DE102014115354B4

DE102014115354B4 - Vorrichtung sowie Verfahren zur Analyse von flächigen Materialien

Info

Publication number: DE102014115354B4
Application number: DE102014115354.5A
Authority: DE
Inventors: Willibald Schneider
Original assignee: Pqc - Process Quality Competence GmbH
Current assignee: Adeno Solution Ug Haftungsbeschraenkt De
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2034-10-23
Also published as: DE102014115354A1

Abstract

Vorrichtung zur optischen Analyse von flächigen Materialien umfassend eine Halteeinrichtung (2) zur Aufnahme des flächigen Materials (10) und eine Einrichtung (3) zur Aufnahme von digitalen Bildinformationen des flächigen Materials, wobei die Halteeinrichtung (2) eine untere Halte- und Fixiereinheit (4) und eine oberhalb der unteren Halte- und Fixiereinheit (4) angeordnete obere Halte- und Fixiereinheit (5) umfasst, wobei die untere Halte- und Fixiereinheit (4) zur Halterung und Fixierung des flächigen Materials (10) während der Aufnahme von digitalen Bildinformationen an einer ersten Seite und die obere Halte- und Fixiereinheit (5) zur Halterung und Fixierung des flächigen Materials (10) während der Aufnahme von digitalen Bildinformationen an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite ausgebildet sind und wobei eine der Halte- und Fixiereinheiten (4, 5) derart relativ zu der weiteren Halte- und Fixiereinheit (4, 5) bewegbar ist, dass beide Halte- und Fixiereinheiten (4, 5) gegenüber dem flächigen Material anliegen und dadurch das flächige Material (10) zwischen den beiden Halte- und Fixiereinheiten (4, 5) übergeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Analyse von flächigen Materialien, insbesondere Haut oder Leder.
In der Lederverarbeitung ist es bekannt, Haut in verschiedenen Bearbeitungszuständen durch geschultes Personal zu begutachten. Dabei wird die jeweilige Haut einzeln gesichtet und im Hinblick auf optische Auffälligkeiten bzw. Abweichungen von der Norm untersucht. Abhängig von dem Untersuchungsergebnis wird die jeweilige Haut klassifiziert und einer der Klassifizierung entsprechenden Verwendung zugeführt.
Bei der weiteren Verarbeitung der Haut bzw. des Leders werden wiederum durch geschultes Personal Schnittlinien für aus der Haut bzw. dem Leder herauszuschneidende Materialstücke festgelegt. Diese Materialstücke müssen bestimmte Qualitätskriterien, insbesondere optische Qualitätskriterien erfüllen, d. h. dürfen keine oder nur geringe optische Fehler aufweisen. Typischerweise weist aber Haut aufgrund der Herkunftszone bzw. den Lebensbedingungen der Tiere, aus denen die Haut gewonnen wird, optische Auffälligkeiten, beispielsweise entstanden durch Narben, Insektenstiche, etc., auf, die die Qualität der Haut beeinträchtigen und einem möglichst verschnittfreien Herausschneiden der jeweiligen Materialstücke entgegenstehen.
Vorrichtungen zur automatisierten Analyse von flächigen Materialien sind bereits bekannt ( US 5 258 917 A ). Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist, dass lediglich eine Seite des flächigen Materials begutachtet wird und damit eine Gesamtbeurteilung des flächigen Materials nicht mit ausreichender Verlässlichkeit möglich ist, da insbesondere auch rückseitige Auffälligkeiten oder Defekte die Qualität des flächigen Materials entscheidend beeinflussen können.
Die Druckschrift DE 28 25 583 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Planrichten und beidseitigem Inspizieren von Warenbahnen im Durchlauf.
Die Druckschrift DE 34 08 100 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen und Positionieren eines flachen Gegenstands, insbesondere bei der Herstellung von Bekleidungsstücken.
Aus der Druckschrift US 2013/0125721 A1 ist eine Vorrichtung zum Abnehmen von flachen Artikeln von einer Arbeitsfläche bekannt geworden.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur optischen Analyse von flächigen Materialien aufzuzeigen, mittels der eine rationelle beidseitige Analyse von flächigen Materialen, insbesondere Haut oder Leder, möglich ist.
Die Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Ein Verfahren zur Analyse von flächigen Materialien ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 13.
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur optischen Analyse von flächigen Materialien. Die Vorrichtung umfasst eine Halteeinrichtung zur Aufnahme des flächigen Materials und eine Einrichtung zur Aufnahme von digitalen Bildinformationen des flächigen Materials. Die Einrichtung zur Aufnahme von digitalen Bildinformationen ist insbesondere eine Kamera, besonders bevorzugt eine Zeilenkamera. Die Halteeinrichtung weist eine untere Halte- und Fixiereinheit und eine oberhalb der unteren Halte- und Fixiereinheit angeordnete obere Halte- und Fixiereinheit auf. Die untere Halte- und Fixiereinheit ist zur Halterung und Fixierung des flächigen Materials während der Aufnahme von digitalen Bildinformationen an einer ersten Seite des flächigen Materials und die obere Halte- und Fixiereinheit zur Halterung und Fixierung des flächigen Materials während der Aufnahme von digitalen Bildinformationen an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des flächigen Materials ausgebildet. Eine der Halte- und Fixiereinheiten ist dabei derart relativ zu der weiteren Halte- und Fixiereinheit bewegbar, dass beide Halte- und Fixiereinheiten gegenüber dem flächigen Material anliegen und dadurch eine Übergabe des flächigen Materials zwischen den beiden Halte- und Fixiereinheiten erfolgen kann. Die Übergabe kann insbesondere nach der Anlage beider Halte- und Fixiereinheiten am flächigen Material durch Lösen der Fixierung des flächigen Materials an der unteren Halte- und Fixiereinheit, durch Bewirken der Fixierung des flächigen Materials an der oberen Halte- und Fixiereinheit und durch erneute Relativbewegung einer der Halte- und Fixiereinheiten relativ zu der weiteren Halte- und Fixiereinheit erfolgen.
Durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann in effektiver Weise eine beidseitige Analyse des flächigen Materials erfolgen, da durch die Übergabe von der unteren Halte- und Fixiereinheit an die obere Halte- und Fixiereinheit die vorher gegenüber der unteren Halte- und Fixiereinheit anliegende Seite des flächigen Materials freigelegt wird. Die Übergabe zwischen der unteren und der oberen Halte- und Fixiereinheit erfolgt ohne oder im Wesentlichen ohne Drehung bzw. seitliches Versetzen, so dass die Lage des flächigen Elements in zwei Raumrichtungen konstant oder im Wesentlichen konstant bleibt, was wesentliche Vorteile bei der Korrelierung der beidseitig erfassten Bildinformationen mit dem Ziel einer Gesamtbeurteilung des flächigen Materials mit sich bringt. Zudem wird durch die Übergabe des flächigen Materials durch beidseitiges Anliegen der Halte- und Fixiereinheiten eine faltenfreie oder im Wesentlichen faltenfreie Übergabe eines flexiblen, flächigen Materials erreicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die obere Halte- und Fixiereinheit in Richtung der unteren Halte- und Fixiereinheit absenkbar oder die untere Halte- und Fixiereinheit ist in Richtung der oberen Halte- und Fixiereinheit anhebbar. In anderen Worten erfolgt die Relativbewegung einer der Halte- und Fixiereinheiten gegenüber der anderen Halte- und Fixiereinheit in vertikaler Richtung. Die an den Halte- und Fixiereinheiten ausgebildeten Aufnahmeflächen sind vorzugsweise als ebene Flächen ausgebildet, die sich in einer horizontalen Ebene (x-y-Ebene eines karthesischen Koordinatensystems) erstrecken. Dadurch wird eine vorteilhafte Übergabe des flächigen Materials ermöglicht.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die untere und die obere Halte- und Fixiereinheit eine Vielzahl von mit einem Unterdruck beaufschlagbare Öffnungen auf. Die Öffnungen sind dabei mit einer Ansaugeinrichtung, beispielsweise einer Vakuumpumpe gesteuert verbindbar. Damit wird erreicht, dass das flächige Material durch Ansaugen gegenüber der jeweiligen an der Halte- und Fixiereinheit ausgebildeten Auflagefläche fixierbar und damit auch eine Überkopfhalterung des flächigen Materials an der oberen Halte- und Fixiereinheit möglich ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen der unteren Halte- und Fixiereinheit über zumindest eine erste Absperreinrichtung und die Öffnungen der oberen Halte- und Fixiereinheit über zumindest eine zweite Absperreinrichtung mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Unterdruck gekoppelt. Damit können die Halte- und Fixiereinheiten unabhängig voneinander mit Unterdruck beaufschlagt werden.
Insbesondere sind die erste und zweite Absperreinrichtung mit einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Absperreinrichtungen gekoppelt und die Steuereinrichtung ist zur Ansteuerung der Absperreinrichtungen derart ausgebildet, dass die Öffnungen der unteren und der oberen Halte- und Fixiereinheit in verschiedenen Zeiträumen mit Unterdruck beaufschlagt werden. Derartige Absperrvorrichtungen können Ventile, insbesondere Vakuumventile sein. Die Zeiträume können dabei zumindest zeitweise überlappen oder ohne Überlappung aufeinander folgen. Damit kann nach der Bewegung einer der Halte- und Fixiereinheiten relativ zur weiteren Halte- und Fixiereinheit und dem Anliegen beider Halte- und Fixiereinheiten am flächigen Material ein Deaktivieren der Fixierung an der unteren Halte- und Fixiereinheit und eine Aktivierung der Fixierung an der oberen Halte- und Fixiereinheit erfolgen, wobei die Lage des flächigen Materials in Bezug auf eine horizontale Ebene erhalten oder zumindest im Wesentlichen erhalten bleibt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen der unteren Halte- und Fixiereinheit über zumindest eine erste Absperreinrichtung und die Öffnungen der oberen Halte- und Fixiereinheit über zumindest eine zweite Absperreinrichtung mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Unterdruck gekoppelt, wobei die erste und zweite Absperreinrichtung mit einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Absperreinrichtungen gekoppelt sind und die Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Absperreinrichtungen derart ausgebildet ist, dass nach der Bewegung einer der Halte- und Fixiereinheiten relativ zu der weiteren Halte- und Fixiereinheit die Unterdruckbeaufschlagung an den Öffnungen einer der Halte- und Fixiereinheiten deaktiviert und an der weiteren Halte- und Fixiereinheit aktiviert wird. Damit kann wiederum eine Übergabe des flächigen Materials erreicht werden, bei der die Lage des flächigen Materials in Bezug auf eine horizontale Ebene erhalten oder zumindest im Wesentlichen erhalten bleibt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt die Bewegung der Halte- und Fixiereinheit durch einen hydraulischen oder pneumatischen Antrieb oder einen motorischen Antrieb, insbesondere durch einen Servomotor. Damit kann eine mit ausreichender Präzision steuerbare Bewegung der Halte- und Fixiereinheit erreicht werden. Ferner können ein oder mehrere Sensoren vorgesehen sein, die die Bewegung der Halte- und Fixiereinheit steuern und damit ein kontrolliertes Verfahren in eine obere bzw. untere Endposition bewirken.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Bildaufnahmeeinrichtung mittels eines gegenüber der unteren Halte- und Fixiereinheit verschiebbar gehaltenen Schlittens in einer ersten Raumrichtung bewegbar. Damit kann die Bildaufnahmeeinrichtung zur Analyse großflächiger Materialien bewegt und damit Bildinformationen an unterschiedlichen Stellen des Materials aufgenommen werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Bildaufnahmeeinrichtung an dem Schlitten verschiebbar angeordnet, und zwar verschiebbar in einer zweiten Raumrichtung, die unterschiedlich zur ersten Raumrichtung ist. Damit kann die Bildaufnahmeeinrichtung in zwei unterschiedliche Raumrichtungen bewegt und somit Bildinformationen eines großflächigen Materials ermittelt werden. Diese Ermittlung kann insbesondere derart erfolgen, dass der Schlitten an einer bestimmten Position gehalten wird und die Bildaufnahmeeinrichtung am Schlitten bewegt wird, so dass zunächst nur ein Teilbereich des flächigen Materials erfasst wird. Anschließend wird der Schlitten um die Breite oder im Wesentlichen um die Breite des Bereichs des flächigen Materials, von dem Bildinformationen aufgenommen wurden, verfahren, damit in einem nachfolgenden Schritt in einem daran angrenzenden Bereich des flächigen Materials Bildinformationen aufgenommen werden können. Die Gesamtbildinformation ergibt sich durch Zusammensetzen der einzelnen gewonnenen Bildinformationen.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Bildaufnahmeeinrichtung mittels eines Roboters relativ zur Halteeinrichtung bewegbar. Damit kann ebenfalls eine gesteuerte Bewegung der Bildaufnahmeeinrichtung relativ zum flächigen Material erfolgen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Bildaufnahmeeinrichtung in horizontaler Richtung in eine Position verfahrbar, die außerhalb des Flächenbereichs liegt, der bei vertikaler Projektion der Fläche der oberen Halte- und Fixiereinheit auf die untere Halte- und Fixiereinheit durch diese obere Halte- und Fixiereinheit belegt wird. Damit wird gewährleistet, dass die zwischen der unteren und der oberen Halte- und Fixiereinheit bewegte Bildaufnahmeeinrichtung nicht die Übergabe des flächigen Materials durch Relativbewegung einer der Halte- und Fixiereinheiten gegenüber der anderen Halte- und Fixiereinheit behindert.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Bildaufnahmeeinrichtung zumindest während der Aufnahme von digitalen Bildinformationen in einem Raum zwischen der oberen und der unteren Halte- und Fixiereinheit bewegbar angeordnet. Damit kann sowohl bei Halterung des flächigen Materials an der unteren Halte- und Fixiereinheit als auch bei Halterung des flächigen Materials an der oberen Halte- und Fixiereinheit dieses flächige Material analysiert werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Bildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme von Bildinformationen in zwei gegenüberliegenden Raumrichtungen ausgebildet. Dies kann beispielsweise mittels einer einzigen Kamera und einer geeigneten Umlenkoptik, die Licht aus entgegengesetzten Raumrichtungen auf die Kamera projiziert oder mittels zumindest zwei Kameras bewirkt werden, die Bildinformationen aus gegenüberliegenden Raumrichtungen aufnehmen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die obere Halte- und Fixiereinheit mittels eines die untere Halte- und Fixiereinheit überspannenden Gestells oberhalb der unteren Halte- und Fixiereinheit gehalten. Alternativ ist es auch möglich, dass die obere Halte- und Fixiereinheit sich an der unteren Halte- und Fixiereinheit abstützt oder durch eine geeignete Konstruktion an einer Gebäudedecke gehalten wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur optischen Analyse von flächigen Materialien mittels einer Vorrichtung umfassend eine Halteeinrichtung zur Aufnahme des flächigen Materials und eine Einrichtung zur Aufnahme von digitalen Bildinformationen des flächigen Materials, wobei die Halteeinrichtung eine untere Halte- und Fixiereinheit und eine oberhalb der unteren Halte- und Fixiereinheit angeordnete obere Halte- und Fixiereinheit umfasst. Das Verfahren umfasst dabei folgende Schritte:

– Anordnen des flächigen Materials an der unteren Halte- und Fixiereinheit;
– Aufnahme von digitalen Bildinformationen an einer ersten Seite des flächigen Materials;
– Übergabe des flächigen Materials von der unteren Halte- und Fixiereinheit zur oberen Halte- und Fixiereinheit durch Bewegung einer der Halte- und Fixiereinheiten relativ zu der weiteren Halte- und Fixiereinheit; und
– Aufnahme von digitalen Bildinformationen an einer zweiten Seite des flächigen Materials, die der ersten Seite des flächigen Materials gegenüberliegt.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass in effektiver und hochgenauer Weise eine beidseitige Analyse des flächigen Materials erfolgen kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Übergabe des flächigen Materials von der unteren Halte- und Fixiereinheit zur oberen Halte- und Fixiereinheit durch nachfolgende Schritte, die insbesondere aufeinanderfolgen können:

– Bewegen der oberen Halte- und Fixiereinheit relativ zur unteren Halte- und Fixiereinheit oder Bewegen der unteren Halte- und Fixiereinheit relativ zur oberen Halte- und Fixiereinheit derart, dass zumindest zeitweise eine Auflagefläche der unteren Halte- und Fixiereinheit und der oberen Halte- und Fixiereinheit gegenüber dem flächigen Material anliegt;
– durch Fixieren des flächigen Materials gegenüber der oberen Halte- und Fixiereinheit; und
– Bewegen der oberen Halte- und Fixiereinheit relativ zur unteren Halte- und Fixiereinheit oder Bewegen der unteren Halte- und Fixiereinheit relativ zur oberen Halte- und Fixiereinheit derart, dass die untere Halte- und Fixiereinheit gegenüber dem flächigen Material beabstandet ist.

Vorteilhafterweise erfolgt die Übergabe zwischen der unteren und der oberen Halte- und Fixiereinheit ohne oder im Wesentlichen ohne Drehung bzw. seitliches Versetzen, so dass die Lage des flächigen Elements in zwei Raumrichtungen konstant bleibt, was wesentliche Vorteile bei der Korrelierung der erfassten Bildinformationen von beiden Seiten mit dem Ziel einer Gesamtbeurteilung des flächigen Materials mit sich bringt. Zudem wird durch die Übergabe des flächigen Materials durch beidseitiges Anliegen der Halte- und Fixiereinheiten eine faltenfreie oder im Wesentlichen faltenfreie Übergabe eines flexiblen, flächigen Materials erreicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das flächige Material durch Unterdruckbeaufschlagung von an den Halte- und Fixiereinheiten vorgesehenen Öffnungen fixiert und bei der Übergabe des flächigen Materials von der unteren Halte- und Fixiereinheit zur oberen Halte- und Fixiereinheit erfolgt eine Deaktivierung der Unterdruckbeaufschlagung von an der unteren Halte- und Fixiereinheit vorgesehenen Öffnungen und eine Aktivierung der Unterdruckbeaufschlagung von an der oberen Halte- und Fixiereinheit vorgesehenen Öffnungen. Damit kann durch anschließendes Anheben der oberen Halte- und Fixiereinheit das flächige Material von der unteren Halte- und Fixiereinheit abgehoben werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Bildaufnahmeeinrichtung vor der Übergabe des flächigen Materials von der unteren Halte- und Fixiereinheit zur oberen Halte- und Fixiereinheit in eine Position verfahren, die außerhalb des Flächenbereichs liegt, der nach der Relativbewegung der Halte- und Fixiereinheiten zueinander zur Übergabe des flächigen Materials durch diese obere Halte- und Fixiereinheit an der unteren Halte- und Fixiereinheit bedeckt wird.
Flächige Materialien im Sinne der Erfindung sind insbesondere Naturmaterialien, beispielsweise Haut oder Leder in unterschiedlichen Bearbeitungszuständen oder aber auch andere flächige Naturmaterialien.
Die Ausdrücke „näherungsweise”, „im Wesentlichen” oder „etwa” bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/–10%, bevorzugt um +/–5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 beispielhaft eine Vorrichtung zur Analyse von flächigen Materialien in einer perspektivischen Ansicht;
2 beispielhaft eine Vorrichtung zur Analyse von flächigen Materialien in einer Seitenansicht;
3 beispielhaft ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erfassung von Bildinformationen von flächigen Materialien;
4 beispielhaft ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Beurteilung von flächigen Materialien;
5 beispielhaft der Verfahrensschritt der Aufbereitung von Bildinformationen gemäß 4 in einem schematischen Ablaufdiagramm; und
6 beispielhaft der Verfahrensschritt des bereichsweisen Bewertens von Bildinformationen gemäß 4 in einem schematischen Ablaufdiagramm.
In den 1 und 2 sind mit dem Bezugszeichen 1 jeweils Vorrichtungen zur optischen Analyse von flächigen Materialien 10 gezeigt. Die in dem Ausführungsbeispiel gezeigte Analysevorrichtung 1 ist insbesondere zur Analyse von tierischer Haut oder Leder ausgebildet, d. h. das flächige Material ist tierische Haut oder Leder. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Halteeinrichtung 2 zur Aufnahme des flächigen Materials 10. Diese Halteeinrichtung 2 ist mehrteilig aufgebaut und umfasst insbesondere eine untere Halte- und Fixiereinheit 4 und eine oberhalb der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 vorgesehene obere Halte- und Fixiereinheit 5. Die Halte- und Fixiereinheiten 4, 5 weisen Auflageflächen 4.1, 5.1 auf, gegenüber denen das zu bewertende flächige Material gehalten und fixiert wird. Die untere Halte- und Fixiereinheit 4 ist als Auflagetisch ausgebildet, d. h. die untere Halte- und Fixiereinheit 4 weist eine Auflagefläche 4.1 auf, auf der von oben her das zu beurteilende flächige Material 10 aufgelegt werden kann.
Die obere Halte- und Fixiereinheit 5 ist mittels einer geeigneten Trageinrichtung, beispielsweise einem die untere Halte und Fixiereinheit 4 überspannenden Gestell 9 oberhalb der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 vorgesehen. Dabei ist die Auflagefläche 5.1 der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 der Auflagefläche 4.1 gegenüberliegend vorgesehen. Die Auflageflächen 4.1, 5.1 sind eben und vorzugsweise parallel zueinander ausgebildet, d. h. die Auflagefläche 4.1 und die Auflagefläche 5.1 spannen jeweils Ebenen auf, die zueinander parallel oder im Wesentlichen parallel verlaufen.
Die untere und obere Halte- und Fixiereinheit 4, 5 weisen an ihren Auflageflächen 4.1, 5.1 jeweils Öffnungen 6 auf, die als Ansaugöffnungen dienen. Diese Öffnungen 6 sind mit einem Unterdruck derart beaufschlagbar, dass das zu bewertende Material gegenüber der jeweiligen Auflagefläche 4.1, 5.1 angesaugt und damit fixiert wird. Vor dem Ansaugen des Materials erfolgt vorzugsweise ein Ausstreifvorgang, bei dem Falten im flächigen Material 10 beseitigt oder zumindest in Randbereiche des flächigen Materials 10 verlagert werden.
Ferner weist die Vorrichtung 1 eine Einrichtung zur Aufnahme von digitalen Bildinformationen des zu bewertenden flächigen Materials 10 auf. Die Bildaufnahmeeinrichtung 3 ist insbesondere eine Kamera, mittels der nacheinander eine Vielzahl von digitalen Bildinformationen aufgenommen werden, wobei diese nacheinander aufgenommenen Bildinformationen jeweils unterschiedlichen Bereichen des flächigen Materials zugeordnet sind. Um die Bildaufnahmeeinrichtung 3 relativ zum flächigen Material geeignet positionieren zu können, ist die Bildaufnahmeeinrichtung 3 bewegbar gegenüber der unteren bzw. oberen Halte- und Fixiereinheit 4, 5 vorgesehen.
Die Bewegbarkeit der Bildaufnahmeeinrichtung 3 kann auf vielfältige Art und Weise realisiert sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Bildaufnahmeeinrichtung 3 an einem Schlitten 7 angeordnet, der beispielsweise mittels Führungsschienen 7.1, 7.2 an der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 verschiebbar gehalten ist. Die Führungsschienen 7.1, 7.2 verlaufen hierbei parallel zueinander und weisen eine Längserstreckung in einer ersten Raumrichtung auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel der y-Richtung eines in 1 gezeigten kartesischen Koordinatensystems entspricht. Damit ist der Schlitten 7 und damit auch die darauf angeordnete Bildaufnahmeeinrichtung 3 in eben dieser ersten Raumrichtung verfahrbar.
Um eine Bewegbarkeit der Bildaufnahmeeinrichtung 3 in eine zweite Raumrichtung zu ermöglichen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel orthogonal zur ersten Raumrichtung verläuft und der x-Richtung entspricht, ist die Bildaufnahmeeinrichtung 3 gegenüber dem Schlitten 7 beweglich angeordnet. Insbesondere ist die Bildaufnahmeeinrichtung 3 mittels Führungsschienen 7.3, 7.4 verschiebbar am Schlitten 7 angeordnet, wobei diese Führungsschienen 7.3, 7.4 in x-Richtung verlaufen. Damit lässt sich die Bildaufnahmeeinrichtung 3 in zwei unterschiedliche Raumrichtungen gegenüber dem flächigen Material 10 bewegen, so dass Bildinformationen sämtlicher Bereiche des flächigen Materials 10 erfasst werden können.
Die Bewegung der Bildaufnahmeeinrichtung 3 gegenüber dem flächigen Material 10 kann durch jegliche geeignete Antriebsmittel erfolgen, insbesondere durch einen elektromotorischen Antrieb, besonders bevorzugt durch Servomotoren, wobei die Bewegungen in die unterschiedlichen Raumrichtungen unabhängig voneinander erfolgen.
Alternativ kann die Bewegung der Bildaufnahmeeinrichtung 3 relativ zum zu bewertenden Material auch durch andere Verstellmechanismen erfolgen, beispielsweise durch einen hochgenauen Roboter, mittels dem die Bildaufnahmeeinrichtung 3 über das zu bewertende flächige Material bewegt wird.
Zur Aufnahme von Bildinformationen wird beispielsweise der Schlitten 7 zunächst in einer definierten Stellung (y-Position) positioniert und anschließend die Bildaufnahmeeinrichtung 3 in x-Richtung verfahren, so dass Bildinformationen eines ersten Streifens des zu analysierenden flächigen Materials 10 aufgenommen werden. Dieser Streifen kann beispielsweise eine Breite von 50 cm bis 80 cm, vorzugsweise 70 cm haben. Die Bewegung der Bildaufnahmeeinrichtung 3 gegenüber dem Schlitten 7 kann intermittierend oder kontinuierlich erfolgen. Die Bildaufnahmeeinrichtung 3 kann dabei insbesondere eine Zeilenkamera beinhalten, d. h. die Bildaufnahmeeinrichtung 3 nimmt Bildinformationen in Form von einzelnen Zeilen auf, wobei diese Zeilen im gezeigten Ausführungsbeispiel in y-Richtung ausgerichtet sind. Durch das Verfahren der Bildaufnahmeeinrichtung 3 in x-Richtung werden nacheinander eine Vielzahl von zeilenförmigen Bildinformationen aufgenommen, die einem streifenförmigen Bereich des zu bewertenden flächigen Materials 10 zugeordnet sind. Nachdem dieser Streifen aufgenommen ist, kann der Schlitten 7 in y-Richtung um eine definierte Wegstrecke verfahren werden. Dieser Verfahrweg ist an die Breite der aufgenommenen Bildinformationen angepasst und kann damit beispielsweise ebenfalls im Bereich zwischen 50 cm und 80 cm liegen. Damit kann nach dem Verfahren des Schlittens 7 in y-Richtung ein weiterer streifenförmiger Bereich des zu bewertenden Materials aufgenommen werden.
Vorzugsweise erfolgen mehrere Aufnahmen von Bildinformationen pro Materialbereich, und zwar insbesondere jeweils mit unterschiedlichen Beleuchtungen des flächigen Materials. Beispielsweise kann eine erste Aufnahme mit einer Auflicht-Beleuchtung, d. h. einem senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zu den Auflageflächen 4.1, 5.1 einfallenden Licht, eine zweite Aufnahme mit einer ersten Seitenlicht-Beleuchtung und eine dritte Aufnahme mit einer zweiten Seitenlicht-Beleuchtung erfolgen. Die Seitenlicht-Beleuchtungen können dabei insbesondere von unterschiedlichen Seiten her erfolgen.
Vorteilhafterweise erfolgt die Aufnahme von Bildinformationen nicht nur an einer Seite des flächigen Materials 10 sondern an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des flächigen Materials 10, beispielsweise der Oberseite und der Unterseite. Die Aufnahme von Bildinformationen an unterschiedlichen Seiten erfolgt insbesondere in zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitintervallen, d. h. zunächst werden Bildinformationen an einer ersten Seite, beispielsweise der Oberseite des flächigen Materials 10, erfasst und anschließend werden Bildinformationen an der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, beispielsweise der Unterseite des flächigen Materials 10, aufgenommen. Dadurch können insbesondere bei der Beurteilung von Haut nicht nur die Oberseite, sondern auch die Unterseite der Haut inspiziert werden und beispielsweise an der Unterseite der Haut sichtbare Defekte (beispielsweise Aderverdickungen), beispielsweise tiefe Narben, Schnitte (beispielsweise entstanden durch das Ablösen der Haut) etc. zur Beurteilung der Haut herangezogen werden.
Um das flächige Material 10 auch an der Unterseite beurteilen zu können, wird nach der Erfassung von Bildinformationen der Oberseite des flächigen Materials 10, die beispielsweise bei Halterung bzw. Fixierung des flächigen Materials 10 an der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 erfolgt, eine Übergabe dieses flächigen Materials 10 von der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 an die obere Halte- und Fixiereinheit 5 bewirkt.
Vor der Übergabe ist vorzugsweise dafür zu sorgen, dass diese Übergabe nicht durch die Bildaufnahmeeinrichtung 3 behindert wird. Daher wird die Bildaufnahmeeinrichtung 3 in eine Position bewegt, die außerhalb des Übergabebereichs zwischen der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 und der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 liegt. Insbesondere wird die Bildaufnahmeeinrichtung 3 in eine Position bewegt, die außerhalb der Fläche liegt, die bei senkrechter Projektion der Aufnahmefläche 5.1 der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 auf die Aufnahmefläche 4.1 der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 durch die obere Halte- und Fixiereinheit 5 belegt wird.
Anschließend wird eine der Halte- und Fixiereinheiten 4, 5 relativ zu der weiteren Halte- und Fixiereinheit 4, 5 bewegt, d. h. entweder wird die untere Halte- und Fixiereinheit 4 auf die obere Halte- und Fixiereinheit 5 oder die obere Halte- und Fixiereinheit 5 auf die untere Halte- und Fixiereinheit 4 zubewegt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die obere Halte- und Fixiereinheit 5 höhenverstellbar gegenüber der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 gehalten. Beispielsweise sind Führungen 8 vorgesehen, die ein exaktes Absenken der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 auf die untere Halte- und Fixiereinheit 4 ermöglichen. Für den Fall, dass die Auflageflächen 4.1, 5.1 der Halte- und Fixiereinheiten 4, 5 parallel zu einer x-y-Ebene ausgerichtet sind, erfolgt damit das Absenken der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 in z-Richtung.
Nach dem Absenken der oberen Halte-und Fixiereinheit 5 liegt vorzugsweise die Auflagefläche 5.1 oberseitig auf dem flächigen Material 10 auf. Die Übergabe des flächigen Materials 10 von der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 an die obere Halte- und Fixiereinheit 5 erfolgt beispielsweise derart, dass die Fixierung des flächigen Materials 10 gegenüber der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 deaktiviert und die Fixierung des flächigen Materials 10 gegenüber der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 aktiviert wird. Mehr im Detail kann insbesondere die Unterdruckbeaufschlagung der Öffnungen 6 an der Auflagefläche 4.1 der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 deaktiviert und die Unterdruckbeaufschlagung der Öffnungen an der Auflagefläche 5.1 der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 aktiviert werden.
Zur Unterdruckbeaufschlagung der Öffnungen 6 an den Halte- und Fixiereinheiten 4, 5 ist eine Ansaugeinrichtung, beispielsweise eine Vakuumpumpe, vorgesehen, die in geeigneter Weise mit den Öffnungen verbunden ist. Insbesondere sind mindestens zwei Unterdruckzweige vorgesehen, wobei ein erster Unterdruckzweig die Öffnungen 6 der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 und ein zweiter Unterdruckzweig die Öffnungen der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 mit Unterdruck versorgt. Ferner ist vorzugsweise in jedem dieser Unterdruckzweige jeweils zumindest eine Absperreinrichtung vorgesehen, und diese Absperreinrichtungen sind mit einer Steuereinheit gekoppelt, die ein selektives Öffnen bzw. Schließen der Absperreinrichtung und damit eine gesteuerte Beaufschlagung der Öffnungen 6 der Halte- und Fixiereinheiten 4, 5 ermöglicht. Derartige Absperrvorrichtungen können Ventile, insbesondere Vakuumventile sein. Damit kann ein gesteuertes Ansaugen des flächigen Materials 10 an der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 oder der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 erreicht werden.
Nach der Aktivierung der Ansaugung des flächigen Materials 10 gegenüber der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 und der Deaktivierung der Ansaugung des flächigen Materials 10 gegenüber der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 kann ein Anheben der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 erfolgen, wobei durch dieses Anheben ebenfalls das flächige Material 10 von der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 abgehoben wird. Das Anheben erfolgt vorzugsweise so weit, dass die Bildaufnahmeeinrichtung 3 in den zwischen der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 und der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 liegenden Raum eingebracht werden kann. Dabei wird die vorher gegenüber der Auflagefläche 4.1 der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 anliegende Seite des flächigen Materials 10 freigelegt und kann durch die Bildaufnahmeeinrichtung 3 aufgenommen werden.
Durch den vorher beschriebenen Übergabevorgang erfolgt vorzugsweise eine lagegenaue Übergabe des flächigen Materials 10 zwischen der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 und der oberen Halte- und Fixiereinheit 5, d. h. eine Übergabe ohne seitliches Verrücken oder Verdrehen. Dies hat den entscheidenden Vorteil, dass optische Auffälligkeiten an der Oberseite des flächigen Materials gegenüber optischen Auffälligkeiten an der Unterseite des flächigen Materials leichter korreliert werden können, so dass insgesamt eine Information gewonnen werden kann, welcher Abschnitt des flächigen Materials optische Auffälligkeiten und damit möglicherweise Defekte aufweist. Ebenso kann durch den vorher beschriebenen Übergabevorgang eine faltenfreie oder möglichst faltenfreie Übergabe erfolgen.
Um eine Aufnahme von Bildinformationen an der Unterseite und der Oberseite des flächigen Materials 10 bewirken zu können, ist die Bildaufnahmeeinrichtung 3 zur Aufnahme von digitalen Bildinformationen in zwei entgegengesetzten Raumrichtungen ausgebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Aufnahme von Bildinformationen in positiver und negativer z-Richtung. Dadurch kann die Bildaufnahmeeinrichtung 3 Bildinformationen sowohl des an der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 als auch des an der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 gehaltenen flächigen Materials 10 aufnehmen, und zwar jeweils bei Anordnung der Bildaufnahmeeinrichtung 3 in dem Raum zwischen der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 und der oberen Halte- und Fixiereinheit 5.
Zur Aufnahme von digitalen Bildinformationen in zwei entgegengesetzten Raumrichtungen enthält die Bildaufnahmeeinrichtung 3 eine einzelne Kamera, beispielsweise eine Zeilenkamera, wobei eine Optik vorgesehen ist, die einen Lichteinfall auf diese Kamera entweder von einer ersten Raumrichtung oder von einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Raumrichtung her bewirken kann. Alternativ kann die Bildaufnahmeeinrichtung 3 zumindest zwei Kameras enthalten, wobei eine erste Kamera Bildinformationen aus der ersten Raumrichtung und die zumindest eine zweite Kamera Bildinformationen aus einer zur ersten Raumrichtung entgegengesetzten zweiten Raumrichtung aufnimmt.
Nachfolgend wird der Verfahrensablauf zur optischen Bewertung des flächigen Materials 10 anhand des Ablaufdiagramms in 3 näher erläutert.
Zunächst erfolgt ein Auflegen des flächigen Materials 10 (S100). Dieses Auflegen erfolgt vorzugsweise auf der unteren Halte- und Fixiereinheit 4, da das flächige Material aufgrund der tischartigen Ausbildung dieser unteren Halte- und Fixiereinheit 4 schwerkraftbedingt gegenüber der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 gehalten wird. Das Auflegen kann durch eine Person aber auch maschinell, beispielsweise durch einen Roboter, erfolgen. Zur besseren Fixierung des flächigen Materials 10 erfolgt vorzugsweise auch an der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 eine Ansaugung des flächigen Materials 10.
Vorzugsweise nach einem Ausstreifen des flächigen Materials 10 erfolgt anschließend das Aufnehmen von Bildinformationen an einer ersten Seite des flächigen Materials 10 (S110) mittels der Bildaufnahmeeinrichtung 3. Dazu wird, wie vorher beschrieben, die Bildaufnahmeeinrichtung 3 gegenüber dem flächigen Material 10 bewegt.
Nach der vollständigen Aufnahme der Bildinformationen der ersten Seite des flächigen Materials 10 erfolgt ein Verfahren der Bildaufnahmeeinrichtung 3 in eine Position die außerhalb des Bewegungsbereichs liegt, in dem sich eine der Halte- und Fixiereinheiten 4, 5 bewegt (S120). Insbesondere wird die Bildaufnahmeeinrichtung 3 in eine Position bewegt, die außerhalb der Fläche liegt, die sich bei senkrechter Projektion der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 auf die untere Halte- und Fixiereinheit 4 ergibt (auch Parkposition genannt). Dadurch wird sichergestellt, dass die Bildaufnahmeeinrichtung 3 den anschließenden Übergabeprozess nicht behindert.
Anschließend erfolgt die Relativbewegung einer der Halte- und Fixiereinheiten 4, 5 relativ zu der weiteren Halte- und Fixiereinheit 4, 5 (S130), beispielsweise das oben beschriebene Absenken der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 auf die untere Halte- und Fixiereinheit 4. Darauf folgend wird eine Fixierung des flächigen Materials 10 an der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 bewirkt (S140). Diese Fixierung erfolgt insbesondere durch Ansaugen des flächigen Materials 10 gegenüber der Auflagefläche 5.1 der oberen Halte- und Fixiereinheit 5.
Durch eine weitere Relativbewegung einer der Halte- und Fixiereinheiten 4, 5 relativ zu der weiteren Halte- und Fixiereinheit 4, 5 (S150), beispielsweise einem Anheben der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 gegenüber der unteren Halte- und Fixiereinheit 4, werden die Halte- und Fixiereinheiten 4, 5 derart zueinander beabstandet, dass die Bildaufnahmeeinrichtung 3 in den zwischen diesen Halte- und Fixiereinheiten 4, 5 geschaffenen Zwischenraum eingebracht werden kann.
Anschließend erfolgt die Bewegung der Bildaufnahmeeinrichtung 3 in den Raum zwischen unterer und oberer Halte- und Fixiereinheit 4, 5 und die Aufnahme von Bildinformationen an der zweiten Seite des flächigen Materials 10 (S160), die während des vorherigen Schritts der Aufnahme von Bildinformationen (S110) gegenüber der Auflagefläche 4.1 der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 angelegen hat.
Anschließend erfolgt nach der Aufnahme der Bildinformationen an der zweiten Seite des flächigen Materials 10 das erneute Verfahren der Bildaufnahmeeinrichtung in die vorher beschriebene Position (Parkposition), die außerhalb des Bewegungsbereichs der Halte- und Fixiereinheiten 4, 5 liegt (S170) und vorzugsweise eine weitere Relativbewegung einer der Halte- und Fixiereinheiten 4, 5 relativ zu der weiteren Halte- und Fixiereinheit 4, 5 (S180), beispielsweise die erneute Absenkung der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 auf die untere Halte- und Fixiereinheit. Nach der Absenkbewegung wird die Fixierung des flächigen Materials 10 an der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 beispielsweise durch Deaktivieren der Ansaugung gelöst.
Zuletzt erfolgt das Abnehmen des flächigen Materials 10 von der Halteeinrichtung 2 (S190). Dies kann analog zum Auflegen durch eine Person oder maschinell, beispielsweise durch einen Roboter erfolgen.
Um den Durchsatz der Bewertungseinrichtung zu erhöhen kann eine Doppelung der unteren Halte- und Fixiereinheit 4 vorgesehen sein, d. h. zwei untere Halte- und Fixiereinheiten 4 können nebeneinander angeordnet sein, wobei die obere Halte- und Fixiereinheit 5 sowie die Bildaufnahmeeinrichtung 3 zwischen den beiden Halte- und Fixiereinheiten 4 verfahrbar sind, so dass jeweils eine der unteren Halte- und Fixiereinheiten 4 zusammen mit der oberen Halte- und Fixiereinheit 5 und der Bildaufnahmeeinrichtung 3 eine Bewertungsvorrichtung 1 ausbildet und auf die weitere untere Halte- und Fixiereinheit 4 derweilen ein nachfolgend zu bewertendes flächiges Materials 10 auflegbar ist.
Nachfolgend wird der Vorgang der Bewertung des flächigen Materials und das Festlegen von Schnittlinien für aus dem bewerteten Material herauszuschneidende Materialstücke anhand von 4 näher beschrieben. Zunächst erfolgt, wie zuvor beschrieben, die Aufnahme der Bildinformationen mittels der Vorrichtung 1 (S200). Die Bildaufnahmeeinrichtung 3 überträgt dabei die ermittelten digitalen Bildinformationen zu einer Rechnereinheit, mittels der die Bildinformationen aufbereitet werden (S210). Diese Aufbereitung kann insbesondere die Unterteilung der Bildinformationen in eine Vielzahl von Rasterbereichen umfassen. Jeder Rasterbereich weist dabei Bildteilinformationen auf, die einem definierten Abschnitt des flächigen Materials 10 zugeordnet sind.
Anschließend werden Abweichungen der aufbereiteten Bildinformationen im Vergleich zu einem Referenzdatensatz ermittelt (S220). Dieser Referenzdatensatz wurde beispielsweise durch Analyse eines Referenzmaterials erhalten. Für den Fall, dass es sich bei dem zu bewertenden Material um Haut bzw. Leder handelt, ist das Referenzmaterial ebenfalls eine Haut bzw. ein Leder, dessen Aussehen bzw. Hautstruktur für gut befunden wurde und damit als „Gutreferenz” dient.
Abhängig davon, in welchem Verarbeitungszustand die zu bewertende Haut bzw. das Leder vorliegt (beispielsweise Wet-blue-Haut (Haut nach dem ersten Gerbeschritt), Glattleder, Prägeleder o. ä.), können mehrere Referenzdatensätze vorhanden sein, wobei abhängig von dem aktuell zu beurteilenden Material ein Referenzdatensatz ausgewählt wird.
Nach der Ermittlung von Abweichungen gegenüber dem Referenzdatensatz erfolgt eine Analyse der Abweichungen (S230). Hierbei können beispielsweise die Abmessungen der Abweichungen (z. B. Länge einer Narbe, Fläche einer rauen Stelle etc.) ermittelt werden. Vorzugsweise können ebenfalls aufgrund der Größe und der Beschaffenheit der Abweichungen bzw. deren Lage auf dem flächigen Material Rückschlüsse hinsichtlich des Typs der Abweichung (z. B. Mastfalte, Narbe, Insektenstich o. ä.) gezogen werden.
Daran anschließend erfolgt ein bereichsweises Bewerten der Bildinformationen (S240). Dabei wird den Rasterbereichen basierend auf den zuvor analysierten Abweichungen jeweils zumindest ein Bewertungskriterium zugeordnet. Dieses Bewertungskriterium kann beispielsweise Information dahingehend beinhalten, welche Qualität bzw. Güte der dem jeweiligen Rasterbereich zugeordnete Abschnitt des flächigen Materials aufweist.
Basierend auf dieser Bewertung der Bildinformationen und der Form bzw. dem Qualitätskriterien der aus dem bewerteten Material herauszuschneidenden Materialstücken erfolgt anschließend eine Festlegung von Schnittlinien für die herauszuschneidenden Materialstücke (S250). Diese Schnittinformationen können anschließend über eine geeignete Datenschnittstelle an eine Schneideinrichtung übermittelt werden, so dass das bewertete flächige Materialstück gemäß diesen Schnittinformationen in die benötigten Materialstücke zerschnitten wird.
5 zeigt den Schritt der Aufarbeitung der Bildinformationen (S210) in einem höheren Detaillierungsgrad. Die aufgenommenen digitalen Bildinformationen werden zunächst einer digitalen Bildverarbeitung unterzogen (S211). Dabei wird mithilfe von mathematischen Algorithmen eine Reduzierung von Bildinformationen vorgenommen. Beispielsweise werden mithilfe der mathematischen Algorithmen Bildinformationen ausgefiltert, so dass lediglich Auffälligkeiten, die sich in dem Referenzmaterialstück und damit im Referenzdatensatz nicht wieder finden, in den aufbereiteten Bildinformationen erhalten bleiben.
Daran anschließend erfolgt eine Unterteilung der Bildinformationen in Rasterbereiche (S212). Alternativ hierzu kann jedoch auch die Einteilung in Rasterbereiche vor dem Schritt der digitalen Bildverarbeitung erfolgen. Das für diese Einteilung verwendete Raster kann beispielsweise eine quadratische Rasterform aufweisen. Beispielsweise weist das Raster eine Rasterkantenlänge von 0,2 cm bis 5 cm, insbesondere eine Rasterkantenlänge von 0,5 cm, 1 cm oder 2 cm auf. Durch diese Einteilung in Rasterbereiche wird erreicht, dass eine flächenselektive Bewertung von relativ kleinen Materialbereichen vorgenommen werden kann, und darauf aufbauend eine selektive Verwertbarkeit dieser kleinen Materialbereiche bestimmt werden kann. Durch die flächenselektive Bewertung lässt sich ein hoher Anteil des zu bewertenden Materials für die gewünschte Verwendung nutzen, d. h. die Materialausnutzung wird wesentlich verbessert. Zur Rastereinteilung können beispielsweise die an der Auflagefläche 4.1 bzw. der Auflagefläche 5.1 vorgesehenen Öffnungen 6 als Hilfsmittel herangezogen werden.
Bei der Aufnahme von Bildinformationen werden ebenfalls die Randbereiche des flächigen Materials erkannt (S213), d. h. die Bereiche, in denen das flächige Material endet und die darunter befindliche Auflagefläche 4.1 sichtbar wird. Im Falle von der Verarbeitung von Haut oder Leder können diese erkannten Randbereiche dazu verwendet werden, das flächige Material in Materialzonen zu unterteilen. Beispielsweise weist Haut oder Leder (im unzerschnittenen Zustand) eine Nackenzone, eine Rückenzone und eine Bauchzone auf. Anhand der erkannten Randbereiche und der typischen Form von Haut lassen sich diese Hautzonen auf der jeweiligen zu bewertenden Haut definieren. Vorzugsweise werden den jeweiligen Rasterbereichen Materialzoneninformationen zugeordnet (S214), so dass festgelegt ist, in welcher Materialzone der jeweilige Rasterbereich liegt. Vorzugsweise wird ebenfalls die genaue Gesamtfläche des flächigen Materials ermittelt.
Die Ermittlung der Abweichungen in Bezug auf einen Referenzdatensatz (erhalten aus einem Referenzmaterial) (S220) und die Analyse der Abweichungen (S230) (s. 4) erfolgt ebenfalls auf Basis der definierten Rasterbereiche. In anderen Worten wird für jeden Rasterbereich festgestellt, ob eine Abweichung gegenüber dem Referenzmaterial vorhanden ist. Für den Fall, dass eine Abweichung vorliegt, wird diese Information in einem Datenspeicher abgelegt. Ferner wird die festgestellte Abweichung anhand definierter Kriterien analysiert. Beispielsweise wird die Größe der Abweichung analysiert. Ferner kann auch die Lage des Rasterbereichs an dem zu bewertenden Material für die Analyse der Abweichung herangezogen werden. Ferner erfolgt vorzugsweise eine Korrelierung der mit unterschiedlichen Beleuchtungseinrichtungen (Auflicht, erstes Seitenlicht, zweites Seitenlicht etc.) aufgenommenen Bildinformationen. Durch die Analyse von Bildinformationen mit unterschiedlicher Beleuchtung können beispielsweise Informationen über eine dreidimensionale Ausbildung der jeweiligen Abweichung gewonnen werden (z. B. Erhebungen an der Haut bei Insektenstichen).
Weiterhin vorzugsweise erfolgt ebenfalls eine Korrelation zwischen von der ersten Oberflächenseite und der dieser ersten Oberflächenseite gegenüberliegenden, zweiten Oberflächenseite aufgenommenen Bildinformationen. Dadurch können beispielsweise Auffälligkeiten an der Oberseite des zu bewertenden Materials mit Auffälligkeiten an der Unterseite des zu bewertenden Materials in Verbindung gebracht werden und damit Rückschlüsse auf die Schwere der Beeinträchtigung (z. B. nicht verwachsene Narbe) gezogen werden.
Nach Abschluss der Analyse der Abweichungen kann eine bereichsweise Bewertung der Bildinformationen fußend auf den durch die Analyse der Abweichungen gewonnenen Informationen erfolgen. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm des Schrittes des bereichsweisen Bewertens der Bildinformationen. Dabei wird für jeden Rasterbereich zunächst getrennt die erkannte bzw. analysierte Abweichung mit einem Bewertungsmaßstab verglichen (S241). Dieser Bewertungsmaßstab enthält beispielsweise Informationen hinsichtlich der analysierten Abweichung und ordnet diese einem Bewertungskriterium zu. Beispielsweise kann der Bewertungsmaßstab Größenbereiche für die erkannten Abweichungen enthalten, wobei diesen Größenbereichen jeweils ein definiertes Bewertungskriterium zugeordnet ist. Die Bewertungskriterien können beispielsweise Noten sein. Somit wird basierend auf dem Bewertungsmaßstab jedem Rasterbereich zumindest ein Bewertungskriterium zugeordnet (S242). Dieses Bewertungskriterium dient anschließend zur Feststellung der Einsetzbarkeit des jeweiligen dem Rasterbereich zugeordneten Materialbereichs für einen bestimmten Einsatzzweck.
Vorzugsweise kann nach der Festlegung eines Bewertungskriteriums für den jeweiligen Rasterbereich eine Anpassung dieses Bewertungskriteriums erfolgen (S243). Diese Anpassung kann beispielsweise unter Berücksichtigung der Materialzoneninformation erfolgen, die dem jeweiligen Rasterbereich zugeordnet ist. So ist es beispielsweise möglich, dass in einem Rasterbereich erkannte Abweichungen aufgrund der jeweiligen Materialzone, in der dieser Rasterbereich liegt, stärker bewertet werden, als Abweichungen, die in einer anderen Materialzone liegen. Dadurch kann beispielsweise eine Abwertung eines Auffälligkeiten aufweisenden Rasterbereichs erfolgen.
Vorzugsweise kann eine weitere Anpassung des zumindest einen Bewertungskriteriums basierend auf Informationen der umliegenden Rasterbereiche erfolgen (S244). Insbesondere kann eine Abwertung eines Rasterbereichs um eine oder mehrere Stufen erfolgen, wenn eine Vielzahl von an diesen Rasterbereich angrenzenden bzw. umliegenden Rasterbereichen ein niedrigeres Bewertungskriterium aufweisen als dieser Rasterbereich selbst. Dadurch kann erreicht werden, dass ein größerer Flächenbereich mit einem einheitlichen Bewertungskriterium geschaffen wird, der für einen großflächigen Materialstückzuschnitt verwendet werden kann, der eine Materialgüte gemäß diesem einheitlichen Bewertungskriterium aufweisen soll.
Zur Korrelation der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenen Bewertungsinformationen mit dem jeweiligen Materialstück ist es vorteilhaft, dieses Materialstück eindeutig zu identifizieren. Vorzugsweise erfolgt eine Anbringung einer eindeutigen Identifikation des bewerteten flächigen Materials an dem flächigen Material. Diese Anbringung kann beispielsweise noch bei der Auflage auf dem Halteeinrichtung 2, insbesondere unteren Halte- und Fixiereinheit 4 erfolgen. Vorzugsweise wird zumindest ein Rasterbereich für die Anbringung dieser eindeutigen Identifikation reserviert. In diesem zumindest einen Rasterbereich wird beispielsweise über einen an der Analysevorrichtung 1 vorgesehenen Laser ein eindeutiges Identifikationsmerkmal auf das flächige Material 10 aufgebracht. Auch andere Mittel zur Anbringung des eindeutigen Identifikationsmerkmals sind möglich. Somit kann nach der Bewertung des flächigen Materials in nachfolgenden Verarbeitungsschritten auf die Bewertungsinformationen zu diesem flächigen Material zugegriffen werden.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegend Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste

1: Analysevorrichtung
2: Halteeinrichtung
3: Bildaufnahmeeinrichtung
4: untere Halte- und Fixiereinheit
4.1: Auflagefläche
5: obere Halte- und Fixereinheit
5.1: Auflagefläche
6: Öffnung
7: Schlitten
7.1, 7.2: Führungsschienen
7.3, 7.4: Führungsschienen
8: Führung
9: Gestell
10: flächiges Material
x, y, z: Raumrichtungen eines kartesischen Koordinatensystems

Claims

Vorrichtung zur optischen Analyse von flächigen Materialien umfassend eine Halteeinrichtung (2) zur Aufnahme des flächigen Materials (10) und eine Einrichtung (3) zur Aufnahme von digitalen Bildinformationen des flächigen Materials, wobei die Halteeinrichtung (2) eine untere Halte- und Fixiereinheit (4) und eine oberhalb der unteren Halte- und Fixiereinheit (4) angeordnete obere Halte- und Fixiereinheit (5) umfasst, wobei die untere Halte- und Fixiereinheit (4) zur Halterung und Fixierung des flächigen Materials (10) während der Aufnahme von digitalen Bildinformationen an einer ersten Seite und die obere Halte- und Fixiereinheit (5) zur Halterung und Fixierung des flächigen Materials (10) während der Aufnahme von digitalen Bildinformationen an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite ausgebildet sind und wobei eine der Halte- und Fixiereinheiten (4, 5) derart relativ zu der weiteren Halte- und Fixiereinheit (4, 5) bewegbar ist, dass beide Halte- und Fixiereinheiten (4, 5) gegenüber dem flächigen Material anliegen und dadurch das flächige Material (10) zwischen den beiden Halte- und Fixiereinheiten (4, 5) übergeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Halte- und Fixiereinheit (5) in Richtung der unteren Halte- und Fixiereinheit (4) absenkbar ist oder die untere Halte- und Fixiereinheit (4) in Richtung der oberen Halte- und Fixiereinheit (5) anhebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere und die obere Halte- und Fixiereinheit (4, 5) eine Vielzahl von mit einem Unterdruck beaufschlagbare Öffnungen (6) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (6) der unteren Halte- und Fixiereinheit (4) über zumindest eine erste Absperreinrichtung und die Öffnungen der oberen Halte- und Fixiereinheit (5) über zumindest eine zweite Absperreinrichtung mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Unterdruck gekoppelt sind, wobei die erste und zweite Absperreinrichtung mit einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Absperreinrichtungen gekoppelt sind und die Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Absperreinrichtungen derart ausgebildet ist, dass die Öffnungen (6) der unteren und der oberen Halte- und Fixiereinheit (4, 5) in verschiedenen Zeiträumen mit Unterdruck beaufschlagt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (6) der unteren Halte- und Fixiereinheit (4) über zumindest eine erste Absperreinrichtung und die Öffnungen der oberen Halte- und Fixiereinheit über zumindest eine zweite Absperreinrichtung mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Unterdruck gekoppelt sind, wobei die erste und zweite Absperreinrichtung mit einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Absperreinrichtungen gekoppelt sind und die Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Absperreinrichtungen derart ausgebildet ist, dass nach der Bewegung einer der Halte- und Fixiereinheiten (4, 5) relativ zu der weiteren Halte- und Fixiereinheit (4, 5) die Unterdruckbeaufschlagung an den Öffnungen (6) einer der Halte- und Fixiereinheiten (4, 5) deaktiviert und an der weiteren Halte- und Fixiereinheit (4, 5) aktiviert wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Halte- und Fixiereinheit (4, 5) durch einen hydraulischen oder pneumatischen Antrieb oder einen motorischen Antrieb erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinrichtung (3) mittels eines gegenüber der unteren Halte- und Fixiereinheit (4) verschiebbar gehaltenen Schlittens (7) in einer ersten Raumrichtung bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinrichtung (3) an dem Schlitten (7) verschiebbar angeordnet ist, und zwar verschiebbar in einer zweiten Raumrichtung, die unterschiedlich zur ersten Raumrichtung ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinrichtung (3) mittels eines Roboters relativ zur Halteeinrichtung (2) bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinrichtung (3) in horizontaler Richtung in eine Position verfahrbar ist, die außerhalb des Flächenbereichs liegt, der bei vertikaler Projektion der Fläche der oberen Halte- und Fixiereinheit (5) auf die untere Halte- und Fixiereinheit (4) durch diese obere Halte- und Fixiereinheit (5) belegt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinrichtung (3) zumindest während der Aufnahme von digitalen Bildinformationen in einem Raum zwischen der oberen und der unteren Halte- und Fixiereinheit (4, 5) bewegbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinrichtung (3) zur Aufnahme von Bildinformationen in zwei gegenüberliegenden Raumrichtungen ausgebildet ist.
Verfahren zur optischen Analyse von flächigen Materialien umfassend eine Halteeinrichtung (2) zur Aufnahme des flächigen Materials (10) und eine Einrichtung (3) zur Aufnahme von digitalen Bildinformationen des flächigen Materials (10), wobei die Halteeinrichtung (2) eine untere Halte- und Fixiereinheit (4) und eine oberhalb der unteren Halte- und Fixiereinheit (4) angeordnete obere Halte- und Fixiereinheit (5) umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Anordnen des flächigen Materials (10) an der unteren Halte- und Fixiereinheit (4); – Aufnahme von digitalen Bildinformationen an einer ersten Seite des flächigen Materials (10); – Übergabe des flächigen Materials (10) von der unteren Halte- und Fixiereinheit (4) zur oberen Halte- und Fixiereinheit (5) durch Bewegung einer der Halte- und Fixiereinheiten (4, 5) relativ zu der weiteren Halte- und Fixiereinheit (4, 5); und – Aufnahme von digitalen Bildinformationen an einer zweiten Seite des flächigen Materials (10), die der ersten Seite des flächigen Materials (10) gegenüberliegt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergabe des flächigen Materials (10) von der unteren Halte- und Fixiereinheit (4) zur oberen Halte- und Fixiereinheit (5) durch – Bewegen der oberen Halte- und Fixiereinheit (5) relativ zur unteren Halte- und Fixiereinheit (4) oder Bewegen der unteren Halte- und Fixiereinheit (4) relativ zur oberen Halte- und Fixiereinheit (5) derart, dass zumindest zeitweise eine Auflagefläche der unteren Halte- und Fixiereinheit (4) und der oberen Halte- und Fixiereinheit (5) gegenüber dem flächigen Material (10) anliegt; – durch Fixieren des flächigen Materials (10) gegenüber der oberen Halte- und Fixiereinheit (5); und – Bewegen der oberen Halte- und Fixiereinheit (5) relativ zur unteren Halte- und Fixiereinheit (4) oder Bewegen der unteren Halte- und Fixiereinheit (4) relativ zur oberen Halte- und Fixiereinheit (5) derart, dass die untere Halte- und Fixiereinheit (4) gegenüber dem flächigen Material (10) beabstandet ist, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Material (10) durch Unterdruckbeaufschlagung von an den Halte- und Fixiereinheiten (4, 5) vorgesehenen Öffnungen (6) fixiert wird und dass bei der Übergabe des flächigen Materials (10) von der unteren Halte- und Fixiereinheit (4) zur oberen Halte- und Fixiereinheit (5) eine Deaktivierung der Unterdruckbeaufschlagung von an der unteren Halte- und Fixiereinheit (4) vorgesehenen Öffnungen (6) und eine Aktivierung der Unterdruckbeaufschlagung von an der oberen Halte- und Fixiereinheit (5) vorgesehenen Öffnungen erfolgt.