DE102022133889A1 - Method for optical inspection of an object and corresponding inspection device - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein kostengünstiges Verfahren zur optischen Inspektion eines Objekts und eine entsprechende Inspektionseinrichtung, wobei die Inspektionseinrichtung eine Beleuchtungseinheit und eine Matrixkamera aufweist, wobei das Objekt und die Inspektionseinrichtung eine Relativbewegung mit einer vorgegebenen Bewegungsgeschwindigkeit in eine Vorschubrichtung zueinander ausführen, wobei die mindestens eine Beleuchtungseinheit das Objekt konstant mit einem Beleuchtungsmuster beleuchtet, wobei das Beleuchtungsmuster N1 (N1 ≥ 2) in die Vorschubrichtung voneinander um eine Abstandslänge LABbeabstandete Hell-Dunkel-Streifen mit einer Länge LSTund mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Hell-Dunkel-Strukturen aufweist, wobei jede Hell-Dunkel-Struktur eine Periode B1 in Querrichtung ausbildet, wobei zwei in Vorschubrichtung benachbarte Hell-Dunkel-Streifen jeweils eine Phasenverschiebung in die Querrichtung um eine Breite B1/N1 aufweisen, wobei die mindestens eine Kamera eine Vielzahl von Bildaufnahmen in einer Bildaufnahmesequenz von dem beleuchteten Bereich des Objekts derart generiert, dass mit jeder Bildaufnahme der Bildaufnahmesequenz alle N1 Hell-Dunkel-Streifen des Beleuchtungsmusters über eine vorgegebene Breite in Querrichtung gleichzeitig erfasst werden, und wobei die Kamera die Daten der Bildaufnahmen zur Inspektion des Objekts einer Recheneinheit an einer entsprechenden Schnittstelle zur Verfügung stellt.The invention relates to a cost-effective method for optically inspecting an object and a corresponding inspection device, wherein the inspection device has a lighting unit and a matrix camera, wherein the object and the inspection device perform a relative movement with a predetermined movement speed in a feed direction to each other, wherein the at least one lighting unit constantly illuminates the object with an illumination pattern, wherein the illumination pattern N1 (N1 ≥ 2) has light-dark stripes with a length LST and spaced apart from each other in the feed direction by a distance length LAB and with a plurality of light-dark structures arranged next to each other, wherein each light-dark structure forms a period B1 in the transverse direction, wherein two light-dark stripes adjacent in the feed direction each have a phase shift in the transverse direction by a width B1/N1, wherein the at least one camera generates a plurality of images in an image recording sequence of the illuminated area of the object in such a way that with each image recording of the image recording sequence all N1 light-dark stripes of the illumination pattern over a predetermined width in the transverse direction are recorded simultaneously, and wherein the camera makes the data of the image recordings available to a computing unit at a corresponding interface for inspection of the object.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Inspektion eines Objekts und eine entsprechende Inspektionseinrichtung.The invention relates to a method for the optical inspection of an object and a corresponding inspection device.

Die optische Inspektion eines Objekts, das eine Relativbewegung zu einer Inspektionseinrichtung ausführt, ist ein in der Produktion häufig und gern eingesetztes Verfahren, da mit diesem berührungslos die Qualität des Objekts beurteilt werden kann. Das Objekt kann insbesondere aus einem transparenten Material wie Glas oder Strukturglas bestehen, beispielsweise eine Glasscheibe oder ein Glasband, aber auch ein nicht transparentes Material, beispielsweise eine lackierte oder anderweitig aufgebrachte zumindest teilweise reflektierende Oberfläche, aufweisen. Für die Inspektion bedeutsam können insbesondere Beschädigungen der Oberfläche, beispielsweise Kratzer, und/oder bei transparentem Material Einschlüsse im Inneren des transparenten Materials, beispielsweise Lufteinschlüsse oder Staub, sein. Weiter spielen Ablagerungen auf der Oberfläche (z.B. Staubkörner) eine Rolle. Die Inspektion kann aber auch durchgeführt werden, um Abmessungen und/oder optische Parameter des Objekts zu bestimmen.The optical inspection of an object that moves relative to an inspection device is a frequently and popular method in production, as it allows the quality of the object to be assessed without contact. The object can consist of a transparent material such as glass or structured glass, for example a pane of glass or a glass strip, but can also be a non-transparent material, for example a painted or otherwise applied at least partially reflective surface. Damage to the surface, for example scratches, and/or in the case of transparent material, inclusions inside the transparent material, for example air pockets or dust, can be particularly important for the inspection. Deposits on the surface (e.g. dust particles) also play a role. The inspection can also be carried out to determine dimensions and/or optical parameters of the object.

Bei der optischen Inspektion von Objekten mit transparenten oder reflektierenden Materialien, wie beispielsweise Glas oder Strukturglas, mit einer Kamera als optischer Aufnahmeeinrichtung ergibt sich das Problem, dass zur Kontrastierung der verschiedenen Fehlerarten sowohl eine Hellfeld- als auch eine Dunkelfeldbeleuchtung benötigt wird, da verschiedene Fehlerarten häufig nur mittels der einen oder der anderen Beleuchtung unterschieden werden können. So können absorbierende Fehler, wie beispielsweise Einschlüsse, in der Hellfeldbeleuchtung erkannt werden, bei der transparentes Material von der Beleuchtungseinrichtung durchleuchtet wird und die Kamera auf der anderen Seite des transparenten Materials angeordnet ist. Streuende oder ablenkende Fehler, wie beispielsweise Kratzer, werden dagegen eher mittels einer Dunkelfeldbeleuchtung festgestellt. Bei der Dunkelfeldbeleuchtung wird ein eigentlich neben dem Aufnahmebereich der Kamera liegender Bereich mit Licht beleuchtet, so dass die Kamera im Idealfall ohne Fehler auf der Oberfläche ein dunkles Feld sieht. Sofern sich Fehler oder Ablagerungen auf der Oberfläche befinden, wird durch diese jedoch Licht in das Bild der Kamera abgelenkt und die Fehler können auf diese Weise festgestellt werden. In diesem Fall spricht man auch von einer Beleuchtung mit einem Dunkelfeld.When optically inspecting objects with transparent or reflective materials, such as glass or structured glass, using a camera as an optical recording device, the problem arises that both brightfield and darkfield illumination are required to contrast the various types of defects, since different types of defects can often only be distinguished using one or the other type of illumination. Absorbing defects, such as inclusions, can be detected using brightfield illumination, where the transparent material is illuminated by the illumination device and the camera is positioned on the other side of the transparent material. Scattering or deflecting defects, such as scratches, are more likely to be detected using darkfield illumination. With darkfield illumination, an area that is actually next to the camera's recording area is illuminated with light, so that the camera ideally sees a dark field with no defects on the surface. However, if there are defects or deposits on the surface, these deflect light into the camera's image and the defects can be detected in this way. In this case, it is also referred to as darkfield illumination.

Bei transparenten Materialien wird daher meist eine Durchlichtanordnung, manchmal aus Zugänglichkeitsgründen auch eine Auflichtanordnung verwendet. Bei nicht transparenten Materialien muss immer eine Auflichtanordnung eingesetzt werden. Die Erfindung bezieht sich sowohl auf eine Auflicht- als auch auf eine Durchlichtanordnung.For transparent materials, a transmitted light arrangement is therefore usually used, and sometimes a reflected light arrangement for reasons of accessibility. For non-transparent materials, a reflected light arrangement must always be used. The invention relates to both a reflected light arrangement and a transmitted light arrangement.

Aus dem Dokument DE 10 2010 021 853 A1 ist eine Einrichtung und ein Verfahren zur optischen Überprüfung eines Gegenstands bekannt, bei der eine Zeilenkamera und eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen ist, die mehrere einzeln schaltbare Beleuchtungselemente, beispielsweise Licht emittierende Dioden (LED) oder Gruppen von gemeinsam schaltbaren Licht emittierenden Dioden (LEDs), aufweist. Weiter ist eine Recheneinheit vorgesehen und dazu eingerichtet, die einzelnen Beleuchtungselemente für die mehreren Aufnahmen in dem einen Auflösungsbereich unterschiedlich anzusteuern, d.h. an- und auszuschalten. Hierdurch lassen sich verschiedene Beleuchtungskonfigurationen erreichen, so dass aufgrund der flexibel schaltbaren Beleuchtungseinrichtung in dieser Konfiguration mehrere Aufnahmen in einem Auflösungsbereich mit den jeweils gewünschten, verschiedenen Beleuchtungs- und Aufnahmekonditionen erreichbar sind. Insbesondere werden die Beleuchtungselemente der Beleuchtungseinrichtung in genau einer quer zur Transportrichtung ausgerichteten Beleuchtungszeile angeordnet, wobei die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, die Beleuchtungselemente in der Beleuchtungszeile gemäß einem vorgegebenen, d.h. einstellbaren, Beleuchtungszyklus mit verschiedenen Beleuchtungskonfigurationen anzusteuern. Vorzugsweise entsprechen die Anzahl der Ansteuerungen des Beleuchtungszyklus gerade der Anzahl der Aufnahmen in dem vorgesehenen Auflösungsbereich, d.h. der Beleuchtungszyklus wird derart gewählt, dass der Beleuchtungszyklus dann einmal durchgeführt bzw. abgearbeitet wurde, wenn der Gegenstand in Transportrichtung um die gewünschte Auflösung weitertransportiert ist. Bei drei, vier, fünf oder sechs Aufnahmen in dem Auflösungsbereich wird die Beleuchtungszeile also entsprechend drei-, vier-, fünf- oder sechsmal in einem Beleuchtungszyklus angesteuert und entsprechend der gewünschten Beleuchtungskonfiguration geschaltet. Bei dem bekannten Verfahren bzw. der bekannten Vorrichtung wird also schnell zwischen einzelnen Beleuchtungskonfigurationen hin- und hergeschaltet und die Zeilenkamera entsprechend synchronisiert. Das schnelle Umschalten der Beleuchtung ist mit einem erheblichen Aufwand bei der verwendeten Ansteuerelektronik für die einzelnen Beleuchtungselemente verbunden, was auch kostenintensiv ist.From the document EN 10 2010 021 853 A1 A device and a method for optically checking an object is known, in which a line camera and a lighting device are provided which have several individually switchable lighting elements, for example light-emitting diodes (LEDs) or groups of jointly switchable light-emitting diodes (LEDs). Furthermore, a computing unit is provided and set up to control the individual lighting elements differently for the several images in the one resolution range, i.e. to switch them on and off. This makes it possible to achieve different lighting configurations, so that due to the flexibly switchable lighting device in this configuration, several images can be achieved in a resolution range with the different lighting and recording conditions desired. In particular, the lighting elements of the lighting device are arranged in exactly one lighting line aligned transversely to the transport direction, wherein the computing unit is set up to control the lighting elements in the lighting line with different lighting configurations according to a predetermined, i.e. adjustable, lighting cycle. Preferably, the number of activations of the lighting cycle corresponds exactly to the number of images in the intended resolution range, i.e. the lighting cycle is selected such that the lighting cycle has been carried out or processed once when the object has been transported further in the transport direction by the desired resolution. With three, four, five or six images in the resolution range, the lighting line is therefore activated three, four, five or six times in one lighting cycle and switched according to the desired lighting configuration. With the known method or device, the individual lighting configurations are quickly switched back and forth and the line scan camera is synchronized accordingly. The rapid switching of the lighting involves considerable effort in the control electronics used for the individual lighting elements, which is also costly.

Die Aufgabe besteht somit darin, eine Inspektionseinrichtung zu schaffen, deren Aufbau kostengünstiger und weniger aufwändig ist. Die Aufgabe besteht weiter darin, ein entsprechendes Inspektionsverfahren anzugeben.The task is therefore to create an inspection facility that is less expensive and less complex to set up. The task also consists in specifying a corresponding inspection procedure.

Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren zur optischen Inspektion mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Inspektionseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.The above object is achieved by a method for optical inspection having the features of claim 1 and an inspection device having the features of claim 8.

Insbesondere wird die Aufgabe durch das Verfahren zur optischen Inspektion eines Objekts mittels einer Inspektionseinrichtung gelöst, wobei die Inspektionseinrichtung mindestens eine Beleuchtungseinheit und mindestens eine Matrixkamera aufweist, wobei das Objekt und die Inspektionseinrichtung eine Relativbewegung mit einer vorgegebenen Bewegungsgeschwindigkeit in eine Vorschubrichtung zueinander ausführen. Die mindestens eine Beleuchtungseinheit beleuchtet das Objekt konstant mit jeweils einem Beleuchtungsmuster, wobei das Beleuchtungsmuster mindestens N1 (N1 ≥ 2) in die Vorschubrichtung voneinander um eine Abstandslänge L_AB beabstandete Hell-Dunkel-Streifen mit einer Länge L_ST in Vorschubrichtung und mit einer Vielzahl von Querrichtung nebeneinander angeordneten Hell-Dunkel-Strukturen aufweist, wobei jede Hell-Dunkel-Struktur eine Periode B1 in Querrichtung ausbildet und beispielsweise aus einem hellen Feld und einem in Querrichtung daneben angeordneten dunklen Feld besteht, wobei zwei in Vorschubrichtung benachbarte Hell-Dunkel-Streifen jeweils eine Phasenverschiebung in die Querrichtung um eine Breite B1/N1 aufweisen. Zudem generiert die mindestens eine Matrixkamera eine Vielzahl von Bildaufnahmen in einer Bildaufnahmesequenz von dem von der Beleuchtungseinheit jeweils beleuchteten Bereich des Objekts derart, dass mit jeder Bildaufnahme der Bildaufnahmesequenz alle N1 Hell-Dunkel-Streifen des Beleuchtungsmusters über eine vorgegebene Breite in Querrichtung gleichzeitig erfasst werden, wobei die Bildaufnahmesequenz dieser Matrixkamera mit der Bewegungsgeschwindigkeit in Vorschubrichtung derart in Bezug auf das Beleuchtungsmuster synchronisiert ist, dass die Relativbewegung von Objekt und Inspektionseinrichtung zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Bildaufnahmen in die Vorschubrichtung maximal L = L_AB + L_ST beträgt, und wobei die Matrixkamera die Daten der Bildaufnahmen einer Recheneinheit an einer entsprechenden Schnittstelle zur Verfügung stellt, so dass die Recheneinheit die Inspektion des Objekts auf der Basis der Daten der Bildaufnahmen des Beleuchtungsmusters durchführen kann.In particular, the object is achieved by the method for optically inspecting an object by means of an inspection device, wherein the inspection device has at least one lighting unit and at least one matrix camera, wherein the object and the inspection device perform a relative movement with a predetermined movement speed in a feed direction. The at least one lighting unit constantly illuminates the object with one lighting pattern each, wherein the lighting pattern has at least N1 (N1 ≥ 2) light-dark stripes spaced apart from one another in the feed direction by a distance length L _AB with a length L _ST in the feed direction and with a plurality of light-dark structures arranged next to one another in the transverse direction, wherein each light-dark structure forms a period B1 in the transverse direction and consists, for example, of a light field and a dark field arranged next to it in the transverse direction, wherein two light-dark stripes adjacent in the feed direction each have a phase shift in the transverse direction by a width B1/N1. In addition, the at least one matrix camera generates a plurality of images in an image recording sequence of the area of the object illuminated by the lighting unit in each case such that with each image recording of the image recording sequence all N1 light-dark stripes of the lighting pattern are simultaneously recorded over a predetermined width in the transverse direction, wherein the image recording sequence of this matrix camera is synchronized with the movement speed in the feed direction in relation to the lighting pattern such that the relative movement of the object and inspection device between two immediately consecutive image recordings in the feed direction is a maximum of L = L _AB + L _ST , and wherein the matrix camera makes the data of the image recordings available to a computing unit at a corresponding interface so that the computing unit can carry out the inspection of the object on the basis of the data of the image recordings of the lighting pattern.

Die mindestens eine Beleuchtungseinheit beleuchtet das Objekt in einem vorgegebenen Bereich konstant mit jeweils einem Beleuchtungsmuster, d.h. dass die jeweilige Beleuchtungseinheit während der Inspektion mit konstanter Lichtintensität und ohne Abschalten oder Umschalten in Richtung Objekt leuchtet. Das Beleuchtungsmuster wird dabei entweder von dem lichtemittierenden Teil der Beleuchtungseinheit selbst erzeugt oder mittels Durchleuchten eines Gitters, das das Beleuchtungsmuster generiert. Die Beleuchtung erfolgt im sichtbaren Wellenlängenbereich. Die Matrixkamera nimmt eine Vielzahl von Bildaufnahmen von dem beleuchteten Bereich des Objekts auf, d.h. sie generiert eine Bildaufnahmesequenz der Bildaufnahmen von dem Beleuchtungsmuster, welches die Kamera in Reflexion (Auflichtanordnung) oder Transmission (Durchlichtanordnung) in Bezug auf das Objekt anschaut. Die von der Matrixkamera erzeugten, digitalisierten Bilddaten werden von der Matrixkamera an die Recheneinheit (Computer, Prozessor oder dergl.) übermittelt und hierfür an einer entsprechenden Schnittstelle der Matrixkamera zur Verfügung gestellt. Die Recheneinheit führt dann auf der Basis dieser Daten die gewünschte Inspektion des Objekts durch, d.h. ermittelt Fehler, Ablagerungen in/auf dem Objekt aus den Bilddaten und/oder Parameter des Objekts wie die Brechzahl, ein Höhenprofil oder Abmessungen des Objekts.The at least one lighting unit constantly illuminates the object in a predetermined area with one lighting pattern each, i.e. the respective lighting unit shines in the direction of the object with constant light intensity and without switching off or switching over during the inspection. The lighting pattern is generated either by the light-emitting part of the lighting unit itself or by shining through a grid that generates the lighting pattern. The lighting takes place in the visible wavelength range. The matrix camera takes a large number of images of the illuminated area of the object, i.e. it generates an image recording sequence of the images of the lighting pattern that the camera views in reflection (incident light arrangement) or transmission (transmitted light arrangement) in relation to the object. The digitized image data generated by the matrix camera are transmitted from the matrix camera to the computing unit (computer, processor or the like) and made available for this purpose at a corresponding interface of the matrix camera. The computing unit then carries out the desired inspection of the object on the basis of this data, i.e. it determines defects, deposits in/on the object from the image data and/or parameters of the object such as the refractive index, a height profile or dimensions of the object.

Die Matrixkamera wird auch als Flächenkamera bezeichnet und nimmt einen größeren Flächenbereich des Gegenstands auf. Sie kann beispielsweise als CCD-Kamera ausgeführt sein. Die Matrixkamera erfasst von dem beleuchteten Bereich die Lichtintensität einer Vielzahl von Bildpunkten, die in Reihen und Spalten, d.h. in einer Matrix, angeordnet sind. Hierfür weist die Matrixkamera für jeden Bildpunkt ein lichtempfindliches Element (z.B. ein CCD Sensor) auf. Die Größe des von jedem lichtempfindlichen Element aufgenommenen Bereichs bestimmt die Auflösung der Matrixkamera. Wenn, wie unten beschrieben, dem durch die Matrixkamera erfassten Bereich durch räumliche Synchronisation ein Objektbereich zugeordnet ist, kann jedem Bildpunkt der Matrixkamera ein Volumen- und/oder Oberflächenelement des Objekts zugeordnet werden. Die Matrixkamera ist ferner derart angeordnet, dass sie senkrecht auf das Objekt schaut, so dass sie den gesamten vorgegebenen Objektbereich scharf sieht. Es können mehrere Matrixkameras in Querrichtung nebeneinander angeordnet sein, um ein besonders breites Objekt zu inspizieren.The matrix camera is also referred to as an area camera and records a larger surface area of the object. It can be designed as a CCD camera, for example. The matrix camera records the light intensity of a large number of pixels from the illuminated area, which are arranged in rows and columns, i.e. in a matrix. For this purpose, the matrix camera has a light-sensitive element (e.g. a CCD sensor) for each pixel. The size of the area recorded by each light-sensitive element determines the resolution of the matrix camera. If, as described below, an object area is assigned to the area recorded by the matrix camera through spatial synchronization, each pixel of the matrix camera can be assigned a volume and/or surface element of the object. The matrix camera is also arranged in such a way that it looks perpendicularly at the object, so that it sees the entire specified object area clearly. Several matrix cameras can be arranged next to one another in the transverse direction in order to inspect a particularly wide object.

Wie oben erläutert wurde, führen das Objekt und die Inspektionseinrichtung eine Relativbewegung mit einer vorgegebenen Bewegungsgeschwindigkeit in eine Vorschubrichtung zueinander aus. Die Querrichtung verläuft quer, vorzugsweise senkrecht zur Vorschubrichtung. Beispielsweise wird das Objekt auf einem entsprechenden Band oder als Bahnware an der Inspektionseinrichtung mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit vorbeigeführt und die Inspektionseinrichtung bewegt sich nicht. Alternativ bewegt sich lediglich die Inspektionseinrichtung oder sowohl die Inspektionseinrichtung und das Objekt bewegen sich gleichzeitig. Es ist von Vorteil für die Auswertung der Bildaufnahmen-Daten, wenn die Relativbewegung von Objekt und Inspektionseinrichtung eine gleichförmige Bewegung, d.h. eine Bewegung mit einer konstanten Geschwindigkeit darstellt. Dies vereinfacht die Auswertung der Bildaufnahme-Daten für die Inspektion des Objekts.As explained above, the object and the inspection device perform a relative movement with a predetermined movement speed in a feed direction. The transverse direction runs transversely, preferably perpendicular to the feed direction. For example, the object is guided past the inspection device on a corresponding belt or as a web at a predetermined speed and the inspection device does not move. Alternatively, only the inspection device moves or both the inspection device and the object move simultaneously. It is advantageous for the evaluation of the image recording data if the relative movement of the object and the inspection device is a uniform movement, i.e. a movement at a constant speed. This simplifies the evaluation of the image data for the inspection of the object.

Das von einer Beleuchtungseinrichtung erzeugte Beleuchtungsmuster weist N1 (N1 ≥ 2) in die Vorschubrichtung voneinander um eine Abstandslänge L_AB beabstandete Hell-Dunkel-Streifen auf, wobei zwei in Vorschubrichtung benachbarte Hell-Dunkel-Streifen jeweils eine Phasenverschiebung in die Querrichtung um eine Breite B1/N1 aufweisen. B1 ist die Periode der Hell-Dunkel-Strukturen (d.h. die Breite einer einzigen Hell-Dunkel-Struktur in Querrichtung), welche den Hell-Dunkel-Streifen ausbilden. Beispielsweise besitzt das Beleuchtungsmuster N1 = 6 Hell-Dunkel-Streifen und eine Periode von B1 = 0,25 mm, so dass zwei in Vorschubrichtung nebeneinander angeordnete Hell-Dunkel-Streifen um eine Breite von 0,25 mm / 6 = 41,7 µm in Querrichtung zueinander verschoben (Phasenverschiebung) angeordnet sind. Jeder Hell-Dunkel-Streifen setzt sich aus einer Vielzahl von Querrichtung nebeneinander angeordneten Hell-Dunkel-Strukturen zusammen. Hierbei wird für alle Hell-Dunkel-Streifen die gleiche Hell-Dunkel-Struktur verwendet, die beispielsweise aus einem hellen Feld und einem in Querrichtung daneben angeordneten dunklen Feld besteht. Der Verlauf der Lichtintensität in Querrichtung kann dabei beispielsweise ein Sinus- oder Rechteck-Profil aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel sind die Breite in Querrichtung und die Länge in Vorschubrichtung für das helle Feld und das dunkle Feld gleich, es können jedoch auch andere Gestaltungen verwendet werden. Beispielsweise kann das helle Feld breiter (in Querrichtung) als das dunkle Feld oder umgekehrt oder das helle Feld länger (in Vorschubrichtung) als das dunkle Feld oder umgekehrt ausgebildet sein. Alle N1 Hell-Dunkel-Streifen sind gleich ausgebildet, jedoch um die Breite B1/N1 zu dem jeweils benachbarten Streifen versetzt. Jeder Hell-Dunkel-Streifen weist insgesamt eine Länge L_ST in Vorschubrichtung auf. Zwei benachbarte Hell-Dunkel-Streifen sind durch einen hellen oder einen dunklen, sich in Querrichtung erstreckenden Streifen voneinander beabstandet, wobei der Abstand von dem Ende des ersten Hell-Dunkel-Streifens zu dem Beginn des benachbarten zweiten Hell-Dunkel-Streifens (in Vorschubrichtung) L_AB beträgt. Gleiches gilt gegebenenfalls analog für den Abstand des dritten Hell-Dunkel-Streifens von dem benachbarten zweiten Hell-Dunkel-Streifen (in Vorschubrichtung) usw. In einem Ausführungsbeispiel ist die Länge L_ST eines Hell-Dunkel-Streifens mindestens drei mal die Länge der Periode B1.The illumination pattern produced by an illumination device has N1 (N1 ≥ 2) light-dark stripes spaced apart from one another in the feed direction by a distance length L _AB , with two light-dark stripes adjacent in the feed direction each having a phase shift in the transverse direction by a width B1/N1. B1 is the period of the light-dark structures (ie the width of a single light-dark structure in the transverse direction) which form the light-dark stripe. For example, the illumination pattern has N1 = 6 light-dark stripes and a period of B1 = 0.25 mm, so that two light-dark stripes arranged next to one another in the feed direction are shifted from one another in the transverse direction by a width of 0.25 mm / 6 = 41.7 µm (phase shift). Each light-dark strip is made up of a large number of light-dark structures arranged next to one another in the transverse direction. The same light-dark structure is used for all light-dark strips, which consists, for example, of a light field and a dark field arranged next to it in the transverse direction. The course of the light intensity in the transverse direction can, for example, have a sinusoidal or rectangular profile. In one embodiment, the width in the transverse direction and the length in the feed direction are the same for the light field and the dark field, but other designs can also be used. For example, the light field can be wider (in the transverse direction) than the dark field or vice versa, or the light field can be longer (in the feed direction) than the dark field or vice versa. All N1 light-dark strips are designed the same, but are offset from the adjacent strip by the width B1/N1. Each light-dark strip has a total length L _ST in the feed direction. Two adjacent light-dark stripes are spaced apart from one another by a light or a dark stripe extending in the transverse direction, the distance from the end of the first light-dark stripe to the beginning of the adjacent second light-dark stripe (in the feed direction) being L _AB . The same applies analogously to the distance of the third light-dark stripe from the adjacent second light-dark stripe (in the feed direction), etc. In one embodiment, the length L _ST of a light-dark stripe is at least three times the length of the period B1.

Die Matrixkamera ist derart ausgerichtet und eingerichtet, dass sie bei einer einzigen Bildaufnahme der Bildaufnahmesequenz das durch die konstante Beleuchtung mit dem Beleuchtungsmuster entstehende Licht in Bezug auf alle N1 Hell-Dunkel-Streifen über eine vorgegebene Breite (beispielsweise die Breite des Objekts) gleichzeitig erfasst. Bei der sich daran anschließenden Bildaufnahme der Bildaufnahmesequenz ist aufgrund der oben beschriebenen Synchronisation von Relativbewegung und Erstellen einer Bildaufnahme durch die Matrixkamera, d.h. Auslesen der Matrixkamera, eine Relativbewegung der Länge L von Inspektionseinrichtung und Objekt in Vorschubrichtung erfolgt, die maximal L = L_AB + L_ST beträgt. Bei einer Relativbewegung der Länge L = L_AB + L_ST befindet sich in einem vorgegebenen Abschnitt des Objekts bei der nächsten Bildaufnahme aller N1 Hell-Dunkel-Streifen gerade der benachbarte, um B1/N1 in Querrichtung verschobene Hell-Dunkel-Streifen in diesem vorgegebenen Abschnitt des Objekts. Dies bedeutet, ein bestimmter Bereich/Abschnitt des Objekts wird durch mindestens N1 Bildaufnahmen der Matrixkamera erfasst und diese mindestens N1 Bildaufnahmen werden sämtlich zur Inspektion des Objekts herangezogen, nachdem die Daten der mindestens N1 Bildaufnahmen, die zuvor digitalisiert wurden, an die Recheneinheit weitergeleitet worden sind. Hierbei kann die Matrixkamera weiter derart eingerichtet sein, dass mindestens ein lichtempfindliches Element der Matrixkamera das Licht eines Feldes des Beleuchtungsmusters (d.h. entweder ein helles Feld oder ein dunkles Feld der Hell-Dunkel-Struktur) erfasst. In einem Ausführungsbeispiel können zwei oder mehr lichtempfindliche Elemente der Matrixkamera das Licht eines Feldes erfassen. Auch in Bezug auf die Vorschubrichtung kann die Matrixkamera derart eingerichtet sein, dass entlang eines Feldes mindestens ein lichtempfindliches Element, beispielsweise zwei oder mehr lichtempfindliche Elemente das Licht eines Feldes erfassen.The matrix camera is aligned and set up in such a way that, in a single image recording of the image recording sequence, it simultaneously records the light created by the constant illumination with the illumination pattern in relation to all N1 light-dark stripes over a predetermined width (for example the width of the object). In the subsequent image recording of the image recording sequence, due to the synchronization of relative movement and creation of an image recording by the matrix camera described above, i.e. readout of the matrix camera, a relative movement of the length L of the inspection device and the object in the feed direction has occurred, which is a maximum of L = L _AB + L _ST . In the case of a relative movement of the length L = L _AB + L _ST , in a predetermined section of the object, the next time an image of all N1 light-dark stripes is recorded, the adjacent light-dark stripe, shifted by B1/N1 in the transverse direction, is located in this predetermined section of the object. This means that a specific area/section of the object is captured by at least N1 images taken by the matrix camera, and all of these at least N1 images are used to inspect the object after the data from the at least N1 images that were previously digitized have been forwarded to the computing unit. The matrix camera can further be configured such that at least one light-sensitive element of the matrix camera captures the light of a field of the illumination pattern (i.e. either a light field or a dark field of the light-dark structure). In one embodiment, two or more light-sensitive elements of the matrix camera can capture the light of a field. The matrix camera can also be configured with respect to the feed direction such that at least one light-sensitive element, for example two or more light-sensitive elements, capture the light of a field along a field.

Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht einerseits eine lange Belichtungszeit für jeden Ort des Objekts, da für jeden Ort des Objekts mindestens N1 Bildaufnahmen (Aufnahmen von N1 Hell-Dunkel-Streifen von jedem Ort) erstellt werden. Dies wird unten ausführlicher erläutert. Hierdurch ergibt sich ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis bzw. die Beleuchtungsintensität der Beleuchtungseinheit kann bei gleichem Signal-Rausch-Verhältnis gegenüber der herkömmlich erstellten einen Bildaufnahme reduziert werden. Dies ergibt einen geringeren Energieverbrauch, der mit einer geringeren Kühlungsanforderung für die Beleuchtungseinheit einhergeht. Andererseits ist durch die Verwendung einer konstanten Beleuchtung des Objekts durch die Beleuchtungseinheit, die keine Schaltvorgänge während der Inspektion des Objekts erfordert, ein geringerer Aufwand und Geräteeinsatz erforderlich. Eine Ansteuerelektronik für schnelle Schaltvorgänge einzelner Elemente (LEDs) der Beleuchtungseinheit während der Inspektion wird nicht benötigt. Hierdurch wird die Inspektion weniger aufwändig und kostengünstiger.The method according to the invention achieves a long exposure time for each location of the object, since at least N1 images (images of N1 light-dark stripes from each location) are created for each location of the object. This is explained in more detail below. This results in a better signal-to-noise ratio, or the lighting intensity of the lighting unit can be reduced compared to the conventionally created one image with the same signal-to-noise ratio. This results in lower energy consumption, which is accompanied by a lower cooling requirement for the lighting unit. On the other hand, the use of constant illumination of the object by the lighting unit, which does not require any switching operations during the inspection of the object, requires less effort and equipment. Control electronics for fast switching operations of individual elements (LEDs) of the lighting unit during the inspection are not required. This makes the inspection less complex and more cost-effective.

In einem Ausführungsbeispiel werden jedem realen Ort des Objekts für jeden der N1 Hell-Dunkel-Streifen ortsgleiche Bildaufnahme-Bereiche der Matrixkamera zugeordnet. Dies bedeutet, dass der Recheneinheit genau bekannt ist, von welchem realen Ort des Objekts (Objektpunkt) das von jedem lichtempfindlichen Element der Matrixkamera erfasste Licht stammt. Es erfolgt somit eine räumliche Synchronisation der Beleuchtungseinheit und des Objekts in Bezug auf zu unterschiedlichen Zeitpunkten erzeugte Bildaufnahmen der Matrixkamera. Die Zuordnung des realen Orts und der Bildpunkte der N1 verschiedenen Bildaufnahmen kann von der Recheneinheit beispielsweise durch eine Transformation und die bekannte gleichförmige Relativbewegung von Objekt und Inspektionseinrichtung mit einer Relativgeschwindigkeit (z.B. mittels der vorgegebenen oder gemessenen Vorschubgeschwindigkeit des Objekts) ermittelt und den Bildpunkten der jeweiligen Bildaufnahme der Matrixkamera zugeordnet werden. Mit anderen Worten werden in diesem Ausführungsbeispiel die aufgenommenen Intensitätswerte jedes Pixels oder jeder Pixelgruppe der Matrixkamera verschiedener Bildaufnahmen einander und einem realen Ort des Objekts zugeordnet (synchronisiert). Die Zuordnung erfolgt dabei derart, dass jedem realen Objektort N1 Licht-Intensitätswerte, die in Bezug auf N1 verschiedenen Hell-Dunkel-Streifen zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen wurden, zugeordnet werden. Weiter zeichnet sich die Zuordnung dadurch aus, dass sich jeweils der bestimmte reale Objektort zum Aufnahmezeitpunkt des ihm zugeordneten Pixels oder der ihm zugeordneten Pixelgruppe in dem betreffenden Bereich des jeweiligen Hell-Dunkel-Streifens befand. Dies bedeutet, dass Licht-Intensitätswerte von Pixeln, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen wurden, sowohl einander als auch einem realen Ort des Objekts zugeordnet werden. Jeder Hell-Dunkel-Streifen verkörpert hierbei eine spezifische Beleuchtungsart.In one embodiment, each real location of the object is assigned to identical image recording areas of the matrix camera for each of the N1 light-dark stripes. This means that the computing unit knows exactly from which real location of the object (object point) the light captured by each light-sensitive element of the matrix camera comes. This results in a spatial synchronization of the lighting unit and the object in relation to image recordings generated by the matrix camera at different times. The assignment of the real location and the image points of the N1 different image recordings can be determined by the computing unit, for example, by means of a transformation and the known uniform relative movement of the object and inspection device at a relative speed (e.g. by means of the specified or measured feed rate of the object) and assigned to the image points of the respective image recording of the matrix camera. In other words, in this embodiment, the recorded intensity values of each pixel or each pixel group of the matrix camera of different image recordings are assigned (synchronized) to one another and to a real location of the object. The assignment is made in such a way that each real object location is assigned N1 light intensity values that were recorded at different times in relation to N1 different light-dark stripes. The assignment is also characterized by the fact that the specific real object location was in the relevant area of the respective light-dark stripe at the time the pixel or pixel group assigned to it was recorded. This means that light intensity values of pixels that were recorded at different times are assigned both to each other and to a real location of the object. Each light-dark stripe represents a specific type of lighting.

Aufgrund der unten beschriebenen Einrichtung der Beleuchtungseinrichtung und der Gestaltung der Matrixkamera kann in einem Ausführungsbeispiel gleichzeitig eine Aufnahme des Objekts mit Hellfeldbeleuchtung und Dunkelfeldbeleuchtung umgesetzt werden, welche für den gleichen Objektort jedoch zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen wird. Die Bildpunkte der Aufnahmen der Matrixkamera, die das durch die Beleuchtung mit dem hellen Feld der Hell-Dunkel-Struktur erzeugte Licht erfassen, können für das Hellfeldbild und die Bildpunkte der Aufnahmen der Matrixkamera, die das im dunklen Feld der Hell-Dunkel-Struktur erzeugte Licht erfassen, können für das Dunkelfeldbild herangezogen werden. Hierbei werden die von dem aufgenommenen Bereich erzeugten Aufnahmen der Aufnahmeeinrichtung gegebenenfalls auseinander genommen und zu den gewünschten Bildern, z.B. einem Hellfeldbild, einem Dunkelfeldbild, einem Reflexionsbild oder einem Transmissionsbild, zusammengesetzt. Beispielsweise können ein Hellfeld-Transmissionsbild, ein Dunkelfeld-Transmissionsbild, ein Reflexionsbild und Daten zu zwei verschiedenen Ablenkungen (siehe unten) erzeugt werden. Im Rahmen der Objektinspektion kann demnach bei diesem Ausführungsbeispiel eine Fehlererkennung auf der Basis der Daten der Bildaufnahmen durchgeführt werden, welche aus den dunklen Feldern der Hell-Dunkel-Strukturen stammen (Dunkelfeldbild) und/oder eine Fehlererkennung auf der Basis der Daten der Bildaufnahmen durchgeführt wird, welche aus den hellen Feldern der Hell-Dunkel-Strukturen stammen (Hellfeldbild).Due to the arrangement of the lighting device and the design of the matrix camera described below, in one embodiment a recording of the object can be implemented simultaneously with bright field illumination and dark field illumination, which is recorded for the same object location but at different times. The pixels of the matrix camera recordings that capture the light generated by the illumination with the bright field of the light-dark structure can be used for the bright field image and the pixels of the matrix camera recordings that capture the light generated in the dark field of the light-dark structure can be used for the dark field image. In this case, the recordings generated by the recording device of the recorded area are taken apart if necessary and put together to form the desired images, e.g. a bright field image, a dark field image, a reflection image or a transmission image. For example, a bright field transmission image, a dark field transmission image, a reflection image and data for two different deflections (see below) can be generated. Within the scope of the object inspection, in this embodiment, an error detection can be carried out on the basis of the data of the image recordings which originate from the dark fields of the light-dark structures (dark field image) and/or an error detection can be carried out on the basis of the data of the image recordings which originate from the bright fields of the light-dark structures (bright field image).

In Bezug auf das oben erwähnte Transmissionsbild und das Reflexionsbild können in der Inspektionseinrichtung mindestens zwei Beleuchtungseinheiten mit jeweils einem zugehörigen Beleuchtungsmuster vorgesehen sein, wobei eine erste Beleuchtungseinheit für das Transmissionsbild und eine zweite Beleuchtungseinheit für das Reflexionsbild eingesetzt wird. Die erste Beleuchtungseinheit befindet sich auf der der Matrixkamera gegenüber liegenden Seite des Objekts, d.h. das Objekt ist zwischen der ersten Beleuchtungseinheit und Matrixkamera angeordnet. Das von der ersten Beleuchtungseinheit ausgesandte Licht geht durch das (zumindest teilweise transparente) Objekt hindurch und wird nach dem Durchgang durch die Matrixkamera erfasst, wobei die Matrixkamera entlang der Achse der ersten Beleuchtungseinheit auf diese schaut. Demgegenüber befindet sich die zweite Beleuchtungseinheit und die auf der gleichen Seite des Objekts wie die Matrixkamera. Das Licht der zweiten Beleuchtungseinheit gelangt nach Reflexion an der Oberfläche des Objekts zur Matrixkamera. Hierbei sind in einem Ausführungsbeispiel die erste und die zweite Beleuchtungseinheit derart in Bezug auf die Matrixkamera angeordnet, dass die Bildaufnahmen des Transmissionsbilds und des Reflexionsbilds auf der Matrixkamera lateral nebeneinander angeordnet sind, so dass diese durch ihren Ort auf dem Bildschirm der Matrixkamera unterschieden werden können. Die Matrixkamera nimmt hierbei Reflexionsbildsequenzen und Transmissionsbildsequenzen gleichzeitig wie oben beschrieben synchronisiert mit der Relativbewegung von Objekt und Inspektionseinrichtung auf und ist in beiden Fällen auf das Objekt scharfgestellt. Folglich erfasst bei diesem Ausführungsbeispiel die Matrixkamera mit den Bildaufnahmen in dem beleuchteten Bereich ein an der Oberfläche des Objekts reflektiertes Beleuchtungsmuster und/oder ein durch das Objekt transmittiertes Beleuchtungsmuster. Alternativ oder zusätzlich kann von der Matrixkamera analog eine Off-Axis-Transmissionsbildsequenz erfasst werden, wenn die Matrixkamera neben der Achse der ersten Beleuchtungseinheit unter kleinem Winkel an dieser vorbei schaut.With regard to the above-mentioned transmission image and the reflection image, at least two lighting units, each with an associated lighting pattern, can be provided in the inspection device, wherein a first lighting unit is used for the transmission image and a second lighting unit is used for the reflection image. The first lighting unit is located on the side of the object opposite the matrix camera, i.e. the object is arranged between the first lighting unit and the matrix camera. The light emitted by the first lighting unit passes through the (at least partially transparent) object and is captured after passing through the matrix camera, wherein the matrix camera looks at the first lighting unit along the axis of the first lighting unit. In contrast, the second lighting unit is located on the same side of the object as the matrix camera. The light from the second lighting unit reaches the matrix camera after being reflected on the surface of the object. In one embodiment, the first and second illumination units are arranged in relation to the matrix camera in such a way that the images of the transmission image and the reflection image on the matrix camera are arranged laterally next to one another, so that they can be distinguished by their location on the screen of the matrix camera. The matrix camera records reflection image sequences and transmission image sequences simultaneously, as described above, synchronized with the relative movement of the object and the inspection device, and is focused on the object in both cases. Consequently, in this embodiment, the matrix camera uses the images in the illuminated area to capture an illumination pattern reflected on the surface of the object and/or an illumination pattern transmitted through the object. Alternatively or additionally, the matrix camera can capture an off-axis transmission image sequence analogously if the matrix camera is positioned next to the axis of the first lighting unit looks past it at a small angle.

Entsprechend ist in einem Ausführungsbeispiel die Recheneinheit dazu eingerichtet, aus den in dem beleuchteten Bereich des Objekts erstellten mehreren Aufnahmen mindestens zwei Bilder des Objekts zusammenzusetzen und einzeln oder kombiniert auf das Vorhandensein von Fehlern bzw. in Bezug auf optische Parameter des Objekts auszuwerten. Hierbei werden die mindestens zwei Bilder aus den entsprechenden Aufnahmen eines Teils des beleuchteten Bereichs oder des gesamten Bereichs des Objekts zusammengesetzt. Beispielsweise werden ein Hellfeldbild und ein Dunkelfeldbild des Objekts oder ein Reflexionsbild und ein Transmissionsbild des Objekts zusammengesetzt. Diese Bilder können dann durch die Recheneinheit einzeln oder in Kombination zur Lage- und Ausdehnungsbestimmung des Fehlers und/oder zur Bestimmung des Fehlertyps ausgewertet werden. Beispielsweise können aus der kombinierten Auswertung von Reflexionsbild und Transmissionsbild offene und geschlossene Blasen in einem Glas unterschieden werden. Insbesondere sieht die Matrixkamera bei einer Hellfeldbeleuchtung auf ein beleuchtetes Feld, in der Durchlichtanordnung durch das transparente Material hindurch auch direkt in die Beleuchtungseinrichtung. In dem hellen Feld bilden sich Fehler als kontrastierte Bereiche ab. Bei einer Dunkelfeldbeleuchtung schaut die Matrixkamera im fehlerfreien Fall neben die Beleuchtung ins Dunkle und sieht somit nichts. Bei Auftreten eines Fehlers/Ablagerung werden Fehler/Ablagerungen durch die Recheneinheit aufgrund von Lichtreflexen in der dunklen Umgebung erkannt.Accordingly, in one embodiment, the computing unit is set up to assemble at least two images of the object from the multiple images created in the illuminated area of the object and to evaluate them individually or in combination for the presence of defects or in relation to optical parameters of the object. The at least two images are assembled from the corresponding images of a part of the illuminated area or the entire area of the object. For example, a bright field image and a dark field image of the object or a reflection image and a transmission image of the object are assembled. These images can then be evaluated by the computing unit individually or in combination to determine the position and extent of the defect and/or to determine the type of defect. For example, open and closed bubbles in a glass can be distinguished from the combined evaluation of the reflection image and the transmission image. In particular, with bright field illumination, the matrix camera looks at an illuminated field, and in the transmitted light arrangement through the transparent material and also directly into the lighting device. In the bright field, defects are shown as contrasted areas. With dark field illumination, the matrix camera looks into the dark next to the illumination in an error-free case and therefore sees nothing. If an error/deposit occurs, the errors/deposits are detected by the computing unit based on light reflections in the dark environment.

Die durch die Aufnahmen abgedeckten Bereiche des Objekts können vollständig voneinander getrennt oder miteinander überlappend ausgebildet sein.The areas of the object covered by the images can be completely separate from each other or overlapping with each other.

Das von der Recheneinheit auf der Grundlage der Daten der Bildaufnahmen durchgeführte Inspektion des Objekts kann als ein computerimplementiertes Verfahren, d.h. ein mit einer Recheneinheit (Computer) durchgeführtes Verfahren, realisiert werden. Beispielsweise werden auf der Basis der Bildaufnahmen mittels der Methoden Defekterkennung die Fehler als lokale Abweichungen von einem Bildaufnahme-Signal ermittelt, das von einem fehlerfreien Objekt entstehen würde.The inspection of the object carried out by the computing unit on the basis of the data from the image recordings can be implemented as a computer-implemented process, i.e. a process carried out using a computing unit (computer). For example, on the basis of the image recordings, using defect detection methods, the defects are identified as local deviations from an image recording signal that would arise from a defect-free object.

In einem Ausführungsbeispiel weist das Beleuchtungsmuster zusätzlich mindestens N2 (N2 ≥ 2) in Vorschubrichtung nebeneinander liegende Querlinienstrukturen auf, wobei jede Querlinienstruktur eine helle Linie und eine dunkle Linie umfasst, die sich über die gesamte Breite des Beleuchtungsmusters erstrecken, wobei die Länge (Periode) ML jeder Querlinienstruktur in Vorschubrichtung maximal einen Wert LMAX hat, der sich aus dem Produkt der Relativgeschwindigkeit zwischen Inspektionseinrichtung und Objekt (z.B. Vorschubgeschwindigkeit des Objekts bei ortsfester Inspektionseinrichtung) und dem 4-fachen der Zeitdauer für die Generierung einer Bildaufnahme ( = reziproker Wert der Aufnahmefrequenz) durch die Matrixkamera ergibt. Die Auflösung der Matrixkamera ist ferner derart eingerichtet, dass sie das Licht des durch die N2 Querlinienstrukturen beleuchteten Bereichs des Objekts erfasst und zwar derart, dass eine Messlinie auf der dunklen Linie, eine Messlinie an einem ersten Übergang zwischen der dunklen und der hellen Linie, eine Messlinie auf der hellen Linie und eine Messlinie auf einem zweiten Übergang zwischen der hellen und der nächsten dunklen Linie erfasst wird. Der Verlauf der Lichtintensität in Vorschubrichtung einer Querlinienstruktur kann dabei beispielsweise ein Sinus- oder Rechteck-Profil aufweisen. Auch für diese vier Messlinien wird eine örtliche Synchronisation durchgeführt, d.h. es ist der Recheneinrichtung für jeden Bildpunkt der jeweiligen Messlinie bekannt, an welchem Ort des Objekts diese aufgenommen wurden. Die zu vier unterschiedlichen Zeitpunkten erzeugten Bildaufnahmen der vier Messlinien werden jeweils dem betreffenden Ort des Objekts zugeordnet. Die Zuordnung kann hierbei eine von der Transformation der oben beschriebenen Hell-Dunkel-Streifen verschiedene Transformation erfordern. Durch die Messlinien wird für jeden Ort bezogen auf die Information aus der Aufnahme der Hell-Dunkel-Streifen eine um 90 ° phasenverschobene Messinformation erhalten. Hieraus kann über den bekannten Dynamic-Moire-Algorithmus der Phasen- bzw. Ablenkwinkel bestimmt werden. Es lassen sich hieraus vier verschiedene unabhängige Optikwerte berechnen, wobei die Querrichtung die x-Richtung und die Vorschubrichtung die y-Richtung darstellt: dAx/dx, dAy/dy, dAx/dy, dAy/dx, wobei dAx, dAy die Ablenkung (Verzerrung) in x- bzw. y-Richtung darstellt und dx, dy der zugehörige Wegunterschied ist. Hieraus kann in bekannter Weise die Brechkraft in x-Richtung und/oder in y-Richtung ermittelt werden. Entsprechend kann in dem Ausführungsbeispiel von einer Vielzahl von Orten auf der Objektoberfläche auf der Basis der N1 nacheinander erstellten Bildaufnahmen der Hell-Dunkel-Streifen und der mindestens (N2-1)x4 erstellten Bildaufnahmen der Querlinienstruktur der Phasen- und Ablenkungswinkel in die Querrichtung und/oder in die Vorschubrichtung bestimmt und hieraus beispielsweise die Brechkraft in Querrichtung und/oder in Vorschubrichtung ermittelt werden. D.h. wenn N2 = 2 sind mindestens 4 Aufnahmen erforderlich.In one embodiment, the illumination pattern additionally has at least N2 (N2 ≥ 2) transverse line structures lying next to one another in the feed direction, each transverse line structure comprising a bright line and a dark line that extend over the entire width of the illumination pattern, the length (period) ML of each transverse line structure in the feed direction having a maximum value LMAX that results from the product of the relative speed between the inspection device and the object (e.g. feed speed of the object with a stationary inspection device) and 4 times the time for generating an image recording (= reciprocal value of the recording frequency) by the matrix camera. The resolution of the matrix camera is further set up such that it captures the light of the area of the object illuminated by the N2 transverse line structures in such a way that a measuring line on the dark line, a measuring line at a first transition between the dark and the bright line, a measuring line on the bright line and a measuring line on a second transition between the bright and the next dark line are captured. The course of the light intensity in the feed direction of a cross-line structure can, for example, have a sinusoidal or rectangular profile. Local synchronization is also carried out for these four measuring lines, i.e. the computer knows for each pixel of the respective measuring line at which location on the object it was recorded. The images of the four measuring lines, generated at four different times, are each assigned to the relevant location on the object. The assignment may require a transformation that is different from the transformation of the light-dark stripes described above. The measuring lines provide measurement information for each location that is 90° out of phase with the information from the recording of the light-dark stripes. From this, the phase or deflection angle can be determined using the well-known dynamic moiré algorithm. Four different independent optical values can be calculated from this, with the transverse direction representing the x direction and the feed direction the y direction: dAx/dx, dAy/dy, dAx/dy, dAy/dx, where dAx, dAy represent the deflection (distortion) in the x or y direction and dx, dy is the associated path difference. From this, the refractive power in the x direction and/or in the y direction can be determined in a known manner. Accordingly, in the exemplary embodiment, the phase and deflection angle in the transverse direction and/or in the feed direction can be determined from a large number of locations on the object surface on the basis of the N1 consecutive images of the light-dark stripes and the at least (N2-1)x4 images of the transverse line structure, and from this, for example, the refractive power in the transverse direction and/or in the feed direction can be determined. This means that if N2 = 2, at least 4 images are required.

Dies ergibt sich beispielsweise aus der Bestimmung von vier Intensitätswerten in Bezug auf eine Beleuchtungsperiode ein Ablenkungswinkel Φ ≈ arctan Φ = (I1 - I3)/(I2 - I4), wobei I1, I2, I3, I4 von der Matrixkamera an dem jeweiligen Ort in dieser Reihenfolge ermittelte Intensitätswerte über eine Beleuchtungsperiode darstellen. Hieraus kann die Brechkraft ermittelt werden, welche proportional zu der Phasenverschiebung ΔΦ = Φ2 - Φ1 ist.This results, for example, from the determination of four intensity values in relation to an illumination period, a deflection angle Φ ≈ arctan Φ = (I1 - I3)/(I2 - I4), where I1, I2, I3, I4 depend on the Matrix camera displays intensity values determined in this order at the respective location over an illumination period. From this, the refractive power can be determined, which is proportional to the phase shift ΔΦ = Φ2 - Φ1.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Periodenlänge ML der Querlinienstruktur in Vorschubrichtung gleich der Periodenlänge B1 des Hell-Dunkel-Streifens in Querrichtung. Dadurch wird sichergestellt, dass die Ablenkung in Vorschub- und Querrichtung mit der gleichen Messgenauigkeit gemessen werden kann.In one embodiment, the period length ML of the transverse line structure in the feed direction is equal to the period length B1 of the light-dark stripe in the transverse direction. This ensures that the deflection in the feed and transverse directions can be measured with the same measurement accuracy.

Die Beleuchtungseinrichtung kann mehrere, einzeln schaltbare Beleuchtungselemente, beispielsweise Licht emittierende Dioden (LED) oder Gruppen von gemeinsam schaltbaren Licht emittierenden Dioden (LEDs), aufweisen. In diesem Fall wird das Beleuchtungsmuster durch die Gesamtheit der Beleuchtungselemente selbst erzeugt. Ein einzeln schaltbares Beleuchtungselement kann also aus einem Beleuchtungskörper, bspw. einer LED, oder mehreren in einer Gruppe zusammengefassten und gemeinsam schaltbaren Beleuchtungskörpern, bspw. einer Gruppe von mehreren LEDs, aufgebaut sein. Vorzugsweise ist die Recheneinheit bei diesem Aufbau der Beleuchtungseinrichtung dazu eingerichtet, die einzelnen Beleuchtungselemente unterschiedlich anzusteuern, d.h. an- und auszuschalten, wobei die Ansteuerung nicht während der Inspektion des Objekts erfolgt, sondern vor oder nach der Inspektion. Die hellen Felder / Linien werden durch angeschaltete LEDs und die dunklen Felder / Linien durch ausgeschaltete LEDs realisiert. Hierdurch lassen sich flexibel verschiedene Beleuchtungskonfigurationen, beispielsweise von der gleichen Seite des Gegenstands, von verschiedenen Seiten des Gegenstands, unter verschiedenen Winkeln zu dem Gegenstand und/oder mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge, erreichen.The lighting device can have several individually switchable lighting elements, for example light-emitting diodes (LEDs) or groups of jointly switchable light-emitting diodes (LEDs). In this case, the lighting pattern is generated by the entirety of the lighting elements themselves. An individually switchable lighting element can therefore be made up of one lighting fixture, for example an LED, or several lighting fixtures combined in a group and switchable together, for example a group of several LEDs. Preferably, the computing unit in this design of the lighting device is set up to control the individual lighting elements differently, i.e. to switch them on and off, whereby the control does not take place during the inspection of the object, but before or after the inspection. The bright fields/lines are realized by switched on LEDs and the dark fields/lines by switched off LEDs. This makes it possible to flexibly achieve different lighting configurations, for example from the same side of the object, from different sides of the object, at different angles to the object and/or with light of different wavelengths.

Alternativ oder zusätzlich kann die Beleuchtungseinrichtung eine Leuchte (z.B. eine Leuchtstoffröhre) aufweisen, die den zu beleuchtenden Bereich komplett ausleuchtet. Hierbei ist zwischen der Leuchte und dem Objekt ein Gitter angeordnet, welches das gewünschte Beleuchtungsmuster erzeugt. Die hellen Felder / Linien werden durch entsprechende Schlitze in dem Gitter erzeugt und die dunklen Felder / Linien durch entsprechende Stege.Alternatively or additionally, the lighting device can have a lamp (e.g. a fluorescent tube) that completely illuminates the area to be illuminated. A grid is arranged between the lamp and the object, which creates the desired lighting pattern. The light fields/lines are created by corresponding slots in the grid and the dark fields/lines by corresponding bars.

Die Beleuchtungseinrichtung kann unterschiedliche Beleuchtungsmuster zur Verfügung stellen. Hierdurch können gezielt weitere Beleuchtungskanäle, insbesondere als Hellfeld- oder Dunkelfeldbeleuchtung, als Beleuchtung von unterschiedlichen Seiten des Gegenstands und/oder als Beleuchtung mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge, an der Matrixkamera realisiert werden.The lighting device can provide different lighting patterns. This allows additional lighting channels to be implemented on the matrix camera, in particular as bright field or dark field lighting, as lighting from different sides of the object and/or as lighting with light of different wavelengths.

Da eine Dunkelfeldbeleuchtung jedoch nicht unmittelbar beim Übergang eines beleuchteten zu einem unbeleuchteten Beleuchtungselement eintritt, kann es erfindungsgemäß vorteilhaft sein, insgesamt mehrere ausgeschaltete, d.h. dunkle Beleuchtungselemente nebeneinander zu kombinierenHowever, since dark field illumination does not occur immediately at the transition from an illuminated to an unilluminated lighting element, it may be advantageous according to the invention to combine a total of several switched off, i.e. dark, lighting elements next to one another

Die Geometrie der optischen Abbildung zusammen mit der Ausdehnung der lichtempfindlichen Elemente (Pixel, Bildpunkte) der Matrixkamera bestimmt, welche Länge der Bahn auf eine Zeile der Kamera abgebildet wird. Da die meisten Matrixkameras quadratische Pixel besitzen und die Optiken radialsymmetrisch zur optischen Achse abbilden, ist die Auflösung in Richtung Vorschubrichtung meist gleich der Auflösung quer zur Bahn. Es ist auch möglich, durch die Wahl einer entsprechenden nicht symmetrischen Optik oder durch nicht quadratische Pixel andere Verhältnisse herzustellen, dies ist allerdings wegen der notwendigen Spezialkomponenten teuer und deshalb wenig gebräuchlich. Eine solche Anpassung ist auch nur in engen Grenzen möglich.The geometry of the optical image together with the size of the light-sensitive elements (pixels) of the matrix camera determines which length of the path is imaged on one line of the camera. Since most matrix cameras have square pixels and the optics image radially symmetrically to the optical axis, the resolution in the direction of feed is usually the same as the resolution across the path. It is also possible to create other ratios by choosing a corresponding non-symmetrical optic or non-square pixels, but this is expensive due to the special components required and therefore not very common. Such an adjustment is only possible within narrow limits.

Die Auflösung in Vorschubrichtung des Objekts wird durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der die einzelnen Zeilen und Spalten der Matrixkamera aufgenommen werden. Prinzipiell gilt: je höher die Auslesegeschwindigkeit gewählt werden kann, desto feiner ist die Auflösung.The resolution in the feed direction of the object is determined by the speed at which the individual rows and columns of the matrix camera are recorded. In principle, the higher the readout speed, the finer the resolution.

Die erfindungsgemäße Inspektionseinrichtung kann sowohl für transparente Materialien, insbesondere ein Strukturglasband, als auch für nicht-transparente Materialien wie lackierte Karosserie-Oberflächen eingesetzt werden und ist sowohl in einer Auflicht-Beleuchtungsanordnung als auch in einer Durchlicht-Beleuchtungsanordnung realisierbar.The inspection device according to the invention can be used both for transparent materials, in particular a structural glass strip, and for non-transparent materials such as painted body surfaces and can be implemented both in a front-light illumination arrangement and in a transmitted-light illumination arrangement.

Um das Licht bestimmten Überprüfungszwecken anzupassen, kann zwischen der Beleuchtungseinheit und dem Objekt und/oder zwischen dem Objekt und der Matrixkamera eine optische Lichtformungseinheit angeordnet sein. Die Lichtformungseinheit ist insbesondere aus Linsen, Diffusoren und/oder Mikrolinsen aufgebaut. Derartige Lichtformungseinheiten eigenen sich besonders gut für die Inspektion eines Gegenstands aus Strukturglas, insbesondere einem Strukturglasband, in der Durchlichtanordnung. Bei der Hellfeldbeleuchtung für Strukturglas kann das Licht möglichst homogen von vorne, hinten, rechts und links, d.h. aus allen Richtungen, auf das Strukturglas einstrahlen, damit das vorhandene Strukturmuster möglichst schwach zu erkennen ist und die gesuchten Defekte in der Durchlichtanordnung kontrastreich zu erkennen sind. Andererseits ist bei der Dunkelfeldbeleuchtung eine eher gerichtete Beleuchtung senkrecht zur Transportrichtung notwendig, damit die Grenzen zwischen den hellen und dunklen LED-Gruppen möglichst scharf sind.In order to adapt the light to specific inspection purposes, an optical light shaping unit can be arranged between the lighting unit and the object and/or between the object and the matrix camera. The light shaping unit is made up of lenses, diffusers and/or microlenses in particular. Such light shaping units are particularly suitable for inspecting an object made of structured glass, in particular a structured glass strip, in the transmitted light arrangement. With bright field illumination for structured glass, the light can shine as homogeneously as possible from the front, back, right and left, i.e. from all directions, onto the structured glass so that the existing structural pattern can be recognized as faintly as possible and the defects sought can be recognized with high contrast in the transmitted light arrangement. On the other hand, with dark field illumination, a more directed illumination perpendicular to the transport direction is necessary so that the boundaries between the light and dark LED groups are as sharp as possible.

Eine für diesen Zweck besonders vorteilhafte Lichtformungseinheit ist eine zwischen der Beleuchtungseinheit und dem Gegenstand angeordnete zylindrische Fresnel-Linse, vorzugsweise in Einheit mit einem Diffusor, der zwischen der Fresnel-Linse und der Beleuchtungseinheit angeordnet ist. Die zylindrische Fresnel-Linse verteilt das Licht besonders in Transportrichtung und fokussiert die Beleuchtungseinheit dann auf den zu überprüfenden Gegenstand. Die Beleuchtungseinheit bspw. LEDs wird durch die zylindrische Fresnel-Linse also verkleinert auf das Material des Objekts, insbesondere das Strukturglas, abgebildet. Der Diffusor ist sinnvoll, um die Intensität in Querrichtung etwas zu homogenisieren. Der Diffusor sollte vorzugsweise schwach streuende optische Eigenschaften aufweisen, da ansonsten die Grenzen zwischen den einzelnen hellen und dunklen Feldern oder Linien verschwimmen und die Qualität einer Dunkelfelddetektion einschränken.A light shaping unit that is particularly advantageous for this purpose is a cylindrical Fresnel lens arranged between the lighting unit and the object, preferably in a unit with a diffuser that is arranged between the Fresnel lens and the lighting unit. The cylindrical Fresnel lens distributes the light particularly in the transport direction and then focuses the lighting unit on the object to be checked. The lighting unit, e.g. LEDs, is thus imaged in a reduced size by the cylindrical Fresnel lens onto the material of the object, in particular the structural glass. The diffuser is useful in order to somewhat homogenize the intensity in the transverse direction. The diffuser should preferably have weakly scattering optical properties, since otherwise the boundaries between the individual light and dark fields or lines become blurred and limit the quality of dark field detection.

In einer Ausführungsform weist die Inspektionseinrichtung mehrere unabhängige Beleuchtungseinrichtungen auf, welche auf verschiedenen Seiten des Objekts und/oder unter verschiedenen Winkeln zu dem Objekt angeordnet sind. Bei der Verwendung von Beleuchtungseinrichtungen, die unter verschiedenem Winkel zu dem Objekt angeordnet sind, können beispielsweise Texturen auf einer Oberfläche unterdrückt werden, um diese von topologischen Fehlern zu unterscheiden.In one embodiment, the inspection device has a plurality of independent illumination devices which are arranged on different sides of the object and/or at different angles to the object. When using illumination devices which are arranged at different angles to the object, for example, textures on a surface can be suppressed in order to distinguish them from topological errors.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Beleuchtungseinrichtung alternativ oder zusätzlich mehrere Beleuchtungselemente aufweisen, welche Licht verschiedener Wellenlängenbereiche aussenden. Durch die Verwendung von Licht unterschiedlicher Wellenlänge kann das von der Matrixkamera erfasste, von dem Objekt reflektierte oder transmittierte Licht genau dahingehend unterschieden werden, von welchem Beleuchtungselement dieses stammt. Hierfür ist erforderlich, dass die Matrixkamera das ankommende Licht aus den verschiedenen Wellenlängenbereichen unterscheiden kann.In a further embodiment, the lighting device can alternatively or additionally have several lighting elements which emit light of different wavelength ranges. By using light of different wavelengths, the light captured by the matrix camera and reflected or transmitted by the object can be differentiated precisely as to which lighting element it comes from. This requires that the matrix camera can distinguish the incoming light from the different wavelength ranges.

Die obige Aufgabe wird insbesondere durch eine Inspektionseinrichtung zur optischen Inspektion eines Objekts mit eine Beleuchtungseinheit und mindestens einer Matrixkamera gelöst, wobei die Inspektionseinrichtung derart eingerichtet ist, dass das Objekt und die Inspektionseinrichtung eine Relativbewegung mit einer vorgegebenen Bewegungsgeschwindigkeit in eine Vorschubrichtung zueinander ausführen,
dass die Beleuchtungseinheit das Objekt konstant mit einem Beleuchtungsmuster beleuchtet, wobei das Beleuchtungsmuster mindestens N1 (N1 ≥ 2) in die Vorschubrichtung voneinander um eine Abstandslänge L_AB beabstandete Hell-Dunkel-Streifen mit einer Länge L_ST in Vorschubrichtung und mit einer Vielzahl von Querrichtung nebeneinander angeordneten Hell-Dunkel-Strukturen aufweist, wobei jede Hell-Dunkel-Struktur eine Periode B1 in Querrichtung ausbildet und beispielsweise aus einem hellen Feld und einem in Querrichtung daneben angeordneten dunklen Feld besteht, wobei zwei in Vorschubrichtung benachbarte Hell-Dunkel-Streifen jeweils eine Phasenverschiebung in die Querrichtung um eine Breite B1/N1 aufweisen,
dass die mindestens eine Matrixkamera eine Vielzahl von Bildaufnahmen in einer Bildaufnahmesequenz von dem von der Beleuchtungseinheit jeweils beleuchteten Bereich des Objekts derart generiert, dass mit jeder Bildaufnahme der Bildaufnahmesequenz alle N1 Hell-Dunkel-Streifen des Beleuchtungsmusters über eine vorgegebene Breite in Querrichtung gleichzeitig erfasst werden,
dass die Bildaufnahmesequenz dieser Matrixkamera mit der Bewegungsgeschwindigkeit in Vorschubrichtung derart in Bezug auf das Beleuchtungsmuster synchronisiert ist, dass die Relativbewegung von Objekt und Inspektionseinrichtung zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Bildaufnahmen in die Vorschubrichtung maximal L = L_AB + L_ST beträgt, und
dass die Matrixkamera die Daten der Bildaufnahmen an einer Schnittstelle der Matrixkamera einer mit der Matrixkamera verbundenen Recheneinheit derart zur Verfügung stellt, so dass mittels der Recheneinheit die Inspektion des Objekts auf der Basis der Daten der Bildaufnahmen des Beleuchtungsmusters durchführbar ist. Die Vorteile dieser Inspektionseinrichtung, die zusammen mit der Recheneinheit ein Inspektionssystem ausbildet, wurden bereits oben in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert. Hierauf wird Bezug genommen, auch hinsichtlich der unten stehenden Ausführungsbeispiele der Inspektionseinrichtung.The above object is achieved in particular by an inspection device for optically inspecting an object with a lighting unit and at least one matrix camera, wherein the inspection device is set up such that the object and the inspection device carry out a relative movement with a predetermined movement speed in a feed direction to each other,
that the lighting unit constantly illuminates the object with a lighting pattern, wherein the lighting pattern has at least N1 (N1 ≥ 2) light-dark stripes spaced apart from one another in the feed direction by a distance length L _AB with a length L _ST in the feed direction and with a plurality of light-dark structures arranged next to one another in the transverse direction, wherein each light-dark structure forms a period B1 in the transverse direction and consists, for example, of a light field and a dark field arranged next to it in the transverse direction, wherein two light-dark stripes adjacent in the feed direction each have a phase shift in the transverse direction by a width B1/N1,
that the at least one matrix camera generates a plurality of images in an image recording sequence of the area of the object illuminated by the lighting unit in such a way that with each image recording of the image recording sequence all N1 light-dark stripes of the lighting pattern are simultaneously recorded over a predetermined width in the transverse direction,
that the image recording sequence of this matrix camera is synchronized with the speed of movement in the feed direction in relation to the illumination pattern such that the relative movement of the object and the inspection device between two immediately consecutive image recordings in the feed direction is a maximum of L = L _AB + L _ST , and
that the matrix camera makes the data from the image recordings available at an interface of the matrix camera to a computing unit connected to the matrix camera in such a way that the object can be inspected using the computing unit on the basis of the data from the image recordings of the lighting pattern. The advantages of this inspection device, which together with the computing unit forms an inspection system, have already been explained above in connection with the method according to the invention. Reference is made to this, also with regard to the exemplary embodiments of the inspection device below.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Inspektionseinrichtung zusätzlich derart eingerichtet, dass jedem realen Ort des Objekts für jeden der N1 Hell-Dunkel-Streifen ortsgleiche Bildaufnahme-Bereiche der Matrixkamera zugeordnet werden. Insbesondere wird jedem Bildpunkt jeder Bildaufnahme einem Volumenelement und/oder Oberflächenelement des Objekts zugeordnet.In one embodiment, the inspection device is additionally set up in such a way that each real location of the object is assigned identical image recording areas of the matrix camera for each of the N1 light-dark stripes. In particular, each pixel of each image recording is assigned to a volume element and/or surface element of the object.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Inspektionseinrichtung zusätzlich derart eingerichtet, dass im Rahmen der Objektinspektion eine Fehlererkennung auf der Basis der Daten der Bildaufnahmen durchgeführt wird, welche aus den dunklen Feldern der Hell-Dunkel-Strukturen stammen und/oder welche aus den hellen Feldern der Hell-Dunkel-Strukturen stammen.In one embodiment, the inspection device is additionally configured such that, as part of the object inspection, error detection is carried out on the basis of the data of the image recordings which originate from the dark fields of the light-dark structures and/or which originate from the light fields of the light-dark structures.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Inspektionseinrichtung zusätzlich derart eingerichtet, dass das Beleuchtungsmuster zusätzlich einen Abschnitt mit mindestens N2 (N2 ≥ 2) in Vorschubrichtung nebeneinander liegende Querlinienstrukturen aufweist, wobei jede Querlinienstruktur eine helle Linie und eine dunkle Linie umfasst, die sich über die gesamte Breite des Beleuchtungsmusters erstrecken, wobei die Länge jeder Querlinienstruktur in Vorschubrichtung maximal L/N2 beträgt. Der Abschnitt mit den Querlinienstrukturen ist in Vorschubrichtung beabstandet von den N1 Hell-Dunkel-Streifen angeordnet.In one embodiment, the inspection device is additionally configured such that the illumination pattern additionally has a section with at least N2 (N2 ≥ 2) transverse line structures lying next to one another in the feed direction, each transverse line structure comprising a light line and a dark line that extend over the entire width of the illumination pattern, the length of each transverse line structure in the feed direction being a maximum of L/N2. The section with the transverse line structures is arranged at a distance from the N1 light-dark stripes in the feed direction.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Inspektionseinrichtung zusätzlich derart eingerichtet, dass durch die Recheneinheit von einer Vielzahl von Orten auf der Objektoberfläche auf der Basis der N1 nacheinander erstellten Bildaufnahmen der Hell-Dunkel-Streifen und der mindestens (N2-1)x4 erstellten Bildaufnahmen der Querlinienstruktur der Phasen- und Ablenkungswinkel in die Querrichtung und/oder in die Vorschubrichtung bestimmt und hieraus beispielsweise die Brechkraft in Querrichtung und/oder in Vorschubrichtung ermittelt wird.In one embodiment, the inspection device is additionally configured such that the computing unit determines the phase and deflection angle in the transverse direction and/or in the feed direction from a plurality of locations on the object surface on the basis of the N1 consecutively created images of the light-dark stripes and the at least (N2-1)x4 created images of the transverse line structure, and from this, for example, the refractive power in the transverse direction and/or in the feed direction is determined.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Inspektionseinrichtung zusätzlich derart eingerichtet, dass die Matrixkamera mit den Bildaufnahmen in dem beleuchteten Bereich das an der Oberfläche des Objekts reflektierte Beleuchtungsmuster und/oder das durch das Objekt transmittierte Beleuchtungsmuster erfasst.In one embodiment, the inspection device is additionally configured such that the matrix camera captures the illumination pattern reflected on the surface of the object and/or the illumination pattern transmitted through the object with the image recordings in the illuminated area.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Inspektionseinrichtung zusätzlich derart eingerichtet, dass von den in dem beleuchteten Bereich generierten mehreren Bildaufnahmen mindestens zwei Bildaufnahmen zusammengesetzt und einzeln oder kombiniert im Hinblick auf das Vorhandensein von Fehlern ausgewertet wird.In one embodiment, the inspection device is additionally configured such that at least two of the multiple image recordings generated in the illuminated area are assembled and evaluated individually or in combination with regard to the presence of defects.

In einem Ausführungsbeispiel ist in der Inspektionseinrichtung für die Erzeugung des Beleuchtungsmusters eine Beleuchtungseinheit mit einer Vielzahl, in einer Matrix angeordneten, einzeln schaltbaren Beleuchtungselementen und/oder mit einer Leuchte und einem zwischen der Leuchte und dem Objekt angeordnetem, die Hell-Dunkel-Streifen und gegebenenfalls die Querlinienstrukturen erzeugendes Gitter vorgesehen.In one embodiment, a lighting unit with a plurality of individually switchable lighting elements arranged in a matrix and/or with a lamp and a grid arranged between the lamp and the object, which generates the light-dark stripes and optionally the transverse line structures, is provided in the inspection device for generating the lighting pattern.

Die Erfindung wird insbesondere für die Inspektion eines Objekts in der Form eines Flachglasbandes oder auch Strukturglas eingesetzt.The invention is used in particular for the inspection of an object in the form of a flat glass strip or structural glass.

Nachfolgend werden weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren beschrieben. Alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale bilden dabei den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen und deren Rückbezügen.Further advantages, features and possible applications of the invention are described below using exemplary embodiments and the figures. All described and/or illustrated features form the subject matter of the present invention, regardless of their summary in the claims and their references.

Es zeigen schematisch:

• 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Inspektionseinrichtung mit dem Objekt in einer Ansicht von der Seite,
• 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Gitters der Beleuchtungseinheit der Inspektionseinrichtung gemäß 1 in einer Ansicht von oben,
• 3 einen Ausschnitt eines von dem Gitter gemäß 2 erzeugten Beleuchtungsmusters in einer vergrößerten Darstellung in einer Ansicht von oben,
• 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Gitters der Beleuchtungseinheit der Inspektionseinrichtung gemäß 1 in einer Ansicht von oben,
• 5 einen Ausschnitt eines von dem Gitter gemäß 4 erzeugten Beleuchtungsmusters in einer vergrößerten Darstellung in einer Ansicht von oben und
• 6 die örtliche Synchronisation der Bildaufnahmen.

They show schematically:

• 1 an embodiment of an inspection device according to the invention with the object in a view from the side,
• 2 a first embodiment of a grid of the lighting unit of the inspection device according to 1 in a view from above,
• 3 a section of a grid according to 2 generated lighting pattern in an enlarged view in a top view,
• 4 a second embodiment of a grid of the lighting unit of the inspection device according to 1 in a view from above,
• 5 a section of a grid according to 4 generated lighting pattern in an enlarged view in a top view and
• 6 the local synchronization of the image recordings.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Inspektionseinrichtung, welche ein Objekt hinsichtlich möglicher Fehler und Ablagerungen an der Oberfläche inspiziert, beispielsweise ein Flachglasband 1. Das Flachglasband 1 wird durch einen Pfeil veranschaulicht, da sich dieses mit einer vorgegebenen, konstanten Geschwindigkeit in Vorschubrichtung (siehe Pfeil 11) an der ortsfesten Inspektionseinrichtung vorbeibewegt. Die Inspektionseinrichtung besitzt eine erste Beleuchtungseinheit 31, eine zweite Beleuchtungseinheit 32 und eine Matrixkamera 5, wobei die erste Beleuchtungseinheit 31 auf der gleichen Seite wie die Matrixkamera 5 und die zweite Beleuchtungseinheit 32 auf der der Seite der Matrixkamera 5 gegenüber liegenden Seite des Flachglasbands 1 angeordnet ist. 1 shows an embodiment of an inspection device which inspects an object for possible defects and deposits on the surface, for example a flat glass strip 1. The flat glass strip 1 is illustrated by an arrow, as it moves past the stationary inspection device at a predetermined, constant speed in the feed direction (see arrow 11). The inspection device has a first lighting unit 31, a second lighting unit 32 and a matrix camera 5, the first lighting unit 31 being arranged on the same side as the matrix camera 5 and the second lighting unit 32 being arranged on the side of the flat glass strip 1 opposite the side of the matrix camera 5.

Jede Beleuchtungseinheit 31, 32 weist beispielsweise eine LED-Matrix oder ein Leuchtstoffkörper als Lichtquelle sowie das in den 2 und 3 dargestellte Gitter 33 auf, durch welches ein Beleuchtungsmuster auf der Oberfläche des Flachglasbands (für die erste Beleuchtungseinheit 31) und in/auf der gegenüber liegenden Oberfläche des Flachglasbands (für die zweite Beleuchtungseinheit 32) erzeugt wird. Die Matrixkamera 5 beobachtet das Objekt und hierdurch das jeweilige Beleuchtungsmuster der beiden Beleuchtungseinheiten 31, 32. Die Beleuchtung des Flachglasbands 1 erfolgt während der Inspektion mit einer konstanten Intensität und ohne Unterbrechungen, d.h. ohne Ein- oder Abschaltvorgänge. Der Sehstrahl von der Matrixkamera 5 zu der ersten Beleuchtungseinheit 31 ist anhand des Pfeils 51 verdeutlicht, während der Sehstrahl von der Matrixkamera 5 zu der zweiten Beleuchtungseinheit 32 mittels des Pfeils 52 veranschaulicht ist. Anhand der Sehstrahlen (Pfeile 51, 52) wird deutlich, dass die Matrixkamera 5 die erste Beleuchtungseinheit 31 in Reflexion und die zweite Beleuchtungseinheit 32 in Transmission in Bezug auf das Flachglasband 1 beobachtet. Die Matrixkamera 5, beispielsweise eine CCD-Kamera, weist einen Schirm 53 auf, welcher die lichtempfindlichen Elemente (z.B. CCD-Sensoren) enthält, die die Intensität des dort ankommenden Lichts räumlich aufgelöst erfassen. Die lichtempfindlichen Elemente sind in einer Matrix angeordnet. Die Matrixkamera 5 blickt senkrecht auf die Oberfläche des Flachglasbands 1, so dass in der Bildaufnahme eine vorgegebene Breite des Flachglasbands (d.h. senkrecht zur Vorschubrichtung) die Oberfläche des Flachglasbands 1 scharf erfasst. In 1 ist ferner verdeutlicht, dass das Licht der ersten Beleuchtungseinrichtung 31 in lateraler Richtung auf dem Schirm 53 neben dem Licht der zweiten Beleuchtungseinrichtung 32 auftrifft. Hierdurch können das Reflexionssignal und das Transmissionssignal voneinander getrennt erfasst werden, wobei die CCD-Kamera beide Kanäle gleichzeitig auslesen kann.Each lighting unit 31, 32 comprises, for example, an LED matrix or a fluorescent body as a light source and the 2 and 3 The matrix camera 5 has a grid 33 shown in FIG. 1, through which an illumination pattern is generated on the surface of the flat glass strip (for the first illumination unit 31) and in/on the opposite surface of the flat glass strip (for the second illumination unit 32). The matrix camera 5 observes the object and thereby the respective illumination pattern of the two illumination units 31, 32. The illumination of the flat glass strip 1 takes place during during the inspection with a constant intensity and without interruptions, ie without switching on or off. The line of sight from the matrix camera 5 to the first lighting unit 31 is shown by the arrow 51, while the line of sight from the matrix camera 5 to the second lighting unit 32 is shown by the arrow 52. The lines of sight (arrows 51, 52) make it clear that the matrix camera 5 observes the first lighting unit 31 in reflection and the second lighting unit 32 in transmission in relation to the flat glass strip 1. The matrix camera 5, for example a CCD camera, has a screen 53 which contains the light-sensitive elements (e.g. CCD sensors) which record the intensity of the light arriving there in a spatially resolved manner. The light-sensitive elements are arranged in a matrix. The matrix camera 5 looks perpendicularly at the surface of the flat glass strip 1, so that in the image recording a predetermined width of the flat glass strip (ie perpendicular to the feed direction) the surface of the flat glass strip 1 is sharply captured. In 1 It is also made clear that the light from the first illumination device 31 strikes the screen 53 in a lateral direction next to the light from the second illumination device 32. This allows the reflection signal and the transmission signal to be recorded separately from one another, with the CCD camera being able to read both channels simultaneously.

Das in den 2 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines Gitters 33 erzeugt ein entsprechendes Beleuchtungsmuster 43 im Bereich des Flachglasbands 1. Das Gitter 33 besitzt vier Schlitzstreifen 33a, 33b, 33c, 33d, die in Vorschubrichtung (siehe Pfeil 1) nebeneinander angeordnet und die entsprechende Anzahl (N1 = 4) Hell-Dunkel-Streifen 43a, 43b, 43c, 43d mit hellen und dunklen Feldern erzeugen. Hierbei ist je ein dunkles Feld neben einem hellen Feld angeordnet und die hellen und dunklen Felder sind gleich groß. Je ein helles und ein dunkles Feld bilden zusammen eine Hell-Dunkel-Struktur, wobei eine Vielzahl von in Querrichtung benachbarte Hell-Dunkel-Strukturen einen Hell-Dunkel-Streifen 43a, 43b, 43c, 43d bilden. Benachbarte Hell-Dunkel-Streifen, beispielsweise die Hell-Dunkel-Streifen 43a und 43b bzw. 43b und 43c sind jeweils um B1/4 in Querrichtung (siehe Pfeil 12, B1 ist Periode jedes der Hell-Dunkel-Streifen) verschoben. Das in Reflexion oder Transmission beobachtete Beleuchtungsmuster weist ferner zwischen jeweils benachbarten Hell-Dunkel-Streifen 43a, 43b, 43c, 43d eine Abstandslänge L_AB auf, die beispielsweise 1,5 mm beträgt, während die Länge der Hell-Dunkel-Streifen 43a, 43b, 43c, 43d L_ST 3,5 mm beträgt.The 2 The first embodiment of a grid 33 shown produces a corresponding illumination pattern 43 in the area of the flat glass strip 1. The grid 33 has four slotted strips 33a, 33b, 33c, 33d, which are arranged next to one another in the feed direction (see arrow 1) and produce the corresponding number (N1 = 4) of light-dark strips 43a, 43b, 43c, 43d with light and dark fields. In this case, a dark field is arranged next to a light field and the light and dark fields are the same size. A light and a dark field together form a light-dark structure, with a large number of light-dark structures adjacent in the transverse direction forming a light-dark strip 43a, 43b, 43c, 43d. Neighboring light-dark stripes, for example the light-dark stripes 43a and 43b or 43b and 43c, are each shifted by B1/4 in the transverse direction (see arrow 12, B1 is the period of each of the light-dark stripes). The illumination pattern observed in reflection or transmission also has a distance length L _AB between adjacent light-dark stripes 43a, 43b, 43c, 43d, which is, for example, 1.5 mm, while the length of the light-dark stripes 43a, 43b, 43c, 43d L _ST is 3.5 mm.

Das Flachglasband 1 wird jeweils mittels der beiden Beleuchtungseinheiten 31, 32 kontinuierlich mit dem in 3 auszugsweise dargestellten Beleuchtungsmuster beleuchtet. Die Matrixkamera 5 erzeugt in vorgegebenen zeitlichen Abständen t1, t2, t3, t4 jeweils Bildaufnahmen beider Beleuchtungsmuster, und zwar über die gesamte Breite in Querrichtung (Pfeil 12) des jeweiligen Beleuchtungsmusters (siehe auch 6, welche die Aufnahmen eines Defekts 60 im Flachglasband 1 zeigen sollen, wobei zur besseren Veranschaulichung jede Aufnahme gegenüber der vorherigen Aufnahme nach rechts verschoben dargestellt ist). Die Matrixkamera erfasst mit einer Bildaufnahme auch alle vier Hell-Dunkel-Streifen 43a, 43b, 43c, 43d eines Beleuchtungsmusters gleichzeitig. Durch die Anordnung auf dem Schirm 53 der Matrixkamera 5 können die Bilder unterschieden werden. Die Geschwindigkeit der Bewegung des Flachglasbands 1 in Vorschubrichtung (Pfeil 11) ist bekannt oder wird laufend gemessen. Die Vorschubgeschwindigkeit wird verwendet, um einem Ort x1, x2, x3 oder x4 des Flachglasbands 1 vier Bildaufnahme-Bereiche der Matrixkamera 5 derart zuzuordnen werden, dass zwischen jeweils zwei nacheinander erstellten Bildaufnahmen ein Zeitabstand (z.B. t2-t1) eingehalten wird, der dem Weg L = L_AB + L_ST des Flachglases in Vorschubrichtung in dieser Zeit entspricht. Bei einer derartigen örtlichen Synchronisation werden vier Bildaufnahmen jedem Ort des Flachglasbandes 1 zugeordnet, und zwar je eine zu den Zeitpunkten t1, t2, t3, t4 entstandene Bildaufnahme von jedem der vier Hell-Dunkel-Streifen 43a, 43b, 43c, 43d. Die Zuordnung ist in 6 mittels des gestrichelten Pfeils veranschaulicht. Diese Bildaufnahmen, die für jedes lichtempfindliches Element (Pixel) des Schirms 53 der Matrixkamera ein Intensitätswert beinhalten, werden in digitalisierter Form über eine Schnittstelle 54 der Matrixkamera an eine mit der Matrixkamera mittels einer Datenleitung verbundene Recheneinheit 7 übermittelt, welche auf der Basis der Bildaufnahmen der Beleuchtungsmuster und der oben beschriebenen Methoden die Inspektion des Flachglasbands 1 durchführt. Hierbei werden die Daten der Bildaufnahmen mit Ortsinformationen korreliert, so dass jedem Intensitätswert (Bildpunkt) einer Bildaufnahme ein Volumenelement/Oberflächenelement des Flachglasbands 1 zugeordnet werden kann. Hierbei bildet jedes Volumenelement ein Oberflächenelement an der Oberfläche des Flachglasbands aus, welches das von der ersten Beleuchtungseinheit ausgesandte Licht reflektiert und mittels Sehstrahl 51 von der Matrixkamera 5 beobachtet wird.The flat glass strip 1 is continuously illuminated by the two lighting units 31, 32 with the 3 The matrix camera 5 generates images of both illumination patterns at predetermined time intervals t1, t2, t3, t4, namely over the entire width in the transverse direction (arrow 12) of the respective illumination pattern (see also 6 , which are intended to show the images of a defect 60 in the flat glass strip 1, whereby for better illustration each image is shown shifted to the right compared to the previous image). The matrix camera also records all four light-dark strips 43a, 43b, 43c, 43d of an illumination pattern simultaneously with one image recording. The arrangement on the screen 53 of the matrix camera 5 allows the images to be differentiated. The speed of movement of the flat glass strip 1 in the feed direction (arrow 11) is known or is continuously measured. The feed speed is used to assign four image recording areas of the matrix camera 5 to a location x1, x2, x3 or x4 of the flat glass strip 1 in such a way that a time interval (e.g. t2-t1) is maintained between each two consecutive images that corresponds to the path L = L _AB + L _ST of the flat glass in the feed direction during this time. With such a local synchronization, four images are assigned to each location of the flat glass strip 1, namely one image taken at the times t1, t2, t3, t4 of each of the four light-dark strips 43a, 43b, 43c, 43d. The assignment is shown in 6 illustrated by the dashed arrow. These images, which contain an intensity value for each light-sensitive element (pixel) of the screen 53 of the matrix camera, are transmitted in digital form via an interface 54 of the matrix camera to a computing unit 7 connected to the matrix camera by means of a data line, which carries out the inspection of the flat glass strip 1 on the basis of the images of the lighting patterns and the methods described above. The data of the images are correlated with location information so that each intensity value (pixel) of an image can be assigned a volume element/surface element of the flat glass strip 1. Each volume element forms a surface element on the surface of the flat glass strip, which reflects the light emitted by the first lighting unit and is observed by the matrix camera 5 by means of the line of sight 51.

4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Gitters zur Inspektion mittels einer in 1 gezeigten Inspektionseinrichtung, welche das in 2 gezeigte Gitter 33 sowie an einer Seite des Gitters in Vorschubrichtung drei in Querrichtung und parallel zueinander verlaufende Ausnehmungen aufweist, die entsprechende helle Linien a, c, e (siehe 5) des Beleuchtungsmusters erzeugen. Zwischen den hellen Linien a, c, e des Beleuchtungsmuster-Abschnitts 44 sind dunkle, in Querrichtung und parallel zueinander verlaufende Linien b, d vorgesehen. Insgesamt bilden die hellen und die dunklen Linien a, b, c, d, e zwei Querlinienstrukturen von jeweils einer hellen Linie und einer dunklen Linie sowie eine zusätzliche helle Linie aus. Weitere dunkle Linien begrenzen den Beleuchtungsmuster-Abschnitt 44 in Vorschubrichtung. Die Matrixkamera 5 ist derart gestaltet, dass sie in einer Bildaufnahme vier in 5 mit gestrichelten Linien veranschaulichten Messlinien ML gleichzeitig aufnimmt, wobei sich eine Messlinie auf der hellen Querlinie des Beleuchtungsmusters, zwei Messlinien zwischen einer hellen Querlinie und einer schwarzen Querlinie (mit unterschiedlichen Abfolgen der hellen und dunklen Linie) und eine Messlinie auf der schwarzen Querlinie erstrecken. Wie in 4 anhand des Gitters 33, 34 und 3 gezeigt wird, entspricht die Länge, die sich das Flachglasband 1 zwischen zwei Bildaufnahmen bewegt, etwa dem Abstand von zwei benachbarten der vier Messlinien ML in Vorschubrichtung, so dass bei der nächsten Bildaufnahme ein anderer Ort des Flachglasbandes durch eine Messlinie des Abschnitts 44 des gesamten Beleuchtungsmusters 43, 44 beleuchtet und durch die Matrixkamera 5 aufgenommen wird. Auch in Bezug auf den Beleuchtungsmuster-Abschnitt 44 kann die Recheneinheit 7 analog zu dem obigen Vorgehen zu jedem Intensitätswert jeder Bildaufnahme ein Volumen- und Flächenelement des Flachglasbands 1 zuordnen. 4 shows a second embodiment of a grid for inspection by means of a 1 inspection device shown, which is in 2 shown grid 33 and on one side of the grid in the feed direction three recesses running transversely and parallel to each other, which have corresponding bright lines a, c, e (see 5 ) of the lighting pattern. Between the bright lines a, c, e of the illumination pattern section 44, dark lines b, d are provided that run transversely and parallel to one another. Overall, the bright and dark lines a, b, c, d, e form two transverse line structures, each consisting of a bright line and a dark line, as well as an additional bright line. Further dark lines delimit the illumination pattern section 44 in the feed direction. The matrix camera 5 is designed in such a way that it can record four 5 with dashed lines, with one measuring line extending on the bright cross line of the illumination pattern, two measuring lines between a bright cross line and a black cross line (with different sequences of the bright and dark lines) and one measuring line on the black cross line. As in 4 using the grid 33, 34 and 3 As shown, the length that the flat glass strip 1 moves between two image recordings corresponds approximately to the distance between two adjacent of the four measuring lines ML in the feed direction, so that during the next image recording, a different location on the flat glass strip is illuminated by a measuring line of the section 44 of the entire illumination pattern 43, 44 and recorded by the matrix camera 5. Also with regard to the illumination pattern section 44, the computing unit 7 can assign a volume and surface element of the flat glass strip 1 to each intensity value of each image recording in a manner analogous to the above procedure.

Das Vorgehen hat den Vorteil, dass die Fehlererkennung bei der Inspektion auf einer Vielzahl von Bilddaten beruht, welche von den Orten des Flachglasbands 1 generiert werden, die von einem in Querrichtung abwechselnd helle und dunkle Bereiche und von einem in Vorschubrichtung abwechselnd helle und dunkle Bereiche aufweisenden Beleuchtungsmuster 43, 44 beleuchtet sind. Auch diese Bilddaten können von der Matrixkamera an die Recheneinheit 7 weitergeleitet werden, wo diese Bilddaten zur Inspektion des Flachglasbands 1 verwendet werden können.The procedure has the advantage that the defect detection during the inspection is based on a large number of image data which are generated from the locations of the flat glass strip 1 which are illuminated by an illumination pattern 43, 44 which has alternating light and dark areas in the transverse direction and by an illumination pattern 43, 44 which has alternating light and dark areas in the feed direction. This image data can also be forwarded from the matrix camera to the computing unit 7, where this image data can be used to inspect the flat glass strip 1.

Insbesondere können die wie oben beschrieben generierten Daten der Aufnahmen der Aufnahmesequenz mit einer Modulation der Lichtquelle in Querrichtung und in Vorschubrichtung die Längs- und Querablenkung pro Streckenelement in Längs- und Querrichtung ermitteln und so linienförmige Brechkraftdefekte in Längs- und in Querrichtung detektieren.In particular, the data of the recordings of the recording sequence generated as described above with a modulation of the light source in the transverse direction and in the feed direction can determine the longitudinal and transverse deflection per line element in the longitudinal and transverse direction and thus detect line-shaped refractive power defects in the longitudinal and transverse direction.

Das Gitter mit den Strukturen 33, 34 kann in Querrichtung beispielsweise eine Abmessung Q1 von 250 mm und in Vorschubrichtung eine Länge L_G von 40 mm aufweisen. Diese Parameter sind in 4 eingezeichnet. Bei den Hell-Dunkel-Streifen sind die senkrechten Schlitze ca. 1 mm breit und die dazwischen verlaufenden Stege ebenfalls jeweils 1 mm breit (jeweils in Querrichtung).The grid with the structures 33, 34 can have, for example, a dimension Q1 of 250 mm in the transverse direction and a length L _G of 40 mm in the feed direction. These parameters are in 4 In the light-dark stripes, the vertical slits are approx. 1 mm wide and the bars running between them are also each 1 mm wide (each in the transverse direction).

Das obige Verfahren bzw. die obige Inspektionseinrichtung kann bei vergleichsweise niedriger Beleuchtungsintensität ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis erreichen, da jeder Ort des Flachglasbands eine vier- oder fünffache Belichtungszeit (je nachdem, welches Gitter zur Beleuchtung verwendet wird) verglichen mit einer einzigen Bildaufnahme wie bei den herkömmlichen Verfahren bekommt. Hierdurch kann der Energieverbrauch reduziert werden. Außerdem muss die Beleuchtungseinrichtung während der Inspektion nicht geschaltet werden. Hierdurch ist die Inspektionseinrichtung kostengünstiger und weniger aufwändig gestaltet.The above method or inspection device can achieve a good signal-to-noise ratio at a comparatively low illumination intensity, since each location on the flat glass strip is exposed four or five times (depending on which grid is used for illumination) compared to a single image capture as in the conventional methods. This can reduce energy consumption. In addition, the lighting device does not have to be switched on during the inspection. This makes the inspection device more cost-effective and less complex.

Das Verfahren kann außerdem sehr variabel eingesetzt werden, da es aus den Bilddaten der dunklen Felder oder Linien des Beleuchtungsmusters Dunkelfeldbilder des Flachglasbands 1 erzeugen und aus den Bilddaten der hellen Felder oder Linien des Beleuchtungsmusters Hellfeldbilder erzeugen und zur entsprechenden Fehlererkennung heranziehen kann. Außerdem kann das Verfahren in Transmission oder in Reflexion arbeiten. Es ist zudem möglich, eine weitere Beleuchtungseinheit vorzusehen, die ein Off-Axis-Dunkelfeld erzeugt. Auch diese Beleuchtungseinheit kann analog zu den oben beschriebenen Beleuchtungseinheiten 31, 32 mit einem analogen Gitter 33, 34 und einer konstant leuchtenden Lichtquelle beleuchtet werden, so dass das entsprechende Beleuchtungsmuster 43, 44 im Bereich des Flachglasbands 1 realisiert und von der Matrixkamera 5 beobachtet werden kann.The method can also be used very variably, since it can generate dark field images of the flat glass strip 1 from the image data of the dark fields or lines of the illumination pattern and generate bright field images from the image data of the bright fields or lines of the illumination pattern and use them for the corresponding defect detection. In addition, the method can work in transmission or reflection. It is also possible to provide a further illumination unit that generates an off-axis dark field. This illumination unit can also be illuminated analogously to the illumination units 31, 32 described above with an analog grid 33, 34 and a constantly glowing light source, so that the corresponding illumination pattern 43, 44 can be realized in the area of the flat glass strip 1 and observed by the matrix camera 5.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 102010021853 A1 [0005]DE 102010021853 A1 [0005]

Claims (15)

Verfahren zur optischen Inspektion eines Objekts (1) mittels einer Inspektionseinrichtung, wobei die Inspektionseinrichtung mindestens eine Beleuchtungseinheit (31, 32) und mindestens eine Matrixkamera (5) aufweist, wobei das Objekt und die Inspektionseinrichtung eine Relativbewegung mit einer vorgegebenen Bewegungsgeschwindigkeit in eine Vorschubrichtung zueinander ausführen, wobei die mindestens eine Beleuchtungseinheit das Objekt konstant mit jeweils einem Beleuchtungsmuster (43, 44) beleuchtet, wobei das Beleuchtungsmuster N1 (N1 ≥ 2) in die Vorschubrichtung voneinander um eine Abstandslänge L_AB beabstandete Hell-Dunkel-Streifen (43a, 43b, 43c, 43d) mit einer Länge L_ST in Vorschubrichtung und mit einer Vielzahl von Querrichtung nebeneinander angeordneten Hell-Dunkel-Strukturen aufweist, wobei jede Hell-Dunkel-Struktur eine Periode B1 in Querrichtung ausbildet und beispielsweise aus einem hellen Feld und einem in Querrichtung daneben angeordneten dunklen Feld besteht, wobei zwei in Vorschubrichtung benachbarte Hell-Dunkel-Streifen jeweils eine Phasenverschiebung in die Querrichtung um eine Breite B1/N1 aufweisen, wobei die mindestens eine Matrixkamera eine Vielzahl von Bildaufnahmen in einer Bildaufnahmesequenz von dem von der Beleuchtungseinheit jeweils beleuchteten Bereich des Objekts derart generiert, dass mit jeder Bildaufnahme der Bildaufnahmesequenz alle N1 Hell-Dunkel-Streifen des Beleuchtungsmusters über eine vorgegebene Breite in Querrichtung gleichzeitig erfasst werden, wobei die Bildaufnahmesequenz dieser Matrixkamera mit der Bewegungsgeschwindigkeit in Vorschubrichtung derart in Bezug auf das Beleuchtungsmuster synchronisiert ist, dass die Relativbewegung von Objekt und Inspektionseinrichtung zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Bildaufnahmen in die Vorschubrichtung maximal L = L_AB + L_ST beträgt, und wobei die Matrixkamera die Daten der Bildaufnahmen einer Recheneinheit (7) an einer entsprechenden Schnittstelle (54) zur Verfügung stellt, so dass die Recheneinheit die Inspektion des Objekts auf der Basis der Daten der Bildaufnahmen des Beleuchtungsmusters durchführen kann.Method for optically inspecting an object (1) by means of an inspection device, wherein the inspection device has at least one lighting unit (31, 32) and at least one matrix camera (5), wherein the object and the inspection device perform a relative movement with a predetermined movement speed in a feed direction to each other, wherein the at least one lighting unit constantly illuminates the object with a respective lighting pattern (43, 44), wherein the lighting pattern N1 (N1 ≥ 2) has light-dark stripes (43a, 43b, 43c, 43d) spaced apart from one another in the feed direction by a distance length L _AB , with a length L _ST in the feed direction and with a plurality of light-dark structures arranged next to one another in the transverse direction, wherein each light-dark structure forms a period B1 in the transverse direction and consists, for example, of a light field and a dark field arranged next to it in the transverse direction, wherein two light-dark stripes adjacent in the feed direction each have a phase shift in the Transverse direction by a width B1/N1, wherein the at least one matrix camera generates a plurality of images in an image recording sequence of the area of the object respectively illuminated by the lighting unit in such a way that with each image recording of the image recording sequence all N1 light-dark stripes of the lighting pattern are simultaneously recorded over a predetermined width in the transverse direction, wherein the image recording sequence of this matrix camera is synchronized with the movement speed in the feed direction in relation to the lighting pattern in such a way that the relative movement of object and inspection device between two immediately successive image recordings in the feed direction is a maximum of L = L _AB + L _ST , and wherein the matrix camera makes the data of the image recordings available to a computing unit (7) at a corresponding interface (54), so that the computing unit can carry out the inspection of the object on the basis of the data of the image recordings of the lighting pattern. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem realen Ort des Objekts für jeden der N1 Hell-Dunkel-Streifen ortsgleiche Bildaufnahme-Bereiche der Matrixkamera zugeordnet werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that each real location of the object is assigned identical image recording areas of the matrix camera for each of the N1 light-dark stripes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Objektinspektion eine Fehlererkennung auf der Basis der Daten der Bildaufnahmen durchgeführt wird, welche aus den dunklen Feldern der Hell-Dunkel-Strukturen stammen und/oder eine Fehlererkennung auf der Basis der Daten der Bildaufnahmen durchgeführt wird, welche aus den hellen Feldern der Hell-Dunkel-Strukturen stammen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, within the scope of the object inspection, error detection is carried out on the basis of the data of the image recordings which originate from the dark fields of the light-dark structures and/or error detection is carried out on the basis of the data of the image recordings which originate from the light fields of the light-dark structures. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungsmuster zusätzlich einen Abschnitt (44) mit mindestens N2 (N2 ≥ 2) in Vorschubrichtung nebeneinander liegende Querlinienstrukturen (a, b, c, d, e) aufweist, wobei jede Querlinienstruktur eine helle Linie und eine dunkle Linie umfasst, die sich über die gesamte Breite des Beleuchtungsmusters erstrecken, wobei die Länge ML jeder Querlinienstruktur in Vorschubrichtung maximal LMAX beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the illumination pattern additionally has a section (44) with at least N2 (N2 ≥ 2) transverse line structures (a, b, c, d, e) lying next to one another in the feed direction, each transverse line structure comprising a light line and a dark line which extend over the entire width of the illumination pattern, the length ML of each transverse line structure in the feed direction being a maximum of LMAX. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Vielzahl von Orten auf der Objektoberfläche auf der Basis der N1 nacheinander erstellten Bildaufnahmen der Hell-Dunkel-Streifen und der mindestens (N2-1)x4 erstellten Bildaufnahmen der Querlinienstruktur der Phasen- und Ablenkungswinkel in die Querrichtung und/oder in die Vorschubrichtung bestimmt und hieraus beispielsweise die Brechkraft in Querrichtung und/oder in Vorschubrichtung ermittelt wird.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the phase and deflection angle in the transverse direction and/or in the feed direction is determined from a plurality of locations on the object surface on the basis of the N1 consecutively created images of the light-dark stripes and the at least (N2-1)x4 created images of the transverse line structure and from this, for example, the refractive power in the transverse direction and/or in the feed direction is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrixkamera mit den Bildaufnahmen in dem beleuchteten Bereich ein an der Oberfläche des Objekts reflektierte Beleuchtungsmuster und/oder ein durch das Objekt transmittierte Beleuchtungsmuster erfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the matrix camera uses the image recordings in the illuminated area to capture an illumination pattern reflected on the surface of the object and/or an illumination pattern transmitted through the object. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von den in dem beleuchteten Bereich generierten mehreren Bildaufnahmen mindestens zwei Bildaufnahmen zusammengesetzt und einzeln oder kombiniert im Hinblick auf das Vorhandensein von Fehlern ausgewertet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least two of the multiple image recordings generated in the illuminated area are compiled and evaluated individually or in combination with regard to the presence of errors. Inspektionseinrichtung zur optischen Inspektion eines Objekts (1) mit einer Beleuchtungseinheit (31, 32) und mindestens einer Matrixkamera (5), wobei die Inspektionseinrichtung derart eingerichtet ist, dass das Objekt und die Inspektionseinrichtung eine Relativbewegung mit einer vorgegebenen Bewegungsgeschwindigkeit in eine Vorschubrichtung zueinander ausführen, dass die Beleuchtungseinheit das Objekt konstant mit einem Beleuchtungsmuster (43, 44) beleuchtet, wobei das Beleuchtungsmuster mindestens N1 (N1 ≥ 2) in die Vorschubrichtung voneinander um eine Abstandslänge L_AB beabstandete Hell-Dunkel-Streifen (43a, 43b, 43c, 43d) mit einer Länge L_ST in Vorschubrichtung und mit einer Vielzahl von Querrichtung nebeneinander angeordneten Hell-Dunkel-Strukturen aufweist, wobei jede Hell-Dunkel-Struktur eine Periode B1 in Querrichtung ausbildet und aus einem hellen Feld und einem in Querrichtung daneben angeordneten dunklen Feld besteht, wobei zwei in Vorschubrichtung benachbarte Hell-Dunkel-Streifen jeweils eine Phasenverschiebung in die Querrichtung um eine Breite B1/N1 aufweisen, dass die mindestens eine Matrixkamera eine Vielzahl von Bildaufnahmen in einer Bildaufnahmesequenz von dem von der Beleuchtungseinheit jeweils beleuchteten Bereich des Objekts derart generiert, dass mit jeder Bildaufnahme der Bildaufnahmesequenz alle N1 Hell-Dunkel-Streifen des Beleuchtungsmusters über eine vorgegebene Breite in Querrichtung gleichzeitig erfasst werden, dass die Bildaufnahmesequenz dieser Matrixkamera mit der Bewegungsgeschwindigkeit in Vorschubrichtung derart in Bezug auf das Beleuchtungsmuster synchronisiert ist, dass die Relativbewegung von Objekt und Inspektionseinrichtung zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Bildaufnahmen in die Vorschubrichtung maximal L = L_AB + L_ST beträgt, und dass die Matrixkamera die Daten der Bildaufnahmen an einer Schnittstelle (54) der Matrixkamera einer mit der Matrixkamera verbundenen Recheneinheit (7) derart zur Verfügung stellt, so dass mittels der Recheneinheit die Inspektion des Objekts auf der Basis der Daten der Bildaufnahmen des Beleuchtungsmusters durchführbar ist.Inspection device for optically inspecting an object (1) with a lighting unit (31, 32) and at least one matrix camera (5), wherein the inspection device is set up in such a way that the object and the inspection device carry out a relative movement with a predetermined movement speed in a feed direction to one another, such that the lighting unit constantly illuminates the object with a lighting pattern (43, 44), wherein the lighting pattern has at least N1 (N1 ≥ 2) light-dark stripes (43a, 43b, 43c, 43d) spaced apart from one another in the feed direction by a distance length L _AB , with a length L _ST in the feed direction and with a plurality of light-dark structures arranged next to one another in the transverse direction, wherein each light-dark structure forms a period B1 in the transverse direction and consists of a bright field and a dark field arranged next to it in the transverse direction, wherein two adjacent light-dark stripes in the feed direction each have a phase shift in the transverse direction by a width B1/N1, that the at least one matrix camera generates a plurality of images in an image recording sequence of the area of the object illuminated by the lighting unit in such a way that with each image recording of the image recording sequence all N1 light-dark stripes of the lighting pattern are simultaneously recorded over a predetermined width in the transverse direction, that the image recording sequence of this matrix camera is synchronized with the movement speed in the feed direction in relation to the lighting pattern in such a way that the relative movement of the object and the inspection device between two immediately consecutive image recordings in the feed direction is a maximum of L = L _AB + L _ST , and that the matrix camera makes the data of the image recordings available at an interface (54) of the matrix camera to a computing unit (7) connected to the matrix camera in such a way that the computing unit can carry out the inspection of the object on the basis of the data of the Image recordings of the lighting pattern are possible. Inspektionseinrichtung nach Anspruch 8, die zusätzlich derart eingerichtet ist, dass jedem realen Ort des Objekts für jeden der N1 Hell-Dunkel-Streifen ortsgleiche Bildaufnahme-Bereiche der Matrixkamera zugeordnet werden.Inspection facility according to Claim 8 , which is additionally set up in such a way that each real location of the object is assigned identical image recording areas of the matrix camera for each of the N1 light-dark stripes. Inspektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, die zusätzlich derart eingerichtet ist, dass im Rahmen der Objektinspektion durch die Recheneinheit eine Fehlererkennung auf der Basis der Daten der Bildaufnahmen durchgeführt wird, welche aus den dunklen Feldern der Hell-Dunkel-Strukturen stammen und/oder welche aus den hellen Feldern der Hell-Dunkel-Strukturen stammen.Inspection device according to one of the Claims 8 until 9 , which is additionally set up in such a way that, as part of the object inspection, the computing unit carries out error detection on the basis of the data of the image recordings which originate from the dark fields of the light-dark structures and/or which originate from the light fields of the light-dark structures. Inspektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, die zusätzlich derart eingerichtet ist, dass das Beleuchtungsmuster zusätzlich einen Abschnitt (44) mit mindestens N2 (N2 ≥ 2) in Vorschubrichtung nebeneinander liegende Querlinienstrukturen (a, b, c, d, e) aufweist, wobei jede Querlinienstruktur eine helle Linie und eine dunkle Linie umfasst, die sich über die gesamte Breite des Beleuchtungsmusters erstrecken, wobei die Länge ML jeder Querlinienstruktur in Vorschubrichtung maximal LMAX beträgt.Inspection device according to one of the Claims 8 until 10 , which is additionally arranged such that the illumination pattern additionally has a section (44) with at least N2 (N2 ≥ 2) transverse line structures (a, b, c, d, e) lying next to one another in the feed direction, wherein each transverse line structure comprises a light line and a dark line which extend over the entire width of the illumination pattern, wherein the length ML of each transverse line structure in the feed direction is a maximum of LMAX. Inspektionseinrichtung nach Anspruch 11, die zusätzlich derart eingerichtet ist, dass durch die Recheneinheit von einer Vielzahl von Orten auf der Objektoberfläche auf der Basis der N1 nacheinander erstellten Bildaufnahmen der Hell-Dunkel-Streifen und der mindestens (N2-1)x4 erstellten Bildaufnahmen der Querlinienstruktur der Phasen- und Ablenkungswinkel in die Querrichtung und/oder in die Vorschubrichtung bestimmt und hieraus beispielsweise die Brechkraft in Querrichtung und/oder in Vorschubrichtung ermittelt wird.Inspection facility according to Claim 11 , which is additionally set up in such a way that the computing unit determines the phase and deflection angle in the transverse direction and/or in the feed direction from a plurality of locations on the object surface on the basis of the N1 consecutively created images of the light-dark stripes and the at least (N2-1)x4 images of the transverse line structure and from this, for example, the refractive power in the transverse direction and/or in the feed direction is determined. Inspektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, die zusätzlich derart eingerichtet ist, dass die Matrixkamera mit den Bildaufnahmen in dem beleuchteten Bereich das an der Oberfläche des Objekts reflektierte Beleuchtungsmuster und/oder das durch das Objekt transmittierte Beleuchtungsmuster erfasst.Inspection device according to one of the Claims 8 until 12 , which is additionally configured such that the matrix camera captures with the images in the illuminated area the illumination pattern reflected on the surface of the object and/or the illumination pattern transmitted through the object. Inspektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, die zusätzlich derart eingerichtet ist, dass von den in dem beleuchteten Bereich generierten mehreren Bildaufnahmen mindestens zwei Bildaufnahmen zusammengesetzt und einzeln oder kombiniert im Hinblick auf das Vorhandensein von Fehlern ausgewertet wird.Inspection device according to one of the Claims 8 until 13 , which is additionally designed in such a way that at least two of the multiple image recordings generated in the illuminated area are compiled and evaluated individually or in combination with regard to the presence of errors. Inspektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei für die Erzeugung des Beleuchtungsmusters eine Beleuchtungseinheit mit einer Vielzahl, in einer Matrix angeordneten, einzeln schaltbaren Beleuchtungselementen und/oder mit einer Leuchte und einem zwischen der Leuchte und dem Objekt angeordneten, die Hell-Dunkel-Streifen und gegebenenfalls die Querlinienstrukturen erzeugenden Gitter vorgesehen ist.Inspection device according to one of the Claims 8 until 14 , wherein a lighting unit with a plurality of individually switchable lighting elements arranged in a matrix and/or with a lamp and a grid arranged between the lamp and the object, which generates the light-dark stripes and optionally the transverse line structures, is provided for generating the lighting pattern.