DD253295A1 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR THE AUTOMATED DETECTION OF IRREGULARITIES IN TRANSPARENT PROJECT OBJECTS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Erkennung von sichtbaren Unregelmaessigkeiten in transparenten Pruefobjekten und eine Anordnung zu seiner Durchfuehrung. Sie ist besonders zur Fehlererkennung in Glasrohren waehrend des Herstellungsprozesses geeignet. Es steht dabei die Aufgabe, eine kontrastreiche Abbildung der Unregelmaessigkeiten zu erzeugen, diese in ein elektrisches Signal zu wandeln und dessen Verarbeitung so vorzunehmen, dass deren sichere automatische Erkennung gewaehrleistet ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass in das Pruefobjekt optische Strahlung eingeleitet und das Profil der seitlich zu deren Ausbreitungsrichtung aus dem Pruefobjekt austretenden Strahlung mit einem bilderkennenden Sensor erfasst wird. Der Mittelwert dieses Profils wird gespeichert, fortlaufend aktualisiert und mit dem momentanen Helligkeitssignal verglichen, wobei Ueberschreitungen als Unregelmaessigkeiten erkannt und signalisiert werden. Fig. 1The invention relates to a method for the automatic detection of visible irregularities in transparent test objects and an arrangement for its implementation. It is particularly suitable for fault detection in glass tubes during the manufacturing process. The task here is to produce a high-contrast image of the irregularities, to convert them into an electrical signal and to process them in such a way that their secure automatic recognition is guaranteed. According to the invention, the object is achieved by introducing optical radiation into the test object and detecting the profile of the radiation emerging laterally from its propagation direction from the test object with a picture-recognizing sensor. The average value of this profile is stored, continuously updated and compared with the current brightness signal, where excesses are detected and signaled as irregularities. Fig. 1

Description

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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Erkennung von sichtbaren Unregelmäßigkeiten in transpoarenten Prüfobjekten und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Sie sind besonders zur Erkennung von Unregelmäßigkeiten, wie z. B. Blasen und Steinchen in Glasrohren oder -stäben, während der Herstellungs- sowie Heißbearbeitungsprozesse geeignet.The invention relates to a method for the automatic detection of visible irregularities in transpoarenten test objects and an arrangement for carrying out the method. They are particularly suitable for detecting irregularities, such. As bubbles and pebbles in glass tubes or rods, during the manufacturing and hot processing processes suitable.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Es wurden bereits Prüfverfahren und -anordnungen zur Erkennung von Unregelmäßigkeiten in transparenten oder optisch reflektierenden Objekten vorgeschlagen (DD-PS 205989, 217012, 231116, DE-OS 2827705, DE-PS 31 09270).There have been proposed test methods and arrangements for detecting irregularities in transparent or optically reflective objects (DD-PS 205989, 217012, 231116, DE-OS 2827705, DE-PS 31 09270).

Diese Verfahren und Anordnungen durchleuchten bzw. beleuchten die Prüfobjekte und erzeugen dadurch eine Abbildung des Prüfobjektes einschließlich seiner Unregelmäßigkeiten, die durch optoelektronische Elemente (z. B. Fotodioden, Bildaufnahmeröhren) in ein elektrisches Signal gewandelt wird. Dieses Signal wird hinsichtlich seines Zeitverlaufes beispielsweise durch Komparatoren bewertet, wobei Überschreitungen einer fest vorgegebenen Schwelle als Unregelmäßigkeiten erkannt werden.These methods and arrangements illuminate the test objects and thereby generate an image of the test object including its irregularities, which is converted into an electrical signal by optoelectronic elements (eg photodiodes, image pickup tubes). This signal is evaluated in terms of its time course, for example, by comparators, with transgressions of a fixed threshold are recognized as irregularities.

Diese bekannten Verfahren und Anordnungen sind für die automatische Erkennung von Unregelmäßigkeiten in Glaserzeugnissen nur begrenzt oder gar nicht anwendbar, da die Abbildung der zu erkennenden Fehler mit ausreichendem Kontrast, welcher die Voraussetzung für die automatische Auswertung der entsprechenden elektrischen Signale ist, nicht oder nur mit unvertretbar hohem Aufwand möglich ist. Begründet ist das darin, daß die Grundhelligkeit des ungestörten Bildes keinen konstanten Verlauf hat und deshalb die fest vorgegebene Schwelle des Komparators einen ausreichenden Sicherheitsabstand aufweisen muß. Daher sind diese Systeme relativ unempfindlich auf Inhomogenitäten in der Grundhelligkeit.These known methods and arrangements are limited or not applicable for the automatic detection of irregularities in glass products, since the mapping of the errors to be detected with sufficient contrast, which is the prerequisite for the automatic evaluation of the corresponding electrical signals, not or only with unacceptable high effort is possible. The reason for this is that the basic brightness of the undisturbed image does not have a constant course and therefore the fixed threshold of the comparator must have a sufficient safety margin. Therefore, these systems are relatively insensitive to inhomogeneities in the background brightness.

Wird die Komparatorschwelle mit einem ausreichenden Sicherheitsabstand gegenüber dem ungestörten Bildsignal fest vorgegeben, muß die Bildstörung infogle eines Fehlers einen starken Kontrast gegenüber der Grundhelligkeit aufweisen, damit der Fehler sicher erkannt wird.If the comparator threshold is fixed with a sufficient safety margin in relation to the undisturbed image signal, the image defect infogle of an error must have a strong contrast to the basic brightness, so that the error is reliably detected.

Mit den bekannten Verfahren und Anordnungen ist diese optisch kontrastreiche Fehlerabbildung deshalb nur begrenzt oder gar nicht möglich, weil das ungestörte Bild bereits einen normalen Helligkeitspegel besitzt und Störungen nur als Abweichungen von diesem Pegel festzustellen sind.With the known methods and arrangements, this optically high-contrast error imaging is therefore limited or not possible because the undisturbed image already has a normal brightness level and interference can only be determined as deviations from this level.

Nicht anwendbar sind z. B. alle die bekannten Verfahren, die nicht für transparente Objekte ausgelegt sind. Nur mit unvertretbar hohem Aufwand ist die Erfindung nach DE-PS 31 09270 einsetzbar, weil man Fehler im Randbereich nicht sicher erkennen kann und mehrere optoelektronische Sensoren einsetzen muß, um das Meßobjekt vollständig bewerten zu können.Not applicable for. For example, all the known methods that are not designed for transparent objects. Only with unacceptably high effort, the invention of DE-PS 31 09270 can be used because you can not reliably detect errors in the edge area and must use multiple optoelectronic sensors to fully evaluate the measurement object can.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens und einer Anordnung zur automatischen Erkennung von sichtbaren Unregelmäßigkeiten in transparenten Prüfobjekten, das die Nachteile der bekannten Verfahren nicht besitzt.The object of the invention is to provide a method and an arrangement for the automatic detection of visible irregularities in transparent test objects, which does not possess the disadvantages of the known methods.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das eine kontrastreiche Abbildung für eine automatische Erkennung von sichtbaren Unregelmäßigkeiten in transparenten Prüfobjekten ermöglicht, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die eine Verarbeitung der Abbildung der Unregelmäßigkeiten in ein elektrisches Signal so vornimmt, daß eine sichere automatische Erkennung und Auswertung dieser Unregelmäßigkeiten gewährleistet ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in das Prüfobjekt optische Strahlung eingeleitet und das Profil der seitlich zu deren Ausbreitungsrichtung aus dem Prüfobjekt austretenden Strahlung mit einem bilderkennenden optoelektronischen Sensors erfaßt wird. Der Mittelwert dieses Strahlungsprofils wird gespeichert, fortlaufend aktualisiert und als elektrisch analoge Spannung, die das Helligkeitssignal des ungestörten Prüfobjektes nachbildet, dem Komparator als variable Schwelle vorgegeben und mit dem momentanen Helligkeitssignal des optoelektronischen Sensors verglichen. Überschreitungen des Mittelwertes des Strahlungsprofils einschließlich einer Toleranzschwelle durch den momentanen Meßwert des optoelektronischen Sensors werden als Unregelmäßigkeiten im Prüfobjekt signalisiert. Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß seitlich an dem zu prüfenden Objekt, in einer Achse geneigt, gegenüber der Ausbrteitungsrichtung der optischen Strahlung ein Objektiv und ein bilderkennender optoelektronischer Sensor angeordnet sind, dessen Videosignalausgang der A/D-Wandler, oder Digitalwertspeicher sowie der D/A-Wandler in Reihe nachgeschaltet sind, der Ausgang des D/A-Wandlers über ein Summierglied auf den ersten Eingang eines !Comparators geschaltet ist, dessen zweiter Eingang mit dem Videosignalausgang des bilderkennenden optoelektronischen Sensors verbunden.ist und sowohl der Digitalweitspeicher als auch der bilderkennende optoelektronische Sensor mit der Taktsteuereinheit gekoppelt sind.The object of the invention is to develop a method that allows a high-contrast image for automatic detection of visible irregularities in transparent test objects, and to provide an apparatus for performing the method, which performs a processing of mapping the irregularities in an electrical signal so in that reliable automatic detection and evaluation of these irregularities is ensured. According to the invention the object is achieved in that introduced into the test object optical radiation and the profile of the laterally emerging to the propagation direction of the test object radiation is detected with a picture-detecting optoelectronic sensor. The mean value of this radiation profile is stored, continuously updated and compared to the comparator as a variable threshold as an electrically analog voltage which simulates the brightness signal of the undisturbed test object and compared with the instantaneous brightness signal of the optoelectronic sensor. Exceeding the mean value of the radiation profile including a tolerance threshold by the instantaneous measured value of the optoelectronic sensor are signaled as irregularities in the test object. The arrangement for carrying out the method according to the invention is characterized in that the side of the object to be tested, inclined in an axis opposite the Ausbrteitungsrichtung the optical radiation, a lens and a picture-identifying optoelectronic sensor are arranged whose video signal output of the A / D converter, or The output of the D / A converter is connected via a summing element to the first input of a! Comparator whose second input is connected to the video signal output of the image-detecting optoelectronic sensor and. Both of the digital value memory and the D / A converter connected in series Digital Weitspeicher and the image-detecting optoelectronic sensor are coupled to the clock control unit.

Ausführungsbeispielembodiment

Das erfindungsgemäße Prüfverfahren und die Anordnung zu seiner Durchführung sollen an nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:The test method according to the invention and the arrangement for its implementation will be explained in more detail in the following exemplary embodiment:

Fig. 1: zeigt den schematischen Aufbau der AnordnungFig. 1: shows the schematic structure of the arrangement

Fig. 2: zeigt die graphische Darstellung eines charakteristischen StrahlungsprofilsFig. 2: shows the graphical representation of a characteristic radiation profile

In Figur 1 sind der bilderkennende optoelektronische Sensor 1, beispielsweise eine CCD-Zeile, und das Objektiv 2 seitlich an dem Rohrstrang 3 in Richtung zur Rohrachsein der Nähe des Auslaufs aus dem Speiser 4 angeordnet. Der Videosignalausgang 5 der Sensorzeile ist auf den Eingang des A/D-Wandlers 6 geschaltet, dem der Digitalwertspeicher 7 und der D/A-Wandler 8 in Reihe nachgeschaltet sind. Der Ausgang des D/A-Wandlers ist über das Summierglied 9 auf den ersten Eingang des !Comparators 10 geführt. Der zweite Eingang des Komparators ist mit dem Videosignalausgang 5 belegt. Ferner ist die Taktsteuereinheit 11 sowohl mit dem Digitalwertspeicher 7 als auch dem Sensor 1 verbunden.In FIG. 1, the image-detecting optoelectronic sensor 1, for example a CCD line, and the objective 2 are arranged laterally on the pipe string 3 in the direction of the pipe axis near the outlet from the feeder 4. The video signal output 5 of the sensor line is connected to the input of the A / D converter 6, to which the digital value memory 7 and the D / A converter 8 are connected in series. The output of the D / A converter is guided via the summing element 9 to the first input of the comparator 10. The second input of the comparator is assigned to the video signal output 5. Furthermore, the clock control unit 11 is connected to both the digital value memory 7 and the sensor 1.

Aus der flüssigen Glasmasseim Speicher 4 tritt optische Strahlung in den Rohrstrang ein, die sich infolge Totalreflexion an den Rohrwandungen im Rohrstrang, vorzugsweise in dessen Achsrichtung, ausbreitet. Ei η Teil dieser Strahlung tritt seitlich aus dem Rohrstrang aus und bildet dabei ein charakteristisches Strahlungsprofil 12, das in seiner Form, u.a. durch die Geometrie des Rohres, bestimmt wird (Fig. 2). Unregelmäßigkeiten im Rohrstrang, wie z.B. Blasen oder Steinchen, sind infolge oder Auskopplung eines höheren Strahlungsanteils an diesen Störungen im Profil deutlich sichtbar. Durch den optoelektronischen Sensor 1 wird, über die Taktsteuerung 11 ausgelöst, das Strahlungsprofil in einer Folge elektrisch analoger Signale, die der Helligkeit der Bildpunkte des Sensors entsprechen, umgesetzt. Diese Signale werden im A/D-Wandler 6 digitalisiert und in den Speicher 7 durch die Taktsteuerung 11 synchronisiert eingeschrieben. Der Speicher 7 bildet dabei aus vorangegangenen, bereits gespeicherten Meßwerten und dem momentanen Helligkeitssignal 12b einen Mittelwert 12 a, der am Ausgang des D/A-Wandlers 8 als analoger Sollwert des ungestörten Strahlun'gsprofils zur Verfügung steht. Dieser Sollwert wird in dem Summierglied 9 um die Toleranzschwelle Uo angehoben und als Vergleichswert 12c auf den Komparator 10 geschaltet. Der Komparator vergleicht diesen mit dem momentanen Helligkeitssignal und signalisiert Überschreitungen 12d als Unregelmäßigkeiten im Rohrstrang.From the liquid glass mass in the memory 4, optical radiation enters the pipe string, which propagates as a result of total reflection at the pipe walls in the pipe string, preferably in its axial direction. Ei η part of this radiation exits laterally from the pipe string and thereby forms a characteristic radiation profile 12, which in its shape, u.a. by the geometry of the tube (Fig. 2). Irregularities in the tubing string, such as Bubbles or pebbles are clearly visible in the profile as a result of, or coupling out, a higher level of radiation from these perturbations. By the optoelectronic sensor 1, triggered by the timing controller 11, the radiation profile in a sequence of electrically analog signals corresponding to the brightness of the pixels of the sensor implemented. These signals are digitized in the A / D converter 6 and written in the memory 7 by the clock controller 11 synchronized. The memory 7 forms from previous, already stored measured values and the instantaneous brightness signal 12b an average 12 a, which is available at the output of the D / A converter 8 as an analog setpoint of undisturbed Strahlun'gsprofils available. This setpoint value is raised in the summing element 9 by the tolerance threshold Uo and switched to the comparator 10 as a comparison value 12c. The comparator compares this with the current brightness signal and signals overshoots 12d as irregularities in the pipe string.

Claims (2)

1. Verfahren zur automatischen Erkennung von Unregelmäßigkeiten in transparenten Prüfobjekten unter Verwendung einer in das Prüfobjekt eingeleiteten optischen Strahlung und einer optoelektronischen Bilderkennungs- und -auswerteeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsprofil der seitlich zur Strahleinrichtung aus dem Prüfobjekt austretenden Strahlung mit einem bilderkennenden optoelektronischen Sensor erfaßt, der Mittelwert des Strahlungsprofils gebildet und gespeichert, fortlaufend aktualisiert und mit dem momentanen Helligkeitssignal des optoelektronischen Sensors verglichen wird und dabei Überschreitungen dieses Mittelwertes einschließlich einer Toleranzschwelle als Unregelmäßigkeiten im Prüfobjekt signalisiert werden.1. A method for automatically detecting irregularities in transparent test objects using an optical radiation introduced into the test object and an optoelectronic image recognition and evaluation device, characterized in that the radiation profile of the radiation exiting the test object at the side of the beam device is detected by a photo-detecting optoelectronic sensor , the mean value of the radiation profile is formed and stored, continuously updated and compared with the instantaneous brightness signal of the optoelectronic sensor, whereby overshoots of this mean value, including a tolerance threshold, are signaled as irregularities in the test object. 2. Anordnung zur automatischen Erkennung von Unregelmäßigkeiten in transparenten Prüfobjekten unter Verwendung eines bilderkennenden optoelektronischen Sensors, Analog/Digital- und Digital/ Analogumsetzern, eines Digitalwertspeichers sowie eines Komparators, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich an dem Prüfobjekt, in einer Achse geneigt, gegenüber der Ausbreitungsrichtung der optischen Strahlung ein Objektiv (2) und ein bilderkennender optoelektronischer Sensor (1) angeordnet sind, dessen Videosignalausgang (5) der A/D-Wandler (6), der Digitalwertspeicher (7) sowie der D/A-Wandler (8) in Reihe nachgeschaltet sind, der Ausgang des D/A-Wandlers (8) über das Summierglied (9) auf den ersten Eingang eines Komparators (10) geschaltet ist, dessen zweiter Eingang mit dem Videosignalausgang (5) des bilderkennenden optoelektronischen Sensors (1) verbunden ist undsowohl der Digitalwertspeicher (7) als auch der bilderkennende optoelektronische Sensor (1) mit der Taktsteuereinheit (11) gekoppelt sind.2. Arrangement for the automatic detection of irregularities in transparent test objects using a picture-recognizing optoelectronic sensor, analog / digital and digital / analog converters, a digital value memory and a comparator, characterized in that the side of the test object, inclined in an axis, with respect to the propagation direction the optical radiation, a lens (2) and a picture-detecting optoelectronic sensor (1) are arranged, the video signal output (5) of the A / D converter (6), the digital value memory (7) and the D / A converter (8) in Series are connected, the output of the D / A converter (8) via the summing element (9) to the first input of a comparator (10) is connected, the second input connected to the video signal output (5) of the image-detecting optoelectronic sensor (1) and both the digital value memory (7) and the picture-identifying optoelectronic sensor (1) are coupled to the clock control unit (11) are.