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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur.
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Klebstoffe sind im Bereich der maschinellen Verpackung das bevorzugte Verbundmittel. Eine hohe Verfügbarkeit, die Erfüllung verschiedenster Anforderungen und die einfache Aufbringung des Klebstoffs auf den Verpackungsgegenstand, die maschinell und während des Verpackungsprozesses erfolgen kann, sind nur einige Vorteile des Klebstoffs gegenüber anderen Verbundmitteln. Um eine gleichbleibende Verbundstärke des aufgebrachten Klebstoffs gewährleisten zu können, bedarf es jedoch einer Kontrolle des Klebstoffauftrags während des Fertigungsprozesses des Verpackungsgegenstands. Qualitätsmerkmale des Klebstoffauftrags sind hierbei die Lage und Position der Klebstoffspur auf dem Verpackungsgegenstand, die Zusammensetzung des Klebstoffs oder die an einer Verbundstelle aufgebrachte Menge an Klebstoff, die jeweils die Verbundstärke der Klebstoffspur beeinflussen können.
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Aus dem Stand der Technik sind diesbezüglich verschiedene Lösungen zur optischen Überwachung der Qualität einer auf einem Verpackungsgegenstand aufgetragenen Klebstoffspur bekannt, die die Qualität des Klebstoffauftrags mittels der Analyse optischer Daten ermöglichen, die wiederum über die Bestrahlung der Klebstoffspur mit Licht unterschiedlichster Wellenlängen erhalten werden.
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Aus der WO 2007 / 036 329 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung und/oder Überwachung von räumlichen Ausdehnungsmerkmalen von Leimspuren auf Werkstücken, vorzugsweise auf Säcken oder Sackhalbzeugen aus Zellulosematerial bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Sensoreinrichtung, mit welcher Eigenschaften der von den Werkstücken ausgehenden elektromagnetischen Strahlung aufgezeichnet werden können.
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Die Druckschrift
AT 40 82 78 B zeigt ein kamerabasiertes Verfahren zur automatisierten Überwachung des Klebstoffauftrags auf Holz und Holzwerkstoffen, das durch besonders kontrastreiche Bilder auch bei gleichem Farbton von Klebstoffauftrag und Werkstück oder sehr dünnen, nahezu transparenten Klebstoffschichten eine eindeutige Unterscheidung beider Teile ermöglicht, dabei keinerlei Modifikation am Klebstoff erfordert, und unempfindlich gegen Fremdlichteinflüsse ist. Hierfür werden die unterschiedlichen Absorptionseigenschaften im UV-Bereich von Holz und vielen Klebstoffen für eine eindeutige Unterscheidung zwischen Werkstück und Klebstoffauftrag genutzt.
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Nachteilig an den Lösungen des Stands der Technik ist, dass diese dem Nutzer entweder eine qualitative Analyse der Qualität des Klebstoffauftrags in Gestalt eines visuellen Abbilds der aufgetragenen Klebstoffspur oder eine quantitative Analyse der Qualität in Form eines Messwerts eines die Qualität des Klebstoffauftrags bedingenden Parameters der Klebstoffspur bereitstellen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes System zur Qualitätsüberwachung einer Klebstoffspur zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch das System zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur mit allen Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der unabhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnungen.
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Die Offenbarung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch ein System zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur gelöst wird, mittels dem eine Klebstoffspur in alternierender Folge mit Licht eines schmalen ersten Wellenlängenbereichs und Licht eines zum ersten Wellenlängenbereich verschiedenen und relativ dazu breiten zweiten Wellenlängenbereichs bestrahlt werden kann und die durch das Licht der beiden Wellenlängenbereiche übertragenen Information separat durch nur ein Kamerasystem aufnehmbar und analysierbar sind.
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Dadurch kann ein System zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur erzielt werden, das unter Verwendung lediglich einer Kameraeinrichtung dem Nutzer zwei zueinander verschiedene und einander ergänzende Informationsgehalte bezüglich der Klebstoffspur bereitstellen kann, die einen Rückschluss und eine Beurteilung der Qualität der Klebstoffspur und des entsprechenden Klebstoffauftrags ermöglichen.
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Im Folgenden wird unter dem Begriff „Licht“ elektromagnetische Strahlung verstanden werden. Eine Beschränkung auf sichtbares Licht ist nicht beabsichtigt. Ferner wird unter dem Begriffen „Bildaufnahme“ oder „Gesamtbild“ in der vorliegenden Offenbarung weniger die tatsächliche Aufnahme als materielle Darstellung eines visuellen Bildes verstanden, als vielmehr die Aufnahme eines Informationsgehalts von mittels Licht übertragener Information. Diese Information beziehungsweise dieser Informationsgehalt kann im Folgenden in ein tatsächliches visuelles Abbild eines Gegenstands überführt werden, oder als ein Zahlenwert oder eine Reihe von Zahlenwerten behandelt werden.
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Nach einem Aspekt der Erfindung betrifft die Offenbarung ein System zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur, mit
- - einer Beleuchtungseinrichtung, die ausgebildet ist, die Klebstoffspur mit Licht eines ersten Wellenlängenbereichs und Licht eines zweiten Wellenlängenbereichs zu beleuchten,
- - einer Kameraeinrichtung, und
- - einer Auswerteeinrichtung,
wobei der erste Wellenlängenbereich schmaler als der zweite Wellenlängenbereich ist, und wobei der erste Wellenlängenbereich zum zweiten Wellenlängenbereich verschieden ist,
wobei durch Beleuchtung der Klebstoffspur mit Licht des ersten Wellenlängenbereichs ein wellenlängensensitives Merkmal der Klebstoffspur und durch Beleuchtung der Klebstoffspur mit Licht des zweiten Wellenlängenbereichs ein visuelles Abbild der Klebstoffspur erfassbar sind,
wobei die Kameraeinrichtung ausgebildet ist, bei Beleuchtung mit Licht des ersten Wellenlängenbereichs eine erste Bildaufnahme und bei Beleuchtung mit Licht des zweiten Wellenlängenbereichs eine zweite Bildaufnahme der Klebstoffspur zu erstellen, und
wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, die durch die Kameraeinrichtung erstellten Bildaufnahmen zu analysieren, und auf Basis der ersten Bildaufnahme das wellenlängensensitive Merkmal der Klebstoffspur und auf Basis der zweiten Bildaufnahme ein visuelles Abbild der Klebstoffspur zu erfassen.
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Durch die Beleuchtung der Klebstoffspur mit Licht des schmalen ersten Wellenlängenbereichs kann ein wellenlängensensitives Merkmal der Klebstoffspur detektiert werden, welches eine quantitative Beurteilung einzelner Parameter der Klebstoffspur und des Klebstoffauftrags ermöglicht.
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Durch die Beleuchtung der Klebstoffspur mit Licht des zweiten Wellenlängenbereichs kann zusätzlich ein visuelles Abbild der Klebstoffspur generiert werden, das mittels einer visuellen Inspektion des Abbilds eine qualitative Beurteilung der Qualität der Klebstoffspur und des entsprechenden Klebstoffauftrags ermöglicht, indem dem Nutzer auf einen Blick, die Form, die Farbe der Klebstoffspur, Lage der Klebstoffspur auf dem Objekt oder erste Fehlstellen oder Unregelmäßigkeiten der Klebstoffspur oder andere visuell erfassbare Merkmale der Klebstoffspur sichtbar gemacht sind. Neben der qualitativen Analyse kann das visuelle Abbild jedoch ebenfalls als Grundlage einer quantitativen Analyse verschiedener Parameter der Klebstoffspur dienen.
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Unter einem wellenlängensensitiven Merkmal wird im Folgenden ein Merkmal der Klebstoffspur verstanden werden, das ausschließlich durch eine Beleuchtung mit Licht eines exakt definierten Wellenlängenbereichs erfassbar ist. Ein solches wellenlängensensitives Merkmal kann beispielsweise ein Absorptionsvermögen für Licht gewisser Wellenlängen oder ein Fluoreszenzvermögen für Licht bestimmter Wellenlängen sein.
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Unter einem schmalen Wellenlängenbereich wird im Folgenden ein Wellenlängenbereich verstanden, der lediglich eine geringe Anzahl benachbarter Wellenlängen umfasst. Licht eines solchen schmalen Wellenlängenbereichs ist folglich als monochromatisches oder mindestens nahezu monochromatisches Licht zu verstehen.
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Dem Nutzer stehen somit neben der Information eines visuellen Abbilds der zu überwachenden Klebstoffspur, anhand derer der Nutzer die Qualität des Klebstoffs und des entsprechenden Klebstoffauftrags mit Blick auf das jeweilige Bild der Klebstoffspur qualitativ beurteilen kann, zusätzlich Information über ein wellenlängensensitives Merkmal der Klebstoffspur zu Verfügung, anhand derer eine quantitative Bewertung der Qualität der Klebstoffspur und des entsprechenden Klebstoffauftrags möglich ist. Mit geeigneter Wahl des wellenlängensensitiven Merkmals der Klebstoffspur sind die beiden Informationsgehalte, die sich jeweils aus den Bildaufnahmen des wellenlängensensitiven Merkmals und des visuellen Abbilds der Klebstoffspur extrahieren lassen, zueinander verschieden und weisen keine Schnittmenge auf, sodass durch die Analyse des wellenlängensensitiven Merkmals beziehungsweise durch die Beurteilung des visuellen Abbilds der Klebstoffspur jeweils ein zusätzlicher Informationsgehalt bereit gestellt wird, der allein über die Analyse des wellenlängensensitiven Merkmals oder die Beurteilung des visuellen Abbilds der Klebstoffspur nicht zugänglich wäre.
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Durch das Erstellen einer ersten Bildaufnahme bei einer Beleuchtung mit Licht des ersten Wellenlängenbereichs und das Erstellen einer zweiten Bildaufnahme bei einer Beleuchtung mit Licht des zweiten Wellenlängenbereichs können unter Verwendung lediglich einer Kameraeinrichtung die Information über das wellenlängensensitive Merkmal der Klebstoffspur und die Information über das visuelle Abbild der Klebstoffspur getrennt voneinander aufgenommen und unabhängig voneinander analysiert werden. Durch das Erstellen von ersten und zweiten Bildaufnahmen bei entsprechender Beleuchtung mit Licht der ersten und zweiten Wellenlängenbereiche durch nur eine Kameraeinrichtung kann ferner auf die Verwendung entsprechender Filtervorrichtungen verzichtet werden, die ansonsten benötigt würden, um die entsprechenden zur Detektion des wellenlängensensitiven Merkmals oder dem Erstellen des visuellen Abbilds notwendigen Wellenlängen aus dem Beleuchtungsbild herauszufiltern und so die Informationsgehalte bezüglich des wellenlängensensitiven Merkmals beziehungsweise des visuellen Abbilds getrennt voneinander aufnehmen zu können.
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Ferner kann durch die Verwendung lediglich einer Kameraeinrichtung das erfindungsgemäße System zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur platzsparend ausgebildet werden und somit ein großer Einsatzbereich für das erfindungsgemäße System zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur erzielt werden.
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In einer Ausführungsform ist der erste Wellenlängenbereich ein Bereich im UV-Bereich oder ein Bereich im IR-Bereich des Lichtspektrums, wobei der zweite Wellenlängenbereich der sichtbare Bereich des Lichtspektrums ist.
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Der UV-Bereich ist vorliegend der Bereich des Lichtspektrums des Ultraviolettlichts und umfasst den Wellenlängenbereich mit Wellenlängen von 100 nm bis 380 nm. Der IR-Bereich ist der Bereich des Lichtspektrums des Infrarotlichts und umfasst den Bereich mit Wellenlängen von 780 nm bis 1 mm. Der sichtbare Bereich des Lichtspektrums umfasst hingegen den Bereich mit Wellenlängen von 380 nm bis 780 nm.
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Durch die Beleuchtung der Klebstoffspur mit Lichtsignalen des IR-Bereichs oder des UV-Bereichs sind verschiedene wellenlängensensitive Merkmale der Klebstoffspur zugänglich und durch die Beleuchtung mit Licht des zweiten Wellenlängenbereichs kann ein visuelles Abbild der Klebstoffspur erzeugt werden.
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In einer Ausführungsform ist das wellenlängensensitive Merkmal der Klebstoffspur ein IR-Absorptionsvermögen, eine thermische Signatur oder ein UV-Fluoreszenzvermögen der Klebstoffspur.
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Die Beleuchtung mit Licht des IR-Bereichs, dessen Wellenlängen den Absorptionsbanden von Wasser für IR-Licht entsprechen, kann das Infrarotabsorptionsvermögen des im Klebstoff befindlichen Wassers als Parameter zur Bestimmung der Qualität des Klebstoffauftrags genutzt werden. Aus dem Infrarotabsorptionsvermögen sind Rückschlüsse auf die Zusammensetzung der aufgetragenen Klebstoffspur, die Menge des aufgetragenen Klebstoffs, die Position oder Lage der Klebstoffspur auf dem Objekt oder andere die Qualität des Klebstoffauftrags bestimmende Parameter möglich.
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Es ist ebenfalls möglich, für das IR-Licht einen Wellenlängenbereich zu wählen, der geeignet ist, die Wärmestrahlung eines Schmelzklebstoffs zu detektieren, um so die thermische Signatur der Klebstoffspur zu bestimmen und anhand dieser die Qualität des Klebstoffauftrags beurteilen. Die Bestimmung der thermischen Signatur der Klebstoffspur erlaubt wiederum ebenfalls Rückschlüsse auf die Zusammensetzung der aufgetragenen Klebstoffspur, die Menge der aufgetragenen Klebstoffspur, die Lage beziehungsweise Position der Klebstoffspur auf dem Objekt oder andere die Qualität des Klebstoffauftrags bestimmende Parameter.
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Darüber hinaus kann für den ersten Wellenlängenbereich ein Bereich im UV-Bereich des Lichtspektrums gewählt werden. Hierdurch kann die Intensität einer Lumineszenzstrahlung eines dem Klebstoff beigemischten und durch die UV-Bestrahlung aktivierten UV-Markers als Parameter für die Überwachung der Qualität des Klebstoffauftrags verwendet werden. Auch die Bestimmung der Intensität der Lumineszenzstrahlung der Klebstoffspur erlaubt wiederum Rückschlüsse auf die Zusammensetzung der aufgetragenen Klebstoffspur, die Menge der aufgetragenen Klebstoffspur, die Lage beziehungsweise Position der Klebstoffspur auf dem Objekt oder andere die Qualität des Klebstoffauftrags bestimmende Parameter.
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Die weiterführende Analyse der aufgenommenen Daten der ersten Bildaufnahmen und die damit verbundene Bestimmung des IR-Absorptionsvermögens, der thermischen Signatur oder der Intensität der Fluoreszenzstrahlung ermöglicht folglich eine quantitative Bestimmung der Position und Lage der Klebstoffspur, der Masse an aufgebrachtem Klebstoff, die Zusammensetzung des aufgebrachten Klebstoffs oder vergleichbarer Parameter, die eine Analyse der Qualität des Klebstoffauftrags erlauben.
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In einer Ausführungsform ist das durch Beleuchtungseinrichtung ausgesendete Licht als Lichtblitze ausgebildet.
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Das verwendete Licht ermöglicht eine sehr kurze Belichtungszeit. Dies ist vorteilhaft, da auf diese Weise eine schnelle Aufeinanderfolge einzelner Bildaufnahmen möglich wird und somit der Aufnahmezyklus zeitlich verkürzt werden kann. Ferner kann eine hohe zeitliche Auflösung der einzelnen Bildaufnahmen erreicht werden. Darüber hinaus kann durch die damit verbundene sehr kurze Beleuchtungszeit der Klebstoffspur mit Licht des ersten Wellenlängenbereichs und Licht des zweiten Wellenlängenbereichs gewährleistet werden, bei jeder ersten Bildaufnahme die Kameraeinrichtung lediglich Licht des ersten Wellenlängenbereichs und bei jeder zweiten Bildaufnahme lediglich Licht des zweiten Wellenlängenbereichs detektiert wird, wodurch gesichert ist, dass jede erste Bildaufnahme ausschließlich Informationen bezüglich des wellenlängensensitiven Merkmals der Klebstoffspur und jede zweite Bildaufnahme ausschließlich Informationen bezüglich des visuellen Abbilds der Klebstoffspur umfasst. Ein Vermengen beider Informationsgehalte in einer Bildaufnahme, das dazu führen würde, dass eine spätere Separation der Informationsgehalte nicht mehr möglich wäre, kann folglich vermieden werden.
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In einer Ausführungsform umfasst das System zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur ferner eine Steuerungseinrichtung, die ausgebildet ist, die Beleuchtungseinrichtung anzusteuern, die Klebstoffspur abwechselnd mit Licht des ersten Wellenlängenbereichs und Licht des zweiten Wellenlängenbereichs zu beleuchten, und die Kameraeinrichtung anzusteuern, zu jeder Beleuchtung der Klebstoffspur mit Licht des ersten oder zweiten Wellenlängenbereichs jeweils erste oder zweite Bildaufnahme zu erstellen.
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Durch das abwechselnde Beleuchten der Klebstoffspur mit Licht der ersten und zweiten Wellenlängenbereiche und das abwechselnde Erstellen der ersten und zweiten Bildaufnahmen kann eine abwechselnde Folge von ersten und zweiten Bildaufnahmen der Klebstoffspur erzeugt werden. Hierüber wird ermöglicht, mittels der lediglich einen Kameraeinrichtung zwei voneinander getrennte Informationsgehalte zu erhalten, von denen ein Informationsgehalt Information bezüglich des wellenlängensensitiven Merkmals der Klebstoffspur und der jeweils andere Informationsgehalt Information bezüglich des visuellen Abbilds der Klebstoffspur umfasst. Dem Nutzer werden somit zwei einander ergänzende Informationsgehalte der hinsichtlich der Qualität der Klebstoffspur bzw. des entsprechenden Klebstoffauftrags bereitgestellt.
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Durch die nacheinander erfolgende und abwechselnd durchgeführte Beleuchtung der Klebstoffspur und das Erstellen der Bildaufnahmen durch die Kameraeinrichtung kann ein zeitlicher Verlauf der Klebstoffspur beziehungsweise eine örtliche Entwicklung einer sich relativ zur Kameraeinrichtung bewegenden Klebstoffspur dokumentiert werden.
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Durch das abwechselnde Beleuchten der Klebstoffspur mit Licht der ersten und zweiten Wellenlängenbereiche und das entsprechend abwechselnde Erstellen der ersten und zweiten Bildaufnahmen der Klebstoffspur durch die Kameraeinrichtung kann ferner gewährleistet werden, dass zu nahezu identischen Zeitpunkten von nahezu identischen Bereichen der sich relativ zur Kameraeinrichtung bewegenden Klebstoffspur Information bezüglich des wellenlängensensitiven Merkmals und des visuellen Abbilds der Klebstoffspur erstellt werden kann, und somit das wellenlängensensitive Merkmal und das visuelle Abbild der Klebstoffspur zwei einander ergänzende Informationsgehalte bezüglich der gleichen Klebstoffspur darstellen.
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In einer Ausführungsform ist die Klebstoffspur relativ zur Beleuchtungseinrichtung und zur Kameraeinrichtung bewegbar.
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Das erfindungsgemäße System zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur ist in Fertigungsanlagen einsetzbar, in denen Klebstoffspuren auf zu verklebenden Objekten aufgetragen werden, die mittels einer Fördervorrichtung entlang eines Fertigungsweges bewegt werden, und kann folglich direkt in den Fertigungsprozess integriert werden.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die Kameraeinrichtung als eine Zeilenkamera ausgebildet und konfiguriert, Licht der ersten und zweiten Wellenlängenbereiche zu detektieren und zeilenweise Bildaufnahmen der Klebstoffspur zu erstellen. Durch den lediglich zeilenförmigen Beobachtungsbereich, welcher der Zeilenkamera zugänglich ist, weist die Kamera im Gegenzug eine hohe Ortsauflösung auf. Eine Gesamtbildaufnahme der sich relativ zur Zeilenkamera durch den Beobachtungsbereich derselben bewegenden Klebstoffspur ergibt sich durch zeitlich nacheinander erstellte zeilenmäßige Bildaufnahmen des Objekts im Beobachtungsbereich. Dadurch dass die Zeilenkamera konfiguriert ist, Licht des ersten und des zweiten Wellenlängenbereichs zu detektieren, wird in der vorliegenden Erfindung für Bildaufnahmen der mit Licht der ersten und zweiten Wellenlängenbereiche beleuchteten Klebstoffspur lediglich eine Kameraeinrichtung benötigt.
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In einer Ausführungsform weist die Steuerungseinrichtung einen Winkel- oder Positionsencoder auf, der mit einem die Klebstoffspur befördernden Förderband verbindbar und ausgebildet ist, eine von dem Förderband zurückgelegte Strecke zu registrieren und die Beleuchtung durch die Beleuchtungseinrichtung und das Erstellen einer Bildaufnahme durch die Kameraeinrichtung auszulösen.
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Mittels des Encoders sind die Beleuchtung der Klebstoffspur durch das Beleuchtungssystem und das Erstellen der Bildaufnahmen durch die Kameraeinrichtung direkt an die Bewegung und Geschwindigkeit der sich relativ zur Beleuchtungs- und Kameraeinrichtung bewegenden Klebstoffspur gekoppelt. Damit sind die Taktungen der Beleuchtung und der Bildaufnahme automatisch zur Geschwindigkeit des Förderbands synchronisiert, sodass bei einer höheren Fördergeschwindigkeit des Förderbands die Taktungen der Beleuchtung und Bildaufnahme erhöht und bei einer verlangsamten Fördergeschwindigkeit die Taktungen verringert beziehungsweise bei einem völligen Stillstand des Förderbands die Beleuchtung und das Erstellen von Bildaufnahmen unterbrochen sind.
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Erfindungsgemäß kann statt des Encoders auch eine Lichtschranke oder ein Detektor verwendet werden, die es erlauben, eine vom Förderband zurückgelegte Strecke zu registrieren und die Beleuchtungseinrichtung und die Kameraeinrichtung der Bewegung des Förderbands entsprechend zur Beleuchtung und zum Erstellen von Bildaufnahmen der Klebstoffspur anzusteuern.
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In einer Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet, die Beleuchtungseinrichtung zum Zeitpunkt einer ansteigenden Flanke eines Rechteckimpulses des Encoders anzusteuern, wobei die Klebstoffspur mit Licht des ersten Wellenlängenbereichs oder Licht des zweiten Wellenlängenbereichs beleuchtet wird. Die Steuerungseinrichtung ist weiter ausgebildet die Beleuchtungseinrichtung zum Zeitpunkt der abfallenden Flanke desselben Rechteckimpulses des Encoders anzusteuern, wobei die Klebstoffspur mit Licht des jeweils anderen Wellenlängenbereichs der ersten und zweiten Wellenlängenbereiche beleuchtet wird. Die Steuerungseinrichtung ist ferner ausgebildet, die Kameraeinrichtung zu den Zeitpunkten der ansteigenden und abfallenden Flanken des Rechteckimpulses des Encoders anzusteuern, um jeweils der Beleuchtungen mit Licht des ersten Wellenlängenbereichs oder Licht des zweiten Wellenlängenbereichs entsprechende erste oder zweite Bildaufnahmen zu erstellen.
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Durch das Ansteuern der Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung mit Licht des ersten und des zweiten Wellenlängenbereichs zu den Zeitpunkten der ansteigenden und abfallenden Flanken des Rechteckimpulses des Encoders und das jeweilige Ansteuern der Kameraeinrichtung zum Erstellen entsprechender erster und zweiter Bildaufnahmen zu den entsprechenden Zeitpunkten der ansteigenden und abfallenden Flanken des Rechteckimpulses können zu jedem Rechteckimpuls eine erste und eine zweite Bildaufnahme zu einer Beleuchtung mit Licht des ersten Wellenlängenbereichs und einer Beleuchtung mit Licht des zweiten Wellenlängenbereichs erstellt werden.
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Zu jedem Rechteckimpuls werden von der Kameraeinrichtung folglich jeweils eine erste Bildaufnahme und eine zweite Bildaufnahme erstellt, von denen die erste Bildaufnahme jedes Impulses Information bezüglich des wellenlängensensitiven Merkmals der Klebstoffspur und die zweite Bildaufnahme jedes Impulses Information bezüglich des visuellen Abbilds der Klebstoffspur umfassen, sodass zu jedem Impuls beide für die Analyse der Qualität der Klebstoffspur relevanten Informationsgehalte aufgenommen werden.
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Ferner kann bei einer Fehlfunktion des Encoders oder dem Ausfall eines Impulses die nacheinander erfolgende Beleuchtung und das nacheinander erfolgende Erstellen von Bildaufnahmen für den darauffolgenden Impuls wiederhergestellt werden. Im Gegensatz dazu wäre eine Taktung, bei der zu einem Impuls des Encoders die Klebstoffspur mit Licht des ersten Wellenlängenbereichs beleuchtet und eine entsprechende erste Bildaufnahme erstellt würde und zu dem darauffolgenden Impuls die Klebstoffspur mit Licht des zweiten Wellenlängenbereichs beleuchtet und eine entsprechende zweite Bildaufnahme erstellt würde, bei einer Fehlfunktion des Encoders und einem entsprechenden Ausbleiben eines Impulses nicht ohne weiteres wieder herstellbar und die Gefahr bestünde, dass bei der Beleuchtungseinrichtung die Reihenfolge der Beleuchtung mit Licht der ersten und zweiten Wellenlängenbereiche und bei der Kammereinrichtung die Reihenfolge des Erstellens der ersten und zweiten Bildaufnahmen durcheinandergeraten könnte.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Ansteuerung über einen Encoder mit zwei Signalausgängen denkbar, bei dem die Ansteuerung zur Aussendung von Lichtsignalen des ersten Wellenlängenbereichs dem einen Signalausgang und die Aussendung von Lichtsignalen des zweiten Wellenlängenbereichs dem jeweils anderen Ausgang zugeordnet wird.
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In einer Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet, die von der Kameraeinrichtung erstellten ersten Bildaufnahmen zu einem ersten Gesamtbild und die zweiten Bildaufnahmen zu einem zweiten Gesamtbild zusammenzufügen und aus dem ersten Gesamtbild das wellenlängensensitive Merkmal der Klebstoffspur und aus dem zweiten Gesamtbild das visuelle Abbild der Klebstoffspur zu extrahieren. Hierzu umfasst die Auswerteeinrichtung eine Recheneinheit und eine Speichereinheit, wobei die Recheneinheit zur Durchführung der Analyse der durch die Kameraeinrichtung aufgenommenen Bilddaten dient, während die Speichereinheit zum Speichern der durch die Kameraeinrichtung aufgenommenen Bilddaten und der durch die Auswerteeinrichtung erzeugten Analyseergebnisse dient.
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Durch das Zusammenfügen der nacheinander und bei Beleuchtungen mit Licht der ersten und zweiten Wellenlängenbereiche erstellten zeilenmäßigen ersten und zweiten Bildaufnahmen zu entsprechenden ersten und zweiten Gesamtbildern sind eine Beobachtung beziehungsweise Überwachung der Klebstoffspur und das damit verbundene Erlangen einer Information bezüglich des wellenlängensensitiven Merkmals und das Erstellen eines visuellen Abbilds der Klebstoffspur ermöglicht.
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Durch die nacheinander erstellten zeilenmäßigen Bildaufnahmen der Zeilenkamera der sich relativ zu der Kameraeinrichtung bewegenden Klebstoffspur kann ferner eine zeitliche Entwicklung des wellenlängensensitiven Merkmals der Klebstoffspur und des visuellen Abbilds der Klebstoffspur erreicht werden. Dies wird dadurch realisiert, dass nach Erstellen der ersten und zweiten Bildaufnahmen durch die Kameraeinrichtung die entsprechenden Bilddaten an die Auswerteeinrichtung übertragen und in der Speichereinheit der Auswerteeinrichtung gespeichert werden. Die Auswertung der in der Speichereinheit der Auswerteeinrichtung gespeicherten Bilddaten erfolgt durch die Recheneinheit derart, dass alle bei Beleuchtung mit Licht des ersten Wellenlängenbereichs erstellten ersten Bildaufnahmen zu einem ersten Gesamtbild und alle bei Beleuchtung mit Licht des zweiten Wellenlängenbereichs erstellten zweiten Bildaufnahmen zu einem zweiten Gesamtbild derart zusammengefügt werden, dass das erste Gesamtbild ausschließlich erste Bildaufnahmen und das zweite Gesamtbild ausschließlich zweite Bildaufnahmen umfasst.
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Damit umfasst das erste Gesamtbild die gesamte in einem Aufnahmezyklus erhaltene Information bezüglich des wellenlängensensitiven Merkmals der Klebstoffspur, während das zweite Gesamtbild die gesamte in demselben Aufnahmezyklus erhaltene Information bezüglich des visuellen Abbilds der Klebstoffspur umfasst.
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Zur weiteren Analyse können die ersten und zweiten Gesamtbilder zusätzlichen Analysealgorithmen unterzogen werden, die eine umfassende Beurteilung der Qualität der Klebstoffspur und des entsprechenden Klebstoffauftrags ermöglichen. Die Analyse des wellenlängensensitiven Merkmals des ersten Gesamtbilds kann hierbei den Vergleich von ermittelten Ist-Werten zu vorgespeicherten Soll-Werten des wellenlängensensitiven Merkmals umfassen.
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Neben der visuellen Darstellung der Klebstoffspur kann das visuelle Abbild des zweiten Gesamtbilds ebenfalls einer Analyse unterzogen werden und auf eine Vielzahl anderer Merkmale untersucht werden. Beispielsweise können Registerabweichungen des Druckbilds oder Ausstanzungen oder Prägungen und auch geometrische Repräsentationsmerkmale des Objekts bewertet werden.
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In einer Ausführungsform umfasst das System zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur ferner eine Anzeigeeinrichtung, die ausgebildet ist, das wellenlängensensitive Merkmal und das visuelle Abbild der Klebstoffspur gemeinsam darzustellen.
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Durch die gleichzeitige Darstellung des bei der Überwachung beobachteten wellenlängensensitiven Merkmals der Klebstoffspur und des visuellen Abbilds der Klebstoffspur auf einer gemeinsamen Anzeige ist der Nutzer in der Lage, mit einem einzigen Blick auf den Bildschirm die Ergebnisse der Überwachung der Qualität der Klebstoffspur zu erfassen und somit den Klebstoffauftrag zu verfolgen und gegebenenfalls Fehler und Fehlstellen im Klebstoffauftrag unmittelbar zu erkennen und die Behebung selbiger einzuleiten.
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Vorzugsweise wird das visuelle Abbild der Klebstoffspur in Bildform, als Bildsequenz oder als ein bewegtes Bild auf einem Bildschirm dargestellt. Das Analyseergebnis bezüglich des wellenlängensensitiven Merkmals kann als ein Zahlenwert oder eine entsprechende grafische Darstellung als ein Inlet, beziehungsweise als eine eingefügte Unteranzeige, innerhalb der Darstellung des visuellen Abbilds angezeigt werden. Denkbar ist auch das Analyseergebnis bezüglich des wellenlängensensitiven Merkmals als eine graphische Darstellung dem visuellen Abbild der Klebstoffspur zu überlagern, oder in einer anderen Art darzustellen, die dem Nutzer ermöglicht, die Analyseergebnisse bezüglich des wellenlängensensitiven Merkmals und das visuelle Abbild der Klebstoffspur mit einem Blick auf den Bildschirm problemlos gleichzeitig wahrzunehmen.
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Die Anzeigeeinrichtung kann hierbei im System zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur integrierter Überwachungsbildschirm, ein externer Überwachungsbildschirm, der Bildschirm einer externen Recheneinheit, das Display eines Tablet-PCs oder beispielsweise eines Smartphones sein.
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In einfachster Weise kann dem Nutzer jedoch auch lediglich mittels eines Signals eine Abweichung eines Ist-Werts von einem Soll-Wert des wellenlängensensitiven Merkmals angezeigt werden. Ebenfalls möglich ist, dass bei einer solch detektierten Abweichung die Auswerteeinrichtung die Behebung der Abweichung automatisch einleitet.
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In einer Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung als Lichtquelle eine oder eine Vielzahl von LEDs auf, die bunte LEDs und weiße LEDs umfasst, und wobei das Beleuchtungssystem ferner ein optisches System aufweist, das eine Linse oder eine Vielzahl von Linsen umfasst.
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LED-Lichtquellen weisen eine hohe Lebensdauer und eine hohe chromatische Brillanz auf und sind folglich mit einer geringen Wellenlängenstreuung des ausgestrahlten Lichts herstellbar. Darüber hinaus sind LEDs in den für die vorliegende Erfindung benötigten Wellenlängenbereichen verfügbar, weisen kurze Schaltzeiten auf und sind somit geeignet, Lichtblitze auszusenden. Für die Realisierung der Lichtsignale des ersten Wellenlängenbereichs sind den jeweiligen Wellenlängen entsprechende bunte LEDs vorgesehen, während für Lichtsignale des zweiten Wellenlängenbereichs die Verwendung einer weißen LED oder einer entsprechenden Kombination bunter LEDs denkbar ist. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, als LED-Lichtquelle für Licht des ersten Wellenlängenbereichs eine Vielzahl unterschiedlicher bunter LEDs zu verwenden, um somit zu ermöglichen, gegebenenfalls zwischen IR-Licht und UV-Licht wählen zu können.
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Die Verwendung eines optischen Systems mit einer Linse oder einer Vielzahl von Linsen ist vorteilhaft, da hierdurch das von den LED-Lichtquellen ausgestrahlte Licht auf den der Kameraeinrichtung zugänglichen Beobachtungsbereich der Klebstoffspur fokussierbar ist und damit die Intensität der Beleuchtung der Klebstoffspur gesteigert werden kann.
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In einer Ausführungsform kann die Auswerteeinrichtung als eine externe Auswerteeinrichtung ausgebildet sein und kann ein PC, ein externer Server, ein Laptop oder vergleichbares sein. Die Auswerteeinrichtung kann jedoch auch eine in das System zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur integrierte interne Auswerteeinrichtung sein.
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In einer Ausführungsform ist das System zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur für Verpackungsmaschinen, Maschinen der Papier- oder Kartonverarbeitung, Füll- und Dosiermaschinen, Verschließmaschinen, Ettiketier-, Dekorier-, und Codiermaschinen, Reinigungs-, Sterilisier-, Kühl- und Trocknungsmaschinen, Inspektionsmaschinen, Behälter- und Komponentenhandhabungsmaschinen, Einschlagmaschinen, Sammelpackmaschinen, Maschinen zur Auflösung und zum Sichern von Palettenladungen und sonstiger Ladeeinheiten, oder vergleichbare Maschinen, die ein Klebstoffauftragssystem aufweisen, anwendbar.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt die 1 eine schematische Ansicht des Systems zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Ansicht des Systems zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur 100 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das System 100 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 101, eine Kameraeinrichtung 103 und eine Auswerteeinrichtung 107.
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Die Beleuchtungseinrichtung 101 beleuchtet die Klebstoffspur 1111 mit Licht eines ersten Wellenlängenbereichs und Licht eines zweiten Wellenlängenbereichs. Der erste Wellenlängenbereich und der zweite Wellenlängenbereich sind hierbei zueinander verschiedene Wellenlängenbereiche, wobei der zweite Wellenlängenbereich vorzugsweise den sichtbaren Bereich des Lichtspektrums umfasst, während der erste Wellenlängenbereich im Vergleich zum zweiten Wellenlängenbereich einen schmalen Bereich umfasst und vorzugsweise im Infrarotbereich oder Ultraviolettbereich des Lichtspektrums angeordnet ist. Die Beleuchtungseinrichtung 101 ist der Art angeordnet, dass über diese die zu beobachtende Klebstoffspur 1111 innerhalb eines der Kameraeinrichtung 103 zugänglichen Beobachtungsbereichs B beleuchtet werden kann.
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Die Kameraeinrichtung 103 erstellt zeilenmäßige Bildaufnahmen der Klebstoffspur 1111. Die Kameraeinrichtung 103 ist vorzugsweise als eine Zeilenkamera ausgebildet und ist konfiguriert, Licht des ersten Wellenlängenbereichs und Licht des zweiten Wellenlängenbereichs zu detektieren. Die Kameraeinrichtung 103 ist derart angeordnet, dass über diese die von der Beleuchtungseinrichtung 101 beleuchtete Klebstoffspur 1111 innerhalb des Beobachtungsbereichs B beobachtet werden kann. Vorzugsweise ist die Kameraeinrichtung 103 in einer zur Beförderungsrichtung des Förderbands 117 rechtwinkligen Richtung derart erstreckt, dass der der Kameraeinrichtung 103 zugängliche Beobachtungsbereich B die gesamte Breite des Objekts 111, auf dem die Klebstoffspur 1111 aufgebracht ist, abdeckt.
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Bevorzugt beleuchtet die Beleuchtungseinrichtung 101 die Klebstoffspur 1111 abwechselnd mit Licht des ersten Wellenlängenbereichs und Licht des zweiten Wellenlängenbereichs. Die Kameraeinrichtung 103 erstellt zeitgleich zu jeder Beleuchtung der Klebstoffspur 1111 durch die Beleuchtungseinrichtung 101 mit Licht des ersten Wellenlängenbereichs oder Licht des zweiten Wellenlängenbereichs jeweils eine erste Bildaufnahme und eine zweite Bildaufnahme, wobei die erste Bildaufnahmen jeweils bei Beleuchtung mit Licht des ersten Wellenlängenbereichs und die zweite Bildaufnahmen bei Beleuchtung mit Licht des zweiten Wellenlängenbereichs erstellt werden. Die Kameraeinrichtung 103 kann jedoch auch eine den Anforderungen entsprechende, andere Orientierung aufweisen.
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Zur Fokussierung der auszusenden Lichtsignale umfasst die Beleuchtungseinrichtung 101 ferner ein optisches System 115, das vorzugsweise als eine Vielzahl von zueinander ausgerichteten Linsen ausgebildet ist und das Beleuchtungslicht der Beleuchtungseinrichtung 101 auf den Beobachtungsbereich B der Kameraeinrichtung 103 bündelt.
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Vorzugsweise umfasst die Beleuchtungseinrichtung 101 als Lichtquellen mindestens eine erste LED-Lichtquelle 1011 zum Aussenden von Licht des ersten Wellenlängenbereichs und eine zweite LED-Lichtquelle 1012 zum Aussenden von Licht des zweiten Wellenlängenbereichs. Vorzugsweise ist hierbei die erste LED-Lichtquelle 1011 als eine im UV- oder IR-Bereich aktive bunte LED oder LEDs und die zweite LED-Lichtquelle 1012 als eine weiße LED oder LEDs ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar eine Vielzahl von bunten LEDs, die das Aussenden von sichtbarem Licht ermöglicht, als zweite LED-Lichtquelle zu verwenden. Ebenfalls ist als erste LED-Lichtquelle eine Vielzahl von bunten LEDs denkbar, die einen Wechsel zwischen IR-Licht und UV-Licht als Licht des ersten Wellenlängenbereichs ermöglichen.
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Die Klebstoffspur 1111 ist auf einem Objekt 111 aufgetragen, das auf einem Förderband 117 relativ zu der Beleuchtungseinrichtung 101 und der Kameraeinrichtung 103 bewegt wird. Über die nacheinander erfolgenden zeilenmäßigen Bildaufnahmen durch die Kameraeinrichtung 103 wird somit eine zeitliche und örtliche Entwicklung der sich durch den Beobachtungsbereich B der Kameraeinrichtung 103 bewegenden Klebstoffspur 1111 erstellt.
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Das System zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur 100 umfasst ferner eine Steuerungseinrichtung 105, die wiederum einen Encoder 113 aufweist. Der Encoder 113 ist vorzugsweise mit der Steuerungseinrichtung 105 und mit dem Förderband 117 verbunden. Die Steuerungseinrichtung 105 ist konfiguriert, die Beleuchtungseinrichtung 101 zur Beleuchtung der Klebstoffspur 1111 und die Kameraeinrichtung 103 zum Erstellen von Bildaufnahmen anzusteuern. Hierzu sendet der Encoder 113 für einen vorbestimmten Wert an zurückgelegter Strecke des Förderbands 117 entsprechende Impulse aus, über die die Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung 101 und der Kameraeinrichtung 103 durch die Steuerungseinrichtung 105 erfolgt, indem zu jedem ausgesendeten Impuls des Encoders 113 die Beleuchtungseinrichtung 101 und die Kameraeinrichtung 103 angesteuert werden.
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Die Ansteuerung ist hierbei derart konfiguriert, dass zu jeder ansteigenden Flanke eines Rechteckimpulses des Encoders 113 die Beleuchtungseinrichtung 101 zur Beleuchtung der Klebstoffspur 1111 mit Licht des ersten Wellenlängenbereichs oder des zweiten Wellenlängenbereichs und die Kameraeinrichtung 103 zum Erstellen einer entsprechenden ersten Bildaufnahme oder zweiten Bildaufnahme angesteuert werden.
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Das System zur Überwachung einer Klebstoffspur 100 umfasst ferner eine Auswerteeinrichtung 107, die ausgebildet ist, die von der Kameraeinrichtung 103 erstellten Bilddaten zu analysieren. Die Auswerteeinrichtung 107 weist hierzu eine Recheneinheit und eine Speichereinheit (beide in der 1 nicht gezeigt) auf. Die auf der Speichereinheit gespeicherten ersten und zweiten Bildaufnahmen der Kameraeinrichtung 103 werden durch die Auswerteeinrichtung 107 zu ersten und zweiten Gesamtbildern zusammengefasst, die jeweils die Information des wellenlängensensitiven Merkmals und des visuellen Abbilds der Klebstoffspur 1111 umfassen. Das erste Gesamtbild ist darauffolgend Gegenstand einer quantitativen Analyse, die es erlaubt, einzelne Parameter der Klebstoffspur 1111 zu bestimmen. Das zweite Gesamtbild dient zur Darstellung des visuellen Abbilds der Klebstoffspur 1111, kann darüber hinaus jedoch ebenfalls Gegenstand einer quantitativen Analyse sein.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Auswerteeinrichtung 107 als eine externe Auswerteeinrichtung, beispielsweise ein Computer Server, ein PC oder ein Laptop ausgebildet.
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Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das System zur Überwachung einer Klebstoffspur 100 ferner eine Anzeigeeinrichtung 109, über die die Analyseergebnisse der Auswerteeinrichtung 107 darstellbar sind. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Anzeigeeinrichtung 109 als eine externe Anzeigeeinrichtung ausgebildet, die beispielsweise ein externer Überwachungsbildschirm, der Bildschirm einer externen Recheneinheit oder das Display eines Tablet-Computers bzw. eines Smartphones sein kann. Denkbar ist aber auch eine in das System zur Überwachung der Qualität einer Klebstoffspur 100 integrierte interne Anzeigeeinrichtung 109.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit, unter Verwendung lediglich einer Kameraeinrichtung 103 das Erstellen von mindestens zwei Bildaufnahmen der Klebstoffspur 1111, die jeweils bei zwei unterschiedlichen Beleuchtungen erstellt wurden und damit zwei zueinander verschiedene und einander ergänzende Informationsgehalte in Bezug auf die Qualität der zu überwachenden Klebstoffspur 1111 und des entsprechenden Klebstoffauftrags umfassen.
