtung, in welcher zur koaxialen Analyse des Schutzglases ein zusätzliches Spiegelelement in der Analysevorrichtung angeordnet ist;
9B zeigt die Ausführungsform der 9A als Detailansicht in einem horizontalen Querschnitt.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand beispielhafter Figuren detailliert beschrieben. Die Merkmale der Ausführungsbeispiele sind im Ganzen oder teilweise kombinierbar und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
1 zeigt eine schematische Ausführungsform einer auf optischen Wechselwirkungen basierenden Fertigungsanlage 1, speziell eine Fertigungsanlage zum selektiven Laserschmelzen in welcher ein zu verarbeitender Werkstoff 18 schichtweise auf einer verfahrbare Grundplatte 16 aufgebracht und mittels fokussierter Laserbestrahlung lokal so umgeschmolzen wird, dass durch kontinuierliches Auftragen, Belichten und Verschmelzen weiterer Werkstoffschichten 24 ein dreidimensionales Werkstück 26 generiert werden kann (additive Fertigung).
Die Fertigungsanlage 1 sieht zu diesem Zweck zumindest eine (Laser-)Lichtquelle 4 vor, welche über ein an die Fertigungsanlage 1 gekoppeltes Steuerungssystem 6 einen zur Wechselwirkung mit den Werkstoffschichten 24 modifizierten Lichtstrahl erzeugt, und dieser Lichtstrahl mithilfe von verschiedenen, in einem Scankopf 2 integrierten optischen Elementen, wie etwa Fokus- oder Streulinsen, Spiegeln, optischen Filtern etc., über einen Lichtweg 14 auf die zu bearbeitende Werkstoffschicht fokussiert wird. Der Scankopf 2 selbst liegt in diesem Fall als eigenständiges, starr ausgebildetes Gehäuse vor, in welchem letztgenannte optische Elemente gleichermaßen manuell und/oder automatisiert ansteuerbar ausgerichtet sind und somit, abhängig von ihrer derzeitigen Orientierung und den ihnen zugesprochenen optischen Eigenschaften (z.B. Fokuslängen oder Filterfrequenzen) einen dreidimensional positionierbaren Lichtweg 14 erzeugen.
Um zudem einen geeigneten Schutz oben beschriebener optischer Elemente vor etwaigen Prozessemissionen zu gewährleisten, ist der Scankopf 2 in der vorliegenden Ausführungsform zunächst als abgeschlossenes bzw. abschließbares System ausgebildet, in welchem der Lichtweg 14 lediglich durch ein mit einem Scankopfglas 3 versehenen Austrittsloch aus dem Scankopf 2 herausgeführt werden kann. In weiteren Ausführungsformen kann es jedoch auch möglich sein, die optischen Elemente als freistehendes Vorrichtungssystem auszubilden oder letztere zumindest teilweise in anderen Einheiten der Fertigungsanlage 1, wie etwa der Lichtquelle 4, zu integrieren. Auch die Darstellung der Lichtquelle 4 dient in diesem Fall lediglich visuellen Zwecken, sodass letztere gleichermaßen in den Scankopf 2 oder anderen Elementen der Fertigungsanlage 1 integriert ausgebildet sein kann.
Bedingt durch die oben genannten Arbeitsabstände der in dem Scankopf 2 implementierten optischen Elemente, führt der zur Fertigung des Werkstücks 26 genutzte Lichtweg 14 ferner durch das Scankopfglas 3 in eine von dem Scankopf 2 durch einen Freiraum 5 beabstandete Prozesskammer 12, in welcher die verschiedenen zu bearbeitenden Werkstoffschichten 24 auf einer verfahrbaren Grundplatte 16 aufgetragen und zur Herstellung des Werkstücks 26 durch den fertigenden Lichtstrahl fokussiert werden. Der genaue Fertigungsprozess sieht dabei, wie oben beschrieben, einen iterativen Beschichtungs- und Belichtungsprozess vor: Zur Herstellung eines beliebigen, dreidimensionalen Werkstücks 26 wird das zu bearbeitende Material zunächst in Pulverform in einer dünnen Schicht 24 auf eine Grundplatte 16 aufgebracht und durch zumindest vertikales Verfahren der Grundplatte 16 mittels ansteuerbarer Hebevorrichtungen 20 (z.B. pneumatische, elektrische oder mechanische Zylinder- oder Scherenhubvorrichtungen) auf eine dem Lichtweg 14 entsprechenden Bearbeitungshöhe positioniert. Um hierbei eine möglichst gleichmäßig und insbesondere dichte Werkstoffschicht 24 zu garantieren, wird zudem der entsprechende pulverförmige Werkstoff 18 in diesem Ausführungsbeispiel vorhergehend mit zumindest einer parallel zur bearbeitenden Werkstoffschicht 24 verfahrbarenden Rolle 22 (alternativ mit weiteren Vorrichtungen wie etwa integrierten Silikonlippen) verdichtet, auf eine vordefinierte Schichthöhe gebracht und überschüssiger Werkstoff 18 von der Grundplatte 16 entfernt, sodass insbesondere gleichbleibende Werkstoffbedingungen innerhalb eines jeden Iterationsprozesses gewährleistet werden können.
Die bearbeitete pulverförmige Werkstoffschicht 24 wird daraufhin lokal mittels des oben genannten und durch den Lichtweg 14 fokussierten Lichtstrahls umgeschmolzen und bildet nach der Erstarrung eine feste Materialschicht. Anschließend wird die Grundplatte 16 um eine vordefinierte Schichtdicke der Werkstoffschicht 24 abgesenkt und eine erneute Werkstoffschicht 24 auf die Grundplatte 16 aufgetragen, sodass, durch wiederholendes Bearbeiten und Hinzufügen neuer Werkstoffschichten 24 eine zusammengeschmolzene, dreidimensionale Werkstoffform (das Werkstück) 26 gebildet werden kann.
Um die für den oben genannten SLM-Fertigungsprozess geeigneten atmosphärischen Bedingungen zu ermöglichen, ist die Prozesskammer 12 der Fertigungsanlage 1 ferner als vollständig verschließbares und mit etwaigen Regulationselementen, wie etwa Druckregulatoren oder zur Ein- oder Ausfuhr von benötigten Bearbeitungschemikalien (z.B. Argon, Neon etc.) eingerichteten Ventilen, ausgestattetes Bearbeitungsgehäuse ausgestaltet, das insbesondere die oben genannte Grundplatte 16, durch Integration in die Prozesskammerstruktur 11 (d.h. zumindest die Prozesskammeraußenwand), vollständig einschließt und somit ein von äußeren Einflüssen abgeschottetes Fertigungsareal bereitstellen kann. Um zudem gleichermaßen den Kontakt des Lichtwegs 14 mit den verschiedenen Werkstoffschichten 24 zu ermöglichen, ist darüber hinaus ein Schutzglas 10 in das Prozesskammergehäuse 11 eingebracht, welches, aufgrund seiner optischen Eigenschaften, zumindest eingerichtet ist, sowohl den von der Lichtquelle 4 ausgehenden bzw. durch den Scankopf 2 gesteuerten Lichtstrahl in die Prozesskammer 12 hineinzulassen als auch die in dem Scankopf 2 oder anderweitig angebrachten Elemente der Fertigungsanalage 1 vor etwaigen während der Fertigung anfallenden Prozessemissionen 28 (Pulverrückstände, Schmauch, Funken etc.) abzuschirmen.
Entsprechend ergibtsich, wie bereits oben genannt, das Problem in herkömmlichen, auf optischen Wechselwirkungen basierenden Fertigungsanlagen 1 nach dem Stand der Technik, dass durch die gleichzeitige Schutz- wie auch Transmissionsfunktion des in die Prozesskammer 12 eingebrachten Schutzglases 10 die Fertigungsqualität der Fertigungsanlage 1 aufgrund von sich an dem Schutzglas 10 anhäufenden (und somit mit dem fertigenden Lichtweg 14 wechselwirkenden) Emissionspartikeln 28 zusehend verschlechtern kann. Andererseits gestalten sich jedoch in den meisten Fällen auch etwaige Reinigungs- und/oder das Schutzglas 10 betreffende Austauschprozesse als mit ungemein hohen Kosten und Standzeiten der Fertigungsanlage 1 verbunden, sodass es von höchster Wichtigkeit für derzeitige Fertigungsanlagen 1 ist, eine Methode zur Identifikation etwaiger (Verunreinigungs- und/oder Beschädigungs-) Zustände zu implementieren, und so eine möglichst genaue Angabe über jeweilig benötigte Wartungsmaßnahmen zu generieren. Zu diesem Zweck wird die Analysevorrichtung D der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen.
2 zeigt hierzu eine erste schematische Darstellung des Fertigungssystems der vorliegenden Erfindung, in welcher die Analysevorrichtung D in die Fertigungsanlage 1 der 1 integriert dargestellt wird. Wie zu sehen, ist die Analysevorrichtung D dabei speziell in den durch die optischen Eigenschaften der Fertigungsanlage 1 bedingten Freiraum 5 implementiert ausgebildet, wodurch letztere insbesondere direkt entlang des Lichtweges 14 positioniert und sowohl mit dem Scankopf 2 als auch der Prozesskammer 12 der Fertigungsanlage vorzugsweise lösbar verbunden ist. Insofern besitzt diese Ausführungsform des Fertigungssystems entsprechend den Vorteil, dass, durch das Ausnutzen bereits bestehender Freiräume innerhalb der Fertigungsanlage 1, keine weiteren (beispielsweise optischen) Anpassungen der Fertigungsanlage 1 während der Implementation der Analysevorrichtung D vonnöten sind, wodurch sich die Analysevorrichtung D somit äußerst einfach und effizient in einen bestehenden Fertigungsprozess integrieren lässt.
3A und 3B zeigen zudem eine schematische Detaildarstellung einer ersten Ausführungsform der in 2 gezeigten und in die Fertigungsanlage 1 integrierten Analysevorrichtung D, jeweils in einem horizontalen und einem vertikalen Querschnitt. Wie oben genannt ist die Analysevorrichtung D in diesem Fall in dem Freiraum 5 zwischen dem Scankopf 2 und der Prozesskammer 12 implementiert und beansprucht somit zur Analyse des Schutzglaszustandes lediglich nichtgenutzte Areale der Fertigungsanlage 1. Die Analysevorrichtung D selbst umfasst dabei zumindest die optische Sensorvorrichtung S, welche als ein mit Optiken (Fokuslinsen, Spiegel, Filter, Kondensoren etc.) versehener, bildgebender Sensor, in beliebigen Fällen auch als beliebige Kameravorrichtung, ausgebildet ist, sowie eine Mehrzahl von Belichtungsvorrichtungen L1 - L4 zur Belichtung des durch die optische Sensorvorrichtung S zu analysierenden Schutzglases 10. Um die oben genannten Vorrichtungselemente der Analysevorrichtung D zudem vor äußeren Einflüssen, wie etwa Staub oder schädlichen Belichtungen, abzuschirmen, sind die optische Sensorvorrichtung S und die Belichtungsvorrichtungen L1 - L4 zusätzlich in einem beispielsweise tubusförmig ausgebildeten Schutzgehäuse 7 der Analysevorrichtung D angeordnet, dessen Außenwand sowohl mit dem Scankopf 2 als auch der äußeren Prozesskammerstruktur 11 verbunden ist und somit ein durch diese Verbindung ermöglichtes abgeschlossenes System bildet. Darüber hinaus wird durch die Positionierung des Schutzgehäuses 7 gleichermaßen die nach außen zeigende Seite des Scankopfglases 3 sowie des Schutzglases 10 der Prozesskammer 12 in das durch die Analysevorrichtung D eingeschlossene Areal integriert, wodurch auch diese Elemente durch die Implementierung der Analysevorrichtung D zusätzlich geschützt werden können.
Die genaue Positionierung der optischen Sensorvorrichtung S und/oder der Belichtungsvorrichtungen L1 - L4 der Analysevorrichtung D kann zudem je nach Aufbau der zu analysierenden Fertigungsanlage 1 variieren, ist jedoch in dem in 3A bzw. 3B gezeigten Fall zumindest derart ausgestaltet, dass die optische SensorvorrichtungS oberhalb der Belichtungsvorrichtungen L1 - L4, beispielsweise an der Innenseite des Schutzgehäuses 7, angeordnet ist und somit aufgrund einer möglichen Positionierung außerhalb des von der Lichtquelle 2 generierten Lichtweges 14 eine problemfreie Weiterführung etwaiger Fertigungsprozesse ermöglicht. Die zur Belichtung des Schutzglases 10 genutzten Belichtungsvorrichtungen L1 - L4 sind ferner, insbesondere um eine homogene Belichtungsfläche generieren zu können, in gleichmäßigen Abständen, beispielsweise symmetrisch (siehe 3B), innerhalb des Schutzgehäuses 7 positioniert und gleichermaßen so orientiert, dass die in etwaigen Fertigungsprozessen der Fertigungsanlage 1 belichtete Schutzglasoberfläche in keinster Weise beeinträchtig wird. Insofern kann mit der Implementierung der oben genannten, durch die Analysevorrichtung D definierten Vorrichtungselemente insbesondere ein Vorrichtungssystem generiert werden, das sowohl eine effiziente und überaus genaue Detektion des zu analysierenden Schutzglaszustandes ermöglicht als auch, durch die wechselwirkungsfreie Positionierung letztgenannter Elemente, eine einfache und in jeden Fertigungsprozess zu implementierende Schutzglasbewertung erlaubt.
Der durch die Analysevorrichtung D durchgeführte Bewertungsprozess des Schutzglases 10 erfolgt zudem in dem in 3A und 3B gezeigten Ausführungsbeispiel mittels Auswertung der durch die optische Sensorvorrichtung S erzeugten Auflichtaufnahmen: Die zur Fokussierung und Adjustierung genutzten optischen Elemente der optischen Sensorvorrichtung S sowie der Belichtungsvorrichtungen L1 - L4 und/oder die generelle Ausrichtung letztgenannter Vorrichtungselemente werden zunächst so orientiert, dass eine bestimmte Ebene, die Objektebene 30 (siehe 3B), des Schutzglases 10 durch die optische Sensorvorrichtung S fokussiert und mithilfe der Belichtungsvorrichtungen L1 - L4 belichtet wird, wodurch etwaige auf der zur Prozesskammer 12 hingerichteten Seite des Schutzglases 10 angesammelte Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen 28 (Werkstoffreste, Schmauch, Kratzer, Ausbleichungen etc.) gleichförmig von der Außenseite der Prozesskammer 12 beleuchtet und das so durch die Strukturen generierte Streulicht als ortsabhängiges Signal an den bildgebenden Sensor der optischen Sensorvorrichtung S zurückgeführt werden kann. Entsprechend wird in der optischen Sensorvorrichtung S ein zumindest eindimensionales Signal, in bevorzugten Fällen jedoch insbesondere eine zweidimensionale Abbildung der zuvor fokussierten Objektebene 30 generiert, in welcher die jeweiligen in der Objektebene liegenden und durch die Belichtungsvorrichtungen L1 - L4 ausgeleuchteten Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen 28 als vergleichsweise mit hohen Signal- bzw. Intensitätswerten ausgestattete Körper dargestellt und somit für fortführende Zustandsbewertungen analysiert werden können.
Die Ermittlung des Schutzglaszustandes erfolgt, wie bereits oben genannt, daraufhin durch Bewertung der in der erzeugten Abbildung erhaltenen Informationen, speziell durch Berechnung eines von einer Mehrzahl an Abbildungsparametern abhängigen und den Qualitätszustand des Schutzglases 12 beschreibenden Zustandsgrads, welcher in der vorliegenden Erfindung entweder manuell, z.B. durch Ausgabe und Begutachtung der Abbildung mittels ausgebildeten Fachpersonals, oder automatisiert auf Basis einer in der Analysevorrichtung D implementierten Auswertungseinheit (nicht gezeigt) generiert werden kann. Geeignete Beispiele für die oben genannten Abbildungsparameter können hierbei insbesondere speziell auf die aufgenommenen Strukturen 28 bezogene Eigenschaften, wie etwa die Anzahl, Größe, Form oder Dichte der entlang der Objektebene 30 (und somit entlang des Schutzglases 10) befindlichen Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen 28, jedoch auch auf optischen Einflüssen basierende Kenngrößen, wie etwa die mit den Strukturen 28 assoziierten Intensitätswerte innerhalb der erzeugten bzw. zu analysierenden Abbildung, darstellen und die Bewertung des Schutzglaszustandes somit insbesondere in Abhängigkeit von direkten, mit den Verschmutzungen bzw. Beschädigungen zusammenhängenden Faktoren erlauben.
Zur Ermittlung der zuvor beschriebenen Eigenschaften ist die Auswertungseinheit der Analysevorrichtung D zudem mit einer Reihe von Bildanalyse- und -bearbeitungsprogrammen ausgestattet, welche es der Auswertungseinheit erlaubt, beispielhaft über verschiedene Pixelsegmentierungs- und -bewertungsprozesse, einzelne Strukturkörper innerhalb der erzeugten Abbildung zu identifizieren und die gesuchten Parameter aus diesen zu entnehmen. Darüber hinaus kann zur verbesserten Identifizierung etwaiger Strukturen die Auswertungseinheit die zu analysierende Abbildung zuvor mit einer Mehrzahl von Aufbereitungsmechanismen, beispielsweise Hintergrundkorrekturen, Kantenfilterungen und/oder Unschärfeberichtigungen, anpassen oder erstere, etwa durch Bildung des zuvor beschriebenen Differenzbildes, in ein anderes Bildformat überführen, wodurch die Analyse des Schutzglases 10 noch präziser gestaltet werden kann.
In einem letzten Schritt ist die Auswertungseinheit zudem eingerichtet, die oben genannten Abbildungsparameter in einen einfach verständlichen Zustandsgrad, etwa einer mit der Beschaffenheit des Schutzglases 10 abnehmenden Prozentzahl, einer normativen Qualitätsaussage (z.B. „Schutzglas sauber“, „Schutzglas beschädigt“, „Schutzglas verschmutzt“) oder einen vorgeschlagenen Behandlungsschritt („Reinigung nötig“, „Austausch nötig“ etc.) umzuwandeln, sodass, durch Ausgabe des Zustandsgrads durch die Analysevorrichtung D, ein ausgewähltes Fachpersonal schnell und effektiv über durchzuführende Schutzglasbearbeitungsschritte unterrichtet werden kann. Im Falle der oben genannten Aussagen bzw. vorgeschlagenen Behandlungsschritte kann dies über den Vergleich der identifizierten Abbildungsparameter mit etwaigen, den Parametern angepassten Grenzwerten geschehen, sodass die Auswertungseinheit, beispielsweise nach Überschreiten einer bestimmten Anzahl, Dichte oder Größen von identifizierten Beschädigungs-, Verschmutzungs- und/oder Alterungsstrukturen, eine Aufforderung zur Säuberung oder zum Austausch des jeweiligen Schutzglases 10 ausgibt. Im Falle einer Mehrzahl von für die Berechnung des Zustandsgrads zu integrierenden Abbildungsparametern können erstere zudem zunächst auch über einen vorhergehenden Kombinationsschritt, etwa durch gewichtete und/oder vorhergehend relativierte Mittelungsprozesse, zusammengefasst werden, sodass es in der vorliegenden Erfindung gleichermaßen möglich ist, verschiedene in der erzeugten Abbildung zu identifizierende Parameter zur Ermittlung des Schutzglaszustandes miteinzubeziehen.
Entsprechend wird durch die in 3A und 3B dargestellte Ausführungsform der Analysevorrichtung D eine integrierbare Schutzglasuntersuchungseinheit bereitgestellt, die sowohl einfach und äußerst effizient in bestehende Fertigungsanlagen 1 eingebracht werden, als auch den derzeitigen Zustand des entsprechend zu analysierenden Schutzglases 10 durch Einbezug von primären, d.h. explizit an dem Schutzglas 10 bestehenden, Parametern ermitteln kann.
4A und 4C zeigen überdies eine weitere Ausführungsform der zuvor beschriebenen Analysevorrichtung D, in welcher, statt der in den 3A und 3B genutzten Auflichtbeleuchtung, ein zur Identifikation etwaiger Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen 28 realisierte Durchlichtbeleuchtung ausgebildet ist. Gegenüber der zuvor beschriebenen Ausführungsform unterscheidet sich die Analysevorrichtung D dieser Figuren damit insbesondere durch die Positionen der zur Ausleuchtung des Schutzglases 10 genutzten Belichtungsvorrichtungen L6 - L9, die in diesem Beispiel innerhalb der Prozesskammer 12 und damit auf der, im Vergleich zur optischen Sensorvorrichtung S, anderen Seite des Schutzglases 10 angebracht worden sind.
Insofern sind die Belichtungsvorrichtungen L6 - L9 dieses Ausführungsbeispiel eingerichtet, zur Erfassung der auf dem Schutzglas 10 befindlichen Partikel 28 durch die optische Sensorvorrichtung S, das Schutzglas 10 insbesondere von der benetzten/verschmutzten Seite aus anzuleuchten, wodurch ein Großteil des von den Belichtungsvorrichtungen L6 - L9 ausgehenden Lichts gleichermaßen, durch das Schutzglas 10 hindurch, in den Strahlengang der optischen Sensorvorrichtung S gelangt und lediglich an mit Partikeln 28 behafteten Stellen reflektiert bzw. gestreut wird. Entsprechend ergibt sich innerhalb der durch die optischen Sensorvorrichtung S generierten Abbildung in diesem Fall ein zur vorherigen Ausführungsform gegensätzliches Bild, in welcher unbeeinflusste Anteile des erfassten Schutzglases 10 als signal- bzw. intensitätsstarker Hintergrund, mit jeweiligen Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen 28 zusammenhängende Positionen jedoch als signalarme Körper dargestellt werden. Folglich kann auch in diesem Ausführungsbeispiel der Zustand des zu analysierenden Schutzglases 10 effektiv durch die bereits zuvor genannte Berechnung des Zustandsgrads ermittelt werden, da die Analysevorrichtung D in diesem Fall gleichermaßen eine ortsaufgelöste Darstellung etwaiger Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen 28 realisiert.
5A und 5B zeigen zudem eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Analysevorrichtung D, in welcher die Belichtungsvorrichtung L5, im Gegensatz zu den vorhergehenden Beispielen, in das Prozesskammergehäuse 11 integriert dargestellt ist und somit erlaubt, das Schutzglas 10 durch einen parallel zum Schutzglas 10 orientierten Belichtungsstrahl 32 gleichmäßig, insbesondere von der Außenseite des Schutzglases radial nach innen zu belichten. Zu diesem Zweck ist die Belichtungsvorrichtung L5 in diesem Fall als integrierter Beleuchtungsring (der das Schutzglas seitlich bevorzugt vollständig umschließt) um das gleichermaßen als kreisförmig dargestellte Schutzglas 10 ausgebildet, kann jedoch in anderen Ausführungsformen auch in anderen, insbesondere der Struktur des Schutzglases 10 angepassten Geometrien vorliegen. Insofern ergeben sich durch eine solche, in die Fertigungsanlage 1 integrierte Ausführung der Belichtungsvorrichtung L5 die Vorteile, dass letztgenanntes Vorrichtungselement insbesondere äußerst effizient und platzsparend innerhalb des Fertigungssystems eingebracht werden kann, wohingegen die oben genannte Belichtungsart gleichermaßen eine Bewertung des Schutzglases nach dem zuvor genannten Bildanalyse- und Zustandsgradberechnungsprozesses erlaubt. Darüber hinaus ergibt sich der positive Effekt, dass durch die seitliche Belichtung des Schutzglases 10 (seitliches Einstreuen von Licht in das Schutzglas insb. ringförmig angeordnete LEDs) sowohl die zur Prozesskammer 12 als auch zur Analysevorrichtung D zugewandte Seite des Schutzglases 10 von innen heraus ausgeleuchtet wird, wodurch sich etwaige fehlergenerierende Prozesse, wie etwa Rückreflektionen, an den Schutzglasaußenseiten effektiv verhindern lassen.
6A und 6B zeigen zudem erneut die Ausführungsform der in den 3A und 3B dargestellten Analysevorrichtung D, in welcher zusätzlich zu den Belichtungsvorrichtungen L1 - L4 und der optischen Sensorvorrichtung S ein entlang der Längsachse des Schutzglases 10 verfahrbares Klappen- oder Schiebeelement 36, hier dargestellt als schwarz-eloxierte und damit reflektionsfreie Platte, in die Prozesskammer 12 eingefügt wurde. Das Klappen- oder Schiebeelement 36 umfasst hierbei insbesondere einen ansteuerbaren und an den Fertigungsprozess der Fertigungsanlage 1 gekoppelten Verfahrmechanismus 34 (z.B. ein pneumatisches, elektrisches oder mechanisches Motorenelement), welcher es dem Klappen- oder Schiebeelement 36 erlaubt, sich parallel zur Ausrichtung des Schutzglases 10 zumindest von einer ersten Position zur Abschirmung des Schutzglases 10 vor etwaigen in der Prozesskammer 12 befindlichen Belichtungsquellen zu einer zweiten Position zur erneuten Freigabe des Lichtwegs 14 zwischen dem Scankopf 2 und der Prozesskammer 12 und zurück zu bewegen. Entsprechend kann durch das so zusätzlich in die Fertigungsanlage 1 implementierte Klappen- oder Schiebeelement 36 in der ersten Position jegliche von der Prozesskammer 12 ausgehende und in gleichermaßen in die Analysevorrichtung D eindringende Belichtung unterbunden werden, was, speziell zur bildlichen Erfassung der zuvor genannten Objektebene 30 durch die optische SensorvorrichtungS, mögliche störende Hintergrundsignale effizient blockieren und somit weitaus konsistentere Rahmenbedingungen für die oben genannten Aufnahmen realisiert. Insofern sieht der durch die Analysevorrichtung D durchgeführte Schutzglasbewertungsprozess in der in den 6A und 6B gezeigten Ausführungsform auch zumindest zusätzlich vor, das Klappen- oder Schiebeelement 36 in die erste Position zu verfahren, wann immer das Schutzglas 10 durch die Analysevorrichtung D untersucht werden soll, und das Klappen- oder Schiebeelement in die zweite Position zurückzubringen, wenn der durch das Schutzglas 10 definierte Lichtweg 14, beispielsweise zur Fertigung eines Werkstücks 26 durch die Fertigungsanlage 1, freigelassen werden sollte. Infolgedessen kann auch in diesem Fall eine Verbesserung des Schutzglasanalyseprozesses ermöglicht werden ohne bereits bestehende Fertigungsmechanismen der zuvor genannten Fertigungsanlage 1 modifizieren und/oder adjustieren zu müssen.
Die 7A und 7B zeigen zudem eine weitere Detaildarstellung einer Ausführungsform des beanspruchten Fertigungssystems, in welchem die vorliegende Fertigungsanlage 1, im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen, mit einer Mehrzahl von Scanköpfen 2A & 2B sowie Schutzgläsern 10A & 10B ausgestattet ist und folglich fähig ist, ein oder eine Vielzahl von zu fertigenden Werkstücken 26 mittels bevorzugt unabhängig voneinander ansteuerbaren Lichtwegen 14 zu bearbeiten. Um entsprechend auch in solchen Multi-Scanner-Systemen eine möglichst genaue Erfassung und Bewertung der eingebrachten Schutzgläsern 10A & 10B zu ermöglichen, sind in der vorliegenden Ausführungsform gleichermaßen eine an die Anzahl an Schutzgläsern 10A & 10B angepasste Mehrzahl (in diesem Fall zwei) von Analysevorrichtungen D1 & D2 in die Fertigungsanlage 1 eingebracht, sodass jede der implementierten Schutzgläser 10A & 10B vorzugsweise individuell analysiert und zur Verbesserung etwaiger Fertigungsprozesse überprüft werden kann. Die Analysevorrichtungen D1 & D2 selbst sind dabei zu diesem Zweck in den 7A und 7B, analog zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, zwischen einen der jeweiligen Scanköpfen 2A & 2B und einem der gezeigten Schutzgläser 10A & 10B positioniert und besitzen, wie auch in der beispielsweise bereits in 3A und 3B gezeigten Ausführungsform, jeweils eine Mehrzahl an Belichtungsvorrichtungen L10 - L17 sowie zumindest eine Sensorvorrichtung S1 & S2, um etwaige auf den ihnen zugeordneten Schutzgläsern 10A & 10B auftretenden Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungsstrukturen 28 präzise zu belichten und durch die bereits oben genannten Erfassungsmechanismen erfassen und analysieren zu können. Darüber hinaus sind die Analysevorrichtungen D1 & D2 in diesem Fall gleichermaßen jeweils mit einem zumindest seitlich der oben genannten Vorrichtungselemente ausgebildeten und den Innenraum der Analysevorrichtung D1 & D2 trennenden Schutzgehäuse 7A & 7B ausgestattet, welche letztere sowohl individuell vor etwaig anfallenden Prozessemissionen (Staubpartikel, Schmauch etc.) schützen, als auch bestehende Schutzglasanalysebedingungen, beispielsweise durch das Blockieren bestimmter, auch von der jeweils anderen Analysevorrichtung D1 & D2 erzeugten Hintergrundbestrahlungen, konstant halten können.
Entsprechend ist durch das gezeigte Ausführungsbeispiel ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung auch in eine durch mehrere Scanköpfe 2A & 2B, Schutzgläser 10A & 10B oder weiteren für die Werkstückfertigung benötigten Vorrichtungen geprägte Fertigungsanlage optimal eingesetzt werden kann, insbesondere, in dem zu diesem Zweck zumindest in gleichem Maße eine Mehrzahl von individuell agierenden und unabhängig positionierbaren Analysevorrichtungen D1 & D2 integriert werden können. Insofern ergibt sich durch die oben genannte Ausführungsform im Speziellen der Vorteil, dass ein jedes in der Fertigungsanlage 1 implementierte Schutzglas 10A & 10B auch durch eine allein auf dieses Schutzglas 10A & 10B ausgerichtete Analysevorrichtung D1 & D2 analysiert und im Weiteren beurteilt werden kann, wodurch eine äußerst präzise Zustandserfassung ermöglicht wird.
Die 8A und 8B zeigen zudem eine weitere Ausführungsform der beanspruchten Analysevorrichtungen D, in welcher die Fertigungsanlage 1 analog mit einer Mehrzahl von Scanköpfen 2A - 2C sowie mit diesen zusammenhängenden und zur Weiterleitung des von den Scanköpfen 2A - 2C ausgehenden Lichtstrahls 14 benötigten Scankopfgläsern 3A - 3C ausgestattet ist und die Analysevorrichtung 1 eine Belichtungsvorrichtung L5 nach der Ausführungsform der 5A und 5B besitzt. Die Scankopfgläser 3A - 3C selbst sind in diesem Fall in einer von der Analysevorrichtung D und/oder den Scanköpfen 2A - 2C (zumindest thermisch) entkoppelten, unabhängigen Grundplatte 34 eingebracht, welche es insbesondere ermöglicht etwaige Verschiebungen/Verlagerungen der Scanköpfe 2A - 2C bzw. der Vorrichtungselemente der Analysevorrichtung D aufgrund von während der Fertigung entstehenden und zumindest auf thermischen Fluktuationen basierenden Ausdehnungen innerhalb der Fertigungsanlage 1 zu verhindern, wodurch ein durchgehend akkurater und somit fehlerunanfälligerer Bearbeitungs- bzw. Analyseprozess gewährleistet werden kann.
8B zeigt ferner eine entlang der Sichtebene A dargestellte, schematische Aufsicht der Innenseite der zuvor beschriebenen Grundplatte 34. Hierbei sind die Scankopfgläser 3A - 3C als kreisförmige, in weiteren Fällen jedoch auch durch andere Geometrien identifizierbare und mit möglichen optischen Eigenschaften (z.B. wellenlängenspezifische Absorptionen/Reflektionen) behaftete Einbauten dargestellt, welche in vordefinierten Abständen, bevorzugt beispielsweise um ein vorgegebenen Punkt konzentrisch positioniert sind und somit eine Bearbeitung des zu fertigenden Werkstücks 26 durch eine Mehrzahl von Lichtstrahlen bzw. zu unterscheidenden Lichtwegen ermöglicht. Im Zentrum der dargestellten, konzentrisch angeordneten Scankopfgläser 3A - 3C ist zudem in diesem Fall die Sensorvorrichtung S angebracht, welche aufgrund ihrer genannten, bevorzugt gleichermaßen zum Schutzglas 10 ausgerichteten zentralen Positionierung sowohl eine maximale Erfassungsfläche generiert als auch, aufgrund der in 8A erneut gezeigten Anbringung zwischen Schutzglas 10 und den Scanköpfen 2A - 2C, eine äußerst platzsparende Integration realisieren kann. Darüber hinaus ist es durch diese Anordnung möglich die Sensorvorrichtung S insbesondere auch koaxial zum jeweilig vorliegenden Schutzglas 10 auszurichten (z.B. Längsachse der Sensorvorrichtung S ist parallel zu zumindest einer Längsachse des Schutzglases 10), sodass die zu erfassende Bildebene bereits durch geeignete mechanische Ausrichtung der Sensorvorrichtung S mit der mit Beschädigungs-, Verschmutzungs- und/oder Alterungsstrukturen 28 behafteten Schutzglasoberfläche (insbesondere die in der Prozesskammer 12 vorliegende Innenseite des Schutzglases 10) zusammenfallen kann. Entsprechend wird durch die oben genannte Anordnung der Sensorvorrichtung S und der Belichtungsvorrichtung L5 vornehmlich eine Ausführungsform der Analysevorrichtung D generiert, welche nicht nur eine möglichst raumsparende Positionierung der jeweiligen Vorrichtungselemente realisiert, sondern gleichermaßen auch eine optisch präferierte Ausrichtung der optischen Sensorvorrichtung S ermöglicht.
Alternativ zu der zuletzt beschriebenen Ausführungsform kann zudem die zuvor genannte koaxiale Ausrichtung der Sensorvorrichtung S auch durch zusätzliche optische Elemente, wie etwa einem voll- oder halbdurchlässigen Spiegel realisiert werden. Zu diesem Zweck zeigen die 9A und 9B beispielhaft eine weitere, an die Ausführungsform der 8A und 8B angelehnte Variante der Analysevorrichtung D, in welcher die Sensorvorrichtung S, entgegen der vorgenannten, zentralen Positionierung, seitlich, beispielsweise in der Struktur des Schutzgehäuses 7 eingebracht ist und die von den Strukturen 28 des zu erfassenden Schutzglases 10 ausgehenden Streu- und Reflexionsstrahlungen über eine weitere, zusätzlich in der Analysevorrichtung D angebrachte Spiegelvorrichtung 36 koaxial erhalten kann. Der Vorteil der hier dargestellten Ausführungsform ist dabei insbesondere in der äußerst platzsparenden Einbringung der benötigten Vorrichtungselemente zu sehen, da durch die zusätzliche Implementierung der Spiegelvorrichtung 36 die Sensorvorrichtung S, obgleich weiterhin optisch koaxial mit dem Schutzglas 10 verbunden, potentiell an jeder gewünschten Position innerhalb der Analysevorrichtung D integriert werden kann, sodass die Analysevorrichtung D auch in besonders kleinen Bauräumen installiert werden kann. Darüber hinaus kann es bevorzugt auch möglich sein die Spiegelvorrichtung 36 insbesondere derart ansteuerbar zu gestalten, dass deren Ausrichtung jederzeit dynamisch an die aktuelle Position bzw. Anordnung einer ausgewählten Sensorvorrichtung S angepasst werden kann, sodass mithilfe erstgenannter Vorrichtung nicht nur die Position der entsprechenden Sensorvorrichtung S innerhalb der Analysevorrichtung D frei wählbar variiert, sondern gleichermaßen auch mehrere Sensorvorrichtungen S mittels der Spiegelvorrichtung 36 genutzt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014203798 [0006]

Claims

Analysevorrichtung (D) zur Ermittlung und/oder Überwachung eines Zustandes, insbesondere eines Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungszustandes, zumindest eines Schutzglases (10) einer auf optischer Wechselwirkung basierenden Fertigungsanlage (1), wobei das Schutzglas (10) insbesondere zum Schutz einer zur Fertigung eines Werkstücks (26) konfigurierten Lichtquelle (4) und/oder optischer Elemente der Fertigungsanlage (1) vorgesehen ist; wobei die Analysevorrichtung (D) umfasst: - zumindest eine optische Sensorvorrichtung (S) zur Erfassung einer dem Schutzglas (10) der optischen Fertigungsanlage (1) zugehörigen Objektebene (30); wobei, die Analysevorrichtung (D) in die Fertigungsanlage (1) integrierbar ausgestaltet ist und dabei konfiguriert ist, im Bereich oder entlang des Lichtweges (14) der Lichtquelle (4) positioniert zu sein; und die optische Sensorvorrichtung (S) konfiguriert ist, zwischen der Lichtquelle (4) und dem Schutzglas (10) der Fertigungsanlage (1) und/oder beabstandet zum Schutzglas (10), an der zur Lichtquelle (4) zugewandten Seite des Schutzglases (10), angeordnet zu sein.
Analysevorrichtung (D) gemäß Anspruch 1, wobei die Analysevorrichtung (D) zusätzlich zumindest eine Belichtungsvorrichtung (L1 - L17) zur Belichtung der Objektebene umfasst.
Analysevorrichtung (D) gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Analysevorrichtung (D) ein Schutzgehäuse (7) umfasst, in welches die optische Sensorvorrichtung (S) und/oder die Belichtungsvorrichtung (L1 - L17) integriert sind; und das Schutzgehäuse (7) eingerichtet ist, die optische Sensorvorrichtung (S) und/oder die Belichtungsvorrichtung (L1 - L17) zumindest seitlich zu umschließen.
Analysevorrichtung (D) gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optische Sensorvorrichtung (S) ein bildgebendes Sensorelement umfasst; und das bildgebende Sensorelement eingerichtet ist, ein zumindest eindimensionales Bild der erfassten Objektebene (30) des Schutzglases (10) zu erzeugen.
Analysevorrichtung (D) gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Analysevorrichtung (D) zusätzlich zumindest eine Auswertungseinheit zur Auswertung von durch das Erfassen der Objektebene (30) mithilfe der optischen Sensorvorrichtung (S) erhaltenen Informationen umfasst; wobei die Auswertungseinheit zum Erhalten zusätzlicher Informationen mit einer Speichervorrichtung verbunden ist; und die Auswertungseinheit eingerichtet ist, zur Ermittlung eines Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungszustandes des Schutzglases (10), Referenzinformationen aus der Speichervorrichtung zu entnehmen und die durch die optische Sensorvorrichtung (S) erhaltenen Informationen mit den Referenzinformationen der Speichervorrichtung zu vergleichen und, abhängig von den Unterschieden der verglichenen Informationen, einen Beschädigungs-, Verschmutzungs- oder Alterungsgrad zu bestimmen.
Analysevorrichtung (D) gemäß zumindest Anspruch 5, wobei die durch die optische Sensorvorrichtung (S) erhaltenen Informationen zumindest Intensitätswerte eines durch die optische Sensorvorrichtung (S) aufgenommenen Bildes umfassen; die Intensitätswerte einzelnen Pixelpositionen des aufgenommenen Bildes zugeordnet werden können; und die Auswerteeinheit eingerichtet ist, mittels Intensitätswerten des aufgenommenen Bildes, Beschädigungs, Verschmutzungs- und/oder Alterungsstrukturen innerhalb des Bildes zu identifizieren.
Analysevorrichtung (D) gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Analysevorrichtung (D) eingerichtet ist, den Beschädigungs-, Verschmutzungs- und/oder Alterungszustand des Schutzglases (S) kontinuierlich oder in vordefinierten Zeitabständen zu ermitteln; und eine Messreihe von ermittelten Daten bezüglich des Beschädigungs-, Verschmutzungs- und/oder Alterungszustands des Schutzglases (S) zumindest teilweise zu nutzen, um eine verbleibende Lebenszeit des Schutzglases (S) zu bestimmen.
Fertigungssystem zur Fertigung eines Werkstücks (26) durch Belichtung von Werkstückmaterial (18) und/oder Werkstückelementen, mit: - einer auf optischer Wechselwirkung basierenden Fertigungsanlage (1) mit zumindest einer Lichtquelle (4) zur Bearbeitung der Werkstückmaterialien (18) und/oder Werkstückelemente, zumindest einen durch die Lichtquelle (4) erzeugten Lichtweg (14) und einem oder mehreren Schutzgläsern (10) zum Schutz zumindest der Lichtquelle (4) vor Beschädigungen und/oder Verschmutzungen; und - zumindest einer Analysevorrichtung (D) gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, welche in die Fertigungsanlage (1) integriert ist.
Fertigungssystem gemäß Anspruch 8, wobei die auf optische Wechselwirkung basierende Fertigungsanlage (1) zusätzlich eine Prozesskammer (12) umfasst, in welcher das Werkstück (26) durch Belichtung mithilfe der Lichtquelle (4) gefertigt wird; wobei das zumindest eine Schutzglas (10) in das Gehäuse der Prozesskammer (12) integriert ist, und die Analysevorrichtung (D) derart eingerichtet ist, dass die Lichtquelle (4) den erzeugten Lichtweg (14) durch die Analysevorrichtung (D) in die Prozesskammer (12) führen kann.
Fertigungssystem gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Belichtungsvorrichtung (L1 - L17) der zumindest einen Analysevorrichtung (D) in das Gehäuse der Prozesskammer (12) integriert ist, derart, dass das Schutzglas (10) der Fertigungsanlage (1) durch die Belichtungsvorrichtung (L1 - L17) von der Seite ausgeleuchtet wird, insbesondere durch direkte Lichteinstrahlung in die Seitenflächen des Schutzglases (10), und wobei das Fertigungssystem insbesondere eine SLM-Anlage ist.
Fertigungssystem gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Analysevorrichtung (D) eingerichtet ist den Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungszustand des Schutzglases (10) nach vordefinierten Fertigungsprozessen oder Prozessschritten der Fertigungsanlage (1), insbesondere automatisiert, zu ermitteln und/oder wobei die Analysevorrichtung (D) zur Zustandsüberwachung des Schutzglases (10) während der Bauteilherstellung durch die Fertigungsanlage (1) konfiguriert ist.
Fertigungssystem gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fertigungsanlage (1) zusätzlich zumindest ein Klappen- oder Schiebeelement (36) zur Abschirmung der Analysevorrichtung (D) vor von der Fertigungsanlage (1) ausgehenden Belichtungen umfasst; wobei das Klappen- oder Schiebeelement (36) zumindest von einer ersten Position zur Abschirmung der Analysevorrichtung (D) zu einer zweiten Position zur Belichtung der Analysevorrichtung (D) zumindest von Seiten der Prozesskammer (12) und zurück bewegbar ausgestaltet ist.
Methode zur Ermittlung eines Zustandes, insbesondere eines Verschmutzungs-, Beschädigungs- und/oder Alterungszustandes, zumindest eines Schutzglases (10) einer auf optischen Wechselwirkungen basierenden Fertigungsanlage (1) mit zumindest einer zur Fertigung eines Werkstücks (26) konfigurierten Lichtquelle (4) und einem durch die Lichtquelle (4) erzeugten Lichtweg (14), durch eine Analysevorrichtung (D) gemäß zumindest einer der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: - Erfassen einer dem zumindest einen Schutzglas (10) der Fertigungsanlage (1) zugehörigen Objektebene (30) durch eine optische Sensorvorrichtung (S); - Belichten der Objektebene (30) durch eine Belichtungsvorrichtung (L1 - L17); - Auswerten der durch das Erfassen der Objektebene (30) des Schutzglases (14) erhaltenen Informationen durch eine Auswertungseinheit, wobei das Auswerten der Informationen zumindest die Analyse von erfassten Lichtintensitätswerten umfasst.
Die Methode gemäß Anspruch 13 ferner umfassend: - Erfassen des Zustandes, insbesondere des Beschädigungs-, Verschmutzungs- und/oder Alterungszustands, des Schutzglases (10) durch die Analysevorrichtung (D) zwischen Fertigungsprozessen der Fertigungsanlage (10); - Bestimmen eines Beschädigungs-, Verschmutzungs- oder Alterungsgrads des Schutzglases (10) durch Vergleich der durch das Erfassen der Objektebene (30) durch die optische Sensorvorrichtung (S) erhaltenen Informationen mit vordefinierten Referenzinformationen; - Zustandsüberwachung des zumindest einen Schutzglases (10) und/oder Bestimmen der Lebensdauer des Schutzglases (10) auf Basis von einer Mehrzahl an durch die Analysevorrichtung (D) ermittelten Informationen bezüglich des Beschädigungs-, Verschmutzungs- und/oder Alterungszustandes des Schutzglases (D).