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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lückenlosen Kontrolle von sich
geometrisch wiederholenden Mustern eines Endlosmaterials, das an
einer optischen Aufnahmevorrichtung vorbeigeführt wird, wobei wenigstens
eine Bilddaten-Auswerteeinrichtung
zum zyklischen Vergleich der erfassten Bilddaten mit gespeicherten
Normdaten vorgesehen ist.
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Derartige
Endlosmaterialien werden in bekannter Weise entweder durch Flächenkameras
bzw. Flächensensoren
oder Zeilenkameras bzw. Zeilensensoren daraufhin analysiert, ob
die sich geometrisch wiederholenden Muster korrekt sind, also keine Abweichungen
zeigen.
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Bei
der Analysierung mittels Flächenkameras
bzw. Flächensensoren
wird bei einer Bildaufnahme eine flächige Anordnung von Bildpunkten
belichtet. Die verarbeitende Elektronik legt die aufgenommene Szene
als digitales Bild in einem Speicher ab und analysiert dann dieses
Bild. Um gleiche zyklische Aufnahmen zu erhalten, muss der Flächensensor entweder
getriggert werden, oder es werden automatisch aus einer starren
Bildreihe die erforderlichen Bilder ausgewählt. Bei beiden Verfahren ist
aber eine nicht unerhebliche zeitliche Aufnahmeunsicherheit vorhanden,
die durch unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten des zu analysierenden
Endlosmaterials noch verstärkt
wird. Dies bedeutet, es besteht die Gefahr, dass Bilder aufgenommen
werden, die in Bewegungsrichtung gegeneinander verschoben sind.
Dies wiederum erfordert nun 1. überlappende Aufnahmen,
und 2. muss die zeitliche Verschiebung bei der Ermittlung von Bildmerkmalen
berücksichtigt werden.
Ein weiterer Nachteil von Flächenkameras ist
bedingt durch das festgelegte Bildformat, das zu Problemen bei der
Aufnahme von Mustern mit einem großen Länge-/Breite-Verhältnis führen kann.
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Bei
der Bildaufnahme mittels Zeilenkameras bzw. Zeilensensoren wird
nur eine lineare Anordnung von Bildpunkten belichtet. Durch die
ohnehin vorhandene Relativbewegung zwischen Endlosmaterial und Zeilensensor
wird ein Flächenbild
erzeugt. Der Bilddatenstrom ist ebenso wie das zu inspizierende
Material endlos, jedoch muss für
die Auswertung der Bilddaten auch hier eine Aufteilung in diskrete
Abschnitte erfolgen. Durch die endliche Auswertezeit entsteht eine
zeitliche Lücke,
in der das Endlosmaterial nicht kontrolliert wird. Um diese zeitliche
Lücke zu füllen, muss
eine zweite Zeilenkamera mit Auswerteelektronik oder eine noch größere Zahl
von Zeilenkameras herangezogen werden. Dabei entsteht aber das Problem,
dass die Sensoren geometrisch bedingt nicht am selben Platz sein
können.
Durch eine Strahlaufteilung mit Spiegelanordnung kann man zwar dafür sorgen,
dass die beiden Sensoren dasselbe Bildfeld erfassen und eine Elektronik
diese beiden abwechselnd ansteuert, jedoch bedeutet dies einen relativ
großen
Aufwand.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine derartige
Vorrichtung mit einem Zeilensensor zu schaffen, die sehr einfach
realisiert werden kann und dennoch das Endlosmaterial kontinuierlich
kontrolliert.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Aufnahmevorrichtung als einziger Zeilensensor ausgebildet
ist, dessen Signale abwechselnd wenigstens zwei Bilddaten-Auswerteeinrichtungen
zuführbar
sind, wobei zur Umschaltung zwischen den Bilddaten-Auswerteeinrichtungen
eine Umschalt-Triggersignale
aus den sich wiederholenden Mustern gewinnende Trigger-Einrichtung
vorgesehen ist.
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Der
wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht insbesondere
darin, dass nur ein einziger kostengünstiger Zeilensensor erforderlich
ist. Die kontinuierliche Erfassung und Kontrolle des Endlosmaterials
wird in einfacher Weise dadurch erreicht, dass die Signale des Zeilensensors abwechselnd
zwei Bilddaten-Auswerteeinrichtungen zuführbar sind. Die Umschalt-Triggersignale
werden dabei in vorteilhaf ter Weise aus den sich wiederholenden
Mustern des Endlosmaterials selbst gewonnen.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch
1 angegebenen Vorrichtung möglich.
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Die
Trigger-Einrichtung ist in vorteilhafter Weise zur Erfassung der
Bild-Pixel in wenigstens einem einstellbaren Fenster ausgebildet,
wobei bei Überschreitung
einer vorgebbaren Pixelzahl in einer Zeile ein Umschalt-Triggersignal
auslösbar
ist. Hierdurch kann die Auslösung
des Triggersignals individuell eingestellt bzw. an das jeweilige
Muster angepasst werden.
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Da
bei vielen Prüfobjekten
bzw. Mustern die Triggerbedingung für mehrere aufeinanderfolgende Zeilen
erfüllt
ist und es dann nach jeder Zeile zu einem unerwünschten ständigen Umschalten kommen würde, sind
in vorteilhafter Weise Mittel zur Erzeugung einer Triggersperre
für eine
vorgebbare Anzahl von Zeilen oder ein vorgebbares Zeitintervall
nach einem Umschalt-Triggersignal vorgesehen.
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Zur
optimalen Synchronisierung ist eine in Abhängigkeit der erfassten Geschwindigkeit
des vorbeigeführten
Musters arbeitende Zeilensynchronisier-Einrichtung vorgesehen.
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Die
Bilddaten-Auswerteeinrichtungen weisen zweckmäßigerweise eine Speichereinrichtung zur
Speicherung der zugeführten
Zeilenbildsignale auf.
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Weiterhin
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass eine bei einer Abweichung
der erfassten Bilddaten von den gespeicherten Normdaten ansprechende
Fehlerstufe vorgesehen ist, durch die vorzugsweise eine Bewegungsabschaltung
und/oder Materialmarkierung ausführbar
ist. Darüber
hinaus können auch
optische und/oder akustische Warnsignale erzeugt werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein Blockschaltbild eines
Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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2 ein Signaldiagramm zur
Erläuterung der
Wirkungsweise.
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Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist ein Zeilensensor 10 mit einer Bilddaten-Umschaltstufe 11 verbunden,
durch die die zeilenweise erfassten Bilddaten in Abhängigkeit
von Umschalt-Triggersignalen einer Trigger-Einrichtung 12 abwechselnd
zwei Bilddaten-Auswerteeinrichtungen 13, 14 zuführbar sind.
Dort werden sie jeweils mit zuvor eingespeicherten Normdaten verglichen,
wobei bei Erkennung einer Abweichung eine Fehlerstufe 15 aktivierbar
ist. Diese leitet dann eine Bewegungsabschaltung des am Zeilensensor 10 vorbeigeführten Endlosmaterials
und/oder eine Materialmarkierung dieses Endlosmaterials zur Markierung
der Fehlerstelle und/oder eine Fehlersignalisierung ein, bei der
es sich um eine optische und/oder akustische Signalisierung handeln
kann.
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Durch
einen Encoder 16 wird die Vorschubgeschwindigkeit des zu
analysierenden Endlosmaterials ermittelt und einer Synchronisierungsstufe 17 zugeführt, durch
die die Ansteuerung des Zeilensensors 10, insbesondere
die Zeilensynchronisation und die Belichtungssteuerung einer Beleuchtungseinrichtung,
durchgeführt
werden, durch die das vorbeigeführte
und zu analysierende Endlosmaterial beleuchtet wird.
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In 2 ist ein Beispiel für ein Muster
eines Endlosmaterials dargestellt, das beispielsweise mittels eines
Fließbands
oder einer sonstigen Fördereinrichtung
am Zeilensensor 10 vorbeigeführt wird. Das geometrische
Muster wiederholt sich zyklisch, und durch die beschriebene Vorrichtung
soll eine kontinuierliche Folge von einzelnen Aufnahmen erhalten
werden, in denen jeweils eine Periode des Materials enthalten ist,
damit ein Vergleich mit Normdaten, also mit Daten von Referenzbildern,
durchgeführt
werden kann. Das oder die Referenzbilder werden in entsprechender
Weise durch den Zeilen sensor 10 erfasst und die daraus
ermittelten (Norm-)Daten in den Bilddaten-Auswerteeinrichtungen 13 und 14 jeweils
abgespeichert.
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Die
von der Trigger-Einrichtung 12 erzeugten Umschalt-Triggersignale können vom
Bildinhalt des sich wiederholenden Musters selbst abgeleitet werden,
um die Stückelung
des Datenstroms, also die Umschaltung zwischen den beiden Bilddaten-Auswerteeinrichtungen 13, 14,
zu steuern. Diese Triggerung abhängig
vom Bildinhalt funktioniert auf die folgende Weise: Man wählt eine
untere Schranke Su und eine obere Schranke So. Diese beiden Schranken
Su, So bilden ein Fenster, wobei zur Ableitung der Triggersignale
nur Bild-Pixel berücksichtigt
werden, die innerhalb dieses Fensters fallen. Das Fenster liegt
automatisch immer im Bildbereich des Zeilensensors 10,
d.h. es treten immer Bilddaten auf. Die Trigger-Schranken So und
Su müssen
hingegen an das gewünschte
Triggerereignis angepasst werden.
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Es
wird nun weiter eine vorgebbare Pixelanzahl i gewählt, wobei
die Triggerbedingung dann erfüllt
ist, wenn in dem Fensterbereich mindestens i Objekt-Pixel auftreten.
Auf diese Weise werden die Umschalt-Triggersignale T1 und T2 gebildet.
Die Umschalt-Triggersignale T1 dienen zur Triggerung der Bilddaten-Auswerteeinrichtung 13 und
die Umschalt-Triggersignale
T2 zur Triggerung der Bilddaten-Auswerteeinrichtung 14,
das heißt,
bei jedem Umschalt- Triggersignal
erfolgt eine Umschaltung zwischen den Bilddaten-Auswerteeinrichtungen 13 und 14.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
werden zur Triggerung die Objekt-Pixel berücksichtigt. Für manche
Fälle kann
auch eine Bildtriggerung interessant sein, bei der die Hintergrund-Pixel
erfasst werden.
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Durch
die Umschalt-Triggersignale T1 wird jeweils die Bilddatenauswertung
B1 in der Bilddaten-Auswerteeinrichtung 13 und durch die
Umschalt-Triggersignale T2 die Bilddatenauswertung B2 in der Bilddaten-Auswerteeinrichtung 14 ausgelöst. Dabei
beendet jeweils das Umschalt-Triggersignal T1 die Bilddatenauswertung
B2 und das Umschalt-Triggersignal T2 die Bilddatenauswertung B1, d.h.,
es findet eine lückenlose
Kontrolle statt.
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Die
Bilddatenauswertung selbst kann in an sich bekannter Weise erfolgen,
das heißt,
es werden Flächen,
Längen,
Breiten und/oder kennzeichnungskräftige oder typische Bereiche
miteinander verglichen.
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Bei üblichen
Mustern würde
regelmäßig der Fall
eintreten, dass nach Erfüllung
der Triggerbedingung die nachfolgenden Zeilen, die durch den Zeilensensor 10 erfasst
werden, die Triggerbedingung ebenfalls erfüllen. Um dies zu verhindern,
wird auf jedes Umschalt-Triggersignal folgend eine Triggersperre
für das
jeweils andere Umschalt-Triggersignal aktiviert. Die Längen der
Triggersperren S1 und S2 müssen
so ge wählt
werden, dass nach ihrem Ablauf die Triggerbedingung nicht mehr erfüllt ist.
Dies kann durch eine vorgebbare Zahl von Zeilen oder eine vorgebbare
Zeit realisiert werden. Beispielsweise wird durch das Umschalt-Triggersignal
T1 die Triggersperre S2 für
das Umschalt-Triggersignal T2 ausgelöst und umgekehrt. Hierdurch
wird verhindert, dass nach jeder Zeile in diesem Bereich ein unerwünschtes
ständiges
Umschalten der Datenpfade vollzogen würde. Dennoch wird eine vollständige Datenerfassung
erreicht, wie aus 2,
Bilddatenauswertungen B1 und B2, deutlich hervorgeht.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bzw. dem entsprechenden erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich auch
Endlosmaterialien mit zwei Periodizitäten sicher erfassen. Hierzu
müssen
lediglich zwei unterschiedliche Umschalt-Triggerbedingungen definiert
werden. Auch auf Endlosmaterialien mit einer noch größeren Zahl
von Periodizitäten
kann das beschriebene Verfahren angewandt werden. Die Triggerlogik
muss dann jeweils entsprechend erweitert und die Bilddatenauswertung
entsprechend mehrfach vorgesehen werden. Zum Beispiel bei einer
Periodizität
von fünf
sind fünf
unterschiedlich einstellbare Triggerbedingungen und fünf Bilddaten-Auswerteeinrichtungen
erforderlich.