DE3303841C2

DE3303841C2 - Musterprüfeinrichtung und Verfahren zum Prüfen eines Musters

Info

Publication number: DE3303841C2
Application number: DE3303841A
Authority: DE
Inventors: Michiaki Miyagawa
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1982-02-05
Filing date: 1983-02-04
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2003-02-05
Also published as: JPS58134372A; JPH0210461B2; DE3303841A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Muster prüfeinrichtung und ein Verfahren zum Prüfen eines Musters gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2.

Mit einer solchen Musterprüfeinrichtung soll eine Ent scheidung darüber getroffen werden, ob ein zu prüfendes Muster als gut oder als schlecht einzustufen ist.

Zunächst soll anhand der Fig. 1(a) und 1(b) beschrieben werden, wie eine herkömmliche Musterprüfeinrichtung nach dem sogenannten Schablonenverfahren arbeitet. Die Zeich nung zeigt zwei zu prüfende Muster 1 und 1′, und Abtast punkte 2 bis 8 sind mit einem + markiert.

Bei dem in Fig. 1(a) dargestellten Fall wird angenommen, daß es sich bei dem geprüften Muster 1 um die Ziffer "8" handelt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, werden hierbei unter Verwendung einer nicht dargestellten Schablone die Abtastpunkte 2 bis 8 beurteilt, um das Vorhandensein eines Musterstücks an jedem Punkt zu prüfen. Wenn an einem sol chen Punkt ein Stück des Musters vorhanden ist, so ent spricht dies einer logischen "1", ist kein Muster vorhan den, so entspricht dies einer logischen "0". Die Prüfer gebnisse werden für jeden der Punkte 2 bis 8 codiert, und durch diesen Code wird festgestellt, welchem bekannten Mu ster das geprüfte Muster klassenmäßig zuzuordnen ist.

Bei dem in Fig. 1(a) dargestellten Beispiel führt die Prüfung zu dem Ergebnis, daß an sämtlichen Punkten 2 bis 8 ein Stück Muster vorhanden ist (logisch "1"). Hier durch läßt sich feststellen, daß es sich bei dem Muster 1 um die Ziffer "8" handelt. Bei dem in Fig. 1(b) darge stellten Beispiel ist nur an dem Abtastpunkt 8 kein Mu ster vorhanden (logisch "0"). Für diesen Fall steht ein vorab festgelegter Entscheidungsalgorithmus zur Verfü gung, durch den feststellbar ist, daß es sich hier um das Zeichen "0" handelt.

Die Vorteile eines solchen, nach dem Schablonenverfahren arbeitenden Musterprüfsystems sind bekannt: Aufgrund der Verdichtung, d. h. des Vorhandenseins eines Musters nur an dem Abtastpunkt, braucht nur eine geringe Informations menge untersucht zu werden; die Untersuchungsergebnisse erlauben eine einfache Klassifizierung des Musters; es läßt sich wirksam in einer Mustererkennungsvorrichtung, wie z. B. einem optischen Zeichenlesegerät, einsetzen, in dem ein unbekanntes geprüftes Muster dadurch klassifiziert wird, daß festgestellt wird, welchem (bekannten) Standard muster es entspricht.

Wendet man das Schablonenverfahren bei einem Musterprüfge rät an, so ergeben sich einige Probleme. Ein Problem be steht darin, daß beim Prüfen, ob ein Muster gut oder schlecht ist, weil das Muster in einem einem vergrößerten Abtastpunkt entsprechenden Fensterbereich vorhanden ist oder nicht, ein ähnliches, jedoch schlechtes Muster irr tümlich als gutes Muster beurteilt wird. Dies ist ein er heblicher Mangel, und zwar aus folgendem Grund: Bei der Alternativentscheidung "Muster"/"kein Muster" wird, falls in dem Fensterbereich kein Muster existiert, eine Beur teilung "schlecht" getroffen. Wenn jedoch ein Muster existiert, dieses sich aber in der Größe von einem guten Muster unterscheidet, so kann es nicht als schlecht be urteilt werden.

Im allgemeinen schwankt bei gedruckten Mustern die einen Fensterbereich abdeckende Fläche eines Musterabschnitts entsprechend der geprüften Position, und jeder Fenster bereich besitzt sein Merkmal (in diesem Fall große und kleine Bereichs- oder Flächengrößen) bei dem Musterab schnitt. Wird daher ein solches Merkmal nicht extrahiert und gemessen, so ist es unmöglich, das Muster korrekt zu prüfen.

Eine Musterprüfeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1 ist aus der DE 30 12 958 A1 bekannt. Wird bei die sem Stand der Technik bei der Abtastung beispielsweise einer Zahl nur ein Teil dieser Zahl vom Sehfeld des fotoelektri schen Wandlers erfaßt, so werden zunächst die Daten aus dem erfaßten Teil in einem ersten Pufferspeicher gespeichert, und nach dem Verschieben des Wandlers werden die Daten aus dem benachbarten Bereich in einem zweiten Pufferspeicher gespei chert, wobei sich möglicherweise eine Überlappung ergibt. Durch Verarbeitung der Daten in beiden Pufferspeichern wird das "richtige" Muster generiert. Damit läßt sich mit Hilfe von zwei Pufferspeichern das Sehfeld eines fotoelektrischen Wandlers erhöhen.

In der DE-OS 17 74 812 ist eine Musterprüfeinrichtung zum Erken nen von Zeichen beschrieben, bei der ein Lichtgriffel einen Bildschirm überstreicht, der in Matrixform ausgebildet ist und eine Anordnung von Spalten und Reihen von Submatritzen enthält. Jede Submatrix kann beispielsweise vier Punkte ent halten, die entweder Licht von dem Lichtgriffel erhalten oder nicht. Wenn mehr als zwei Punkte Licht erhalten, gibt die entsprechende Submatrix ein "1"-Signal, ansonsten ein "0"-Signal ab. Die Signale werden reihen- und spaltengerecht zwischengespeichert und dann bewertet. Die bewertete Matrix wird mit vorabgespeicherten Schablonenwerten verglichen. Das Zeichen ist erkannt, wenn sich eine gewisse größte Überein stimmung des geprüften Zeichens mit einem der Schablonenzei chen ergibt.

Häufig ist es erwünscht, eine Musterprüfeinrichtung zur Ver fügung zu haben, mit der feststellbar ist, ob ein beliebiges optisches Muster eine bestimmte Konfiguration hat oder nicht. Würde man zum Beispiel gemäß der DE-OS 17 74 812 anstelle eines Lichtgriffels eine Kamera verwenden, die das gesamte Muster abbildet, so könnte das betrachtete Zeichen sich beispiels weise seitlich verschieben, und dann könnte mit der bekannten Einrichtung nicht mehr eindeutig festgestellt werden, ob es sich um ein bestimmtes Zeichen handelt oder nicht.

Der Vorteil des Schablonenverfahrens allgemein besteht darin, daß aufgrund des Vorhandenseins eines Musters an bestimmten Punkten nur eine geringe Informationsmenge verarbeitet werden muß. Damit eignen sich derartige Geräte für optische Zeichen lesegeräte, nicht jedoch für den Zweck, praktisch beliebige optische Muster auf deren Konfiguration hin zu überprüfen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Musterprüfeinrichtung und ein Verfahren zur Musterprüfung anzugeben, mit der bzw. mit dem auf der Grundlage des Schablonenverfahrens ein allgemei nes Muster korrekt geprüft werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Musterprüfein richtung gemäß Patentanspruch 1 bzw. ein Verfahren gemäß Patentanspruch 2 gelöst.

Gemäß dieser Lösung ist eine Korrelations-Operation vorgese hen. Hierdurch wird es möglich, eine exakte Prüfung auch dann vorzunehmen, wenn die relative Lage des betrachteten Musters zu dem aufnehmenden fotoelektrischen Wandler, zum Beispiel einer Kamera, nicht genau definiert ist. Das sonst übliche und aufwendige exakte Positionieren des Musters in bezug auf die Abtasteinrichtung kann entfallen.

Dabei lassen sich praktisch an beliebigen Stellen des Seh feldes des fotoelektrischen Wandlers Fensterbereiche einstel len, wobei es dem Anwender überlassen ist, Anzahl, Form, Größe und Lage der einzelnen Fenster auszuwählen. Dadurch werden praktisch beliebige Mustererkennungen möglich.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung wird eine Entschei dung, ob ein Muster gut oder schlecht ist, getroffen, in dem ein sich zeitlich änderndes elektrisches Signal ver arbeitet wird, welches man dadurch erhält, daß mit einem zweidimensional sequentiell abtastenden fotoelektrischen Wandler (z. B. einer industriellen Fernsehkamera) ein Bild von einem zu prüfenden Muster aufgenommen wird. Auf elek trischem Wege werden in dem Sehfeld der Fernsehkamera meh rere (im allgemeinen viele) Fensterbereiche eingestellt, um größenmäßig Merkmale des von jedem Fensterbereich aus gesehenen Musterabschnitts zu extrahieren. Bei jedem Fen ster wird ein Schwellenwertbereich der oberen und der un teren Grenze eingestellt. Liegt die Größe der extrahier ten Merkmale innerhalb des Bereichs, so wird eine logische "1" angenommen, falls nicht, so wird eine logische "0" an genommen (dies ist eine Primärentscheidung). Anschließend werden einige der Fensterbereiche zu Gruppen zusammenge faßt. Ein Satz von Primärentscheidungsergebnissen für je den enthaltenen Fensterbereich wird einer vorab eingestell ten Primärentscheidungstabelle gegenübergestellt und mit dieser verglichen, um auf diesem Wege zu entscheiden, ob das Muster als gut oder als schlecht eingestuft wird (dies ist eine Sekundärentscheidung). Bei der erwähnten Tabelle handelt es sich um einen Satz von Primärentscheidungser gebnissen für jede Gruppe, der dadurch für jeden Bereich gebildet wird, daß das Sehfeld eines guten Musters auf gleiche Weise in Fensterbereiche unterteilt wird. Die Se kundärentscheidung wird für jede Gruppe durchgeführt, und ob das Muster als gut oder als schlecht eingestuft wird, wird anhand der Zusammensetzung der Ergebnisse beurteilt.

Bei Bedarf wird für die Gruppe, die durch die oben erläu terte Sekundärentscheidung als schlecht eingestuft wurde, als nächster Schritt eine Korrelationsentscheidung durch geführt. Die Korrelationsentscheidung soll im folgenden näher erläutert werden.

Selbst wenn das geprüfte Muster gut ist, hält sich die Größe der durch die vorbestimmten Fensterbereiche extra hierten Merkmale manchmal nicht innerhalb eines vorbe stimmten Schwellenwertbereichs, wenn das Muster in dem Sehfeld der Kamera aus einer zugeordneten Position heraus gelangt. Dies führt dazu, daß das Ergebnis der Primärent scheidung "schlecht" ist. Wenn das Muster jedoch nur ge ringfügig von der zugewiesenen Position abweicht, so er reicht mag durch Korrelation zwischen der durch den vor bestimmten Fensterbereich erfaßten Merkmalsgröße und der durch den nächsten Fensterbereich erfaßten Merkmalsgröße (in diesem Fall bedeutet die Korrelation Addition, Sub traktion und dergleichen), daß die erhaltene Korrela tionsgröße innerhalb des vorbestimmten Schwellenbereichs verbleibt, was zu dem Ergebnis führt, daß die Primärent scheidung zu dem Ergebnis "gut" führt. Ausgehend von die sem Grundgedanken wird eine Kombination von in geeigne ter Weise verwandten Fensterbereichen bestimmt, um eine arithmetische Verarbeitung (z. B. Addition) jeder Merk malsgröße zwischen diesen Fensterbereichen durchzufüh ren. Das Verarbeitungsergebnis wird dann zurückgehalten, und es wird die Primärentscheidung (diese wird als Korre lations-Primärentscheidung bezeichnet) gefällt. Ein Satz von Korrelations-Primärentscheidungsergebnissen wird einer vorab gebildeten Korrelations-Primärentscheidungs tabelle gegenübergestellt und mit dieser verglichen (die se Tabelle wird in gleicher Weise gebildet wie die oben erläuterte Primärentscheidungstabelle), um eine Korrela tions-Sekundärentscheidung zu treffen und zu beurteilen, ob das Muster als gut oder schlecht eingestuft wird.

Aus dem oben Gesagten ergibt sich, daß die Entscheidung, ob ein geprüftes Muster als gut oder als schlecht ein gestuft wird, erfindungsgemäß dadurch herbeigeführt wird, daß zusätzlich zu einer Primär- und einer Sekundärent scheidung nach Bedarf eine Korrelationsentscheidung er folgt. Die Form, Größe sowie weitere Eigenschaften eines Fensterbereichs werden beliebig und nach Maßgabe des ge prüften Musters in geeigneter Weise festgelegt. Die Fen sterform ist nicht auf ein Rechteck beschränkt. Selbst verständlich können zusätzlich zu der Fläche eines Mu sterabschnitts in dem Fensterbereich die Umfangslänge des Musterabschnitts oder andere Größen als durch einen Fensterbereich extrahierte Merkmalsgrößen herangezogen werden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1(a) und (b) jeweils eine Skizze zur Veranschaulichung der Arbeitsweise einer herkömmlichen Musterprüfein richtung,

Fig. 2(a) eine Skizze, die die Einstellung von Fensterbe reichen veranschaulicht,

Fig. 2(b) die Form-eines Musters,

Fig. 2(c) ein durch Fensterbereiche betrachtetes Muster,

Fig. 3 ein weiteres Beispiel für die Einstellung von Fen sterbereichen,

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfin dung,

Fig. 5 eine Primärentscheidungstabelle,

Fig. 6 ein Beispiel einer Korrelations-Primärentscheidungs tabelle,

Fig. 7 ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise der in Fig. 4 veranschaulichten Ausführungsform verdeutlicht,

Fig. 8 ein Flußdiagramm, das diese Arbeitsweise im einzel nen veranschaulicht, und

Fig. 9 ein Flußdiagramm, das eine andere Betriebsweise dar stellt.

Fig. 2(a) zeigt ein Beispiel für das Einstellen von Fenster bereichen, Fig. 2(b) die Form eines zu prüfenden Musters, und Fig. 2(c) das durch die Fensterbereiche betrachtete Muster.

In diesen Skizzen bedeuten die Bezugszeichen 21 bis 27 rechteckförmige Fensterbereiche, und das Bezugszeichen 20 ein zu prüfendes Muster, in diesem Fall die Ziffer "8". Wie Fig. 2(c) zeigt, wird jeder Teil des Musters 20 durch die Fensterbereiche 21 bis 27 betrachtet.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel für die Einstellung von Fensterbereichen. Außerhalb der in Fig. 2(a) aus schließlich dargestellten Fensterbereiche 21 bis 27 be finden sich Fensterbereiche 31 bis 36, und im Inneren der Fensterbereiche 21 bis 27 sind Fensterbereiche 41 bis 48 eingestellt. Hierdurch ist es, wenn eine Positionsabwei chung des Musters vorliegt, möglich, eine Korrelation zwi schen den mittleren Fensterbereichen 21 bis 27 und den außen oder den innen liegenden Fensterbereichen zu schaf fen.

Fig. 4 zeigt in Blockdiagrammdarstellung eine Ausführungs form der Erfindung. Das Blockdiagramm zeigt ein zu prüfen des Muster 50, eine industrielle Fernsehkamera 51, eine Aufspaltschaltung 52 für binär codierte Bildelemente, Merk malextrahierschaltungen 53 und 53′, Zähler 54 und 54′, einen Zählwertspeicher 55, eine Primärentscheidungsschal tung 56, eine Sekundärentscheidungsschaltung 57, eine Korrelationsbildungs-Entscheidungsschaltung 58, welche ent scheidet, ob eine Korrelationsbildung notwendig ist oder nicht, eine Korrelationsrechenschaltung 59, eine Korrela tions-Primärentscheidungsschaltung 60, eine Korrelations- Sekundärentscheidungsschaltung 61, eine Syntheseentschei dungsschaltung 62, eine Fensterbildungsschaltung 63, eine Steuerschaltung 64, einen Einstellpunktspeicher 65 und eine Tastatur 66.

Diese Schaltung arbeitet wie folgt: Die Fernsehkamera 51 nimmt ein Bild des Prüfmusters 50 auf und erzeugt ein sich mit der Zeit änderndes elektrisches Signal. Das elektrische Signal wird in der Aufspaltschaltung für binär codierte Bildelemente 52 binär codiert, so daß es in Bildelemente (Punkte) aufgespalten wird. Im allgemeinen werden die elek trischen Signale für ein Bild in Richtung der horizonta len X-Achse in 320 Punkte und in Richtung der vertikalen Y-Achse in 240 Punkte aufgespalten, was insgesamt knapp 77 000 Punkte ergibt. Bei Empfang eines Punktsignals von der Aufspaltschaltung 52 extrahiert die Merkmalextrahier schaltung 53 das Merkmal aus dem Signal. Nimmt man z. B. an, daß das Merkmal "große oder kleine Fläche" sei, so er hält man die Fläche dadurch, daß weiße Punktsignale oder schwarze Punktsignale betrachtet werden und von dem Zäh ler 54 die Länge eines Abschnitts ausgezählt wird, in dem die weißen Punktsignale vorhanden sind (es wird die Anzahl von Punkten gezählt), während eine seitliche Abtastung in horizontaler Richtung erfolgt (d. h.: die Fläche wird durch einen Satz von Längenwerten ermittelt). Die Schaltung 53′ dient zum Extrahieren von anderen Merkmalen als die Flä chengröße. Will man z. B. die Länge eines Übergangs oder einer Grenze von Weiß und Schwarz erfassen, so extrahiert die Schaltung einen Grenzpunkt, und die Länge der Grenze ermittelt man durch Zählen der Anzahl von Grenzpunkten durch den Zähler 54′. Die Zähler 54 und 54′ arbeiten im Zählbetrieb unter Steuerung eines Fensterbereichsignals, das von der Fensterbildungsschaltung 63 erzeugt wird. So mit stellt das Zählergebnis die aus jedem Fensterbereich extrahierte Merkmalsgröße dar, die von der Fensterbereich nummer und der Merkmalsart identifiziert wird und in dem Speicher 55 gespeichert wird. Die Fensterbildungsschal tung 63 erzeugt Ausgangssignale, die kennzeichnend sind für einen Satz von Fensterbereichen beliebiger Gestalt, die auf der Grundlage von über die Tastatur 66 in den Einstellpunktspeicher 65 eingegebenen Daten aufbereitet werden.

Wenn die Fernsehkamera die Abtastung eines Feldes abge schlossen hat, werden das Messen und das Speichern der Merkmalsdaten für jeden Fensterbereich zum Abschluß ge bracht, so daß auf der Grundlage dieser Merkmalsdaten das Prüfmuster durch die nachfolgenden Schaltungsteile 56 bis 65 dahingehend beurteilt wird, ob es als gut oder als schlecht einzustufen ist.

Die aus dem Speicher 55 für jeden Fensterbereich ausgele senen Merkmalsdaten werden mit dem für jeden Fensterbe reich in der Primärentscheidungsschaltung 56 eingestell ten oberen Grenzeinstellpunkt α_ÿ und unteren Grenzein stellpunkt β_ÿ (i ist die Art eines Merkmals, j ist die Nummer eines Fensterbereichs) verglichen, um eine Primär entscheidung dahingehend zu treffen, ob die Daten in dem Bereich zwischen oberem und unterem Grenz-Schwellenwert liegen oder nicht. Die folgende Beschreibung befaßt sich mit der für die Entscheidungsfindung durchgeführten Ver arbeitung der Merkmalsart (i).

Die Primärentscheidungsschaltung 56 fällt eine Primär entscheidung, indem sie prüft, ob die Daten D_jj des Fen sterbereichs j betreffend die Merkmalsart (i) (im Fall der Fläche handelt es sich dabei um die Flächengröße) in nerhalb des durch den oberen Grenzeinstellpunkt α_ÿ und den unteren Grenzeinstellpunkt β_ÿ definierten Bereichs liegen oder nicht. Diese Prüfung wird für jeden Fenster bereich durchgeführt. Das Ergebnis der Primärentscheidung ist eine logische "1", wenn die Daten innerhalb des Be reichs zwischen oberem und unterem Grenz-Schwellenwert liegen, und es ist eine logische "0", wenn die Daten außerhalb des Bereichs liegen. Der obere und der untere Grenz-Schwellenwert können nach Maßgabe jedes Fensterbe reichs und jeder Merkmalsart ausgewählt werden. Diese Schwellenwertdaten werden über die Tastatur 66 eingege ben und in dem Einstellpunktspeicher 65 gespeichert, so daß die Primärentscheidungsschaltung 56 diese Daten aus liest und verarbeitet.

Häufig setzt sich ein zu prüfendes Muster aus N kleinen Musterstücken zusammen (hierbei ist N eine beliebige gan ze Zahl). Daher wird jeder Fensterbereich derart zu N Gruppen gebildet, daß er N kleinen Musterstücken ent spricht. Wenn ein zu prüfendes Muster beispielsweise die Buchstabenfolge "ABCD" ist, so setzt sich dieses Muster aus vier kleinen Musterstücken zusammen (jedes Zeichen bildet ein kleines Musterstück). Manchmal besteht jedes kleine Musterstück nicht aus einem Buchstaben oder einer Ziffer, sondern aus einer durch mehrere Zeichen gebilde ten Einheit.

Über die Tastatur wird die Kombination der gruppierten Fensterbereichnummern eingegeben und in dem Einstellpunkt speicher 65 gespeichert. Die Sekundärentscheidungsschal tung 57 liest die Kombination der gruppierten Fensterbe reiche aus dem Speicher 65 aus, und abhängig von der Kom bination werden die von der Primärentscheidungsschaltung 56 für jeden Fensterbereich erzeugten Primärentscheidungs ergebnisse in Gruppen unterteilt. Anschließend stellt die Sekundärentscheidungsschaltung 57 die gruppierten Primärentscheidungsergebnisse der aus dem Einstellpunkt speicher 65 ausgelesenen Primärentscheidungstabelle ge genüber und vergleicht sie mit dieser, um dadurch zu ent scheiden, ob die Ergebnisse als Gruppe gut oder schlecht sind. Die Primärentscheidungstabelle wurde vorab für jedes zu prüfende Muster ermittelt und in dem Einstell punktspeicher 65 gespeichert.

Fig. 5 zeigt eine Primärentscheidungstabelle, in der die Ziffern "8" (vergl. Fig. 2(b)) und "7" Muster darstellen, die durch Verwendung der gemäß Fig. 3 eingestellten Fen sterbereiche geprüft werden. Aus Fig. 3 ersieht man, daß bei der Ziffer "8" als Prüfmuster die Primärentscheidungs tabelle die codierten Daten (11111110 . . . 0) enthält, die gemäß der Numerierungsfolge der Fensterbereiche angeord net sind, während die Primärentscheidungstabelle für die Ziffer "7" die codierten Daten (1110000 . . . 0) enthält.

Die Sekundärentscheidungsschaltung 57 führt eine Sekun därentscheidung für jede Gruppe durch. Wenn die Sekundär entscheidung bezüglich einer Gruppe negativ (NG) ist, wird in der Korrelationsbildungs-Entscheidungsschaltung 58 entschieden, ob die Korrelationsentscheidung notwendig ist oder nicht. Die Korrelationsbildungs-Entscheidungs schaltung 58 entscheidet in einigen Fällen, daß eine Korrelationsentscheidung notwendig ist, während sie in anderen Fällen entscheidet, daß eine solche Entscheidung nicht notwendig ist; dies hängt von oben beschriebenen Bedingungen verschiedener Art ab. Wird die Korrelations entscheidung benötigt, so berechnet die Korrelationsrechenschal tung 59 die extrahierten Merkmalsdaten (sie addiert die Daten des Fensterbereichs 21 zu den Daten des Fensterbe reichs 31) entsprechend der vorgeschriebenen Kombination von Fensterbereichen. Die Daten dieser Kombination wer den aus dem Speicher 65 ausgelesen. Die Ergebnisse wer den als neue Daten DC_jk ausgegeben.

Die neuen Daten DC_jk werden an die Korrelations-Primär entscheidungsschaltung 60 gegeben, wo die Korrelations- Primärentscheidung getroffen wird, ob die Daten in dem Bereich zwischen oberem Grenzeinstellpunkt αC_jk und dem unteren Grenzeinstellpunkt βC_jk liegen oder nicht. Liegen sie innerhalb dieses Bereichs, so wird eine logische "1" ausgegeben, liegen die Daten außerhalb des Bereichs, wird eine logische "0" ausgegeben. Eine derartige Korre lations-Primärentscheidungsverarbeitung erfolgt für al le zugeordneten Kombinationen von Fensterbereichen.

In der Korrelations-Sekundärentscheidungsschaltung 61 werden die Korrelations-Primärentscheidungsergebnisse der Schaltung 60 mit der aus dem Einstellpunktspeicher 65 ausgelesenen Korrelations-Primärentscheidungstabelle verglichen, um die Korrelations-Sekundärentscheidung zu treffen. Besteht Übereinstimmung, so steht die Ent scheidung bezüglich der Merkmalsarten der Gruppe fest.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel für die Korrelations-Primär entscheidungstabelle, die man erhält, wenn die Ziffer "8" bezüglich der in Fig. 2(c) dargestellten relativen Lage der Fensterbereiche etwas nach oben versetzt ist und die in Fig. 3 dargestellten Fensterbereiche verwen det werden. Man erkennt aus Fig. 6, daß, wenn das Muster "8" etwas aus seiner Lage nach oben verschoben ist, der Fensterbereich 21 für sich einen nur kleinen Wert des extrahierten Merkmals aufweist, und daß die Daten nicht eine logische "1" sein können, sondern eine logische "0" sind, und daß die Daten gerade dadurch den logischen Wert "1" annehmen können, daß die Summe der Merkmalsgrößen der Fensterbereiche 21 und 31 gebildet wird. Das gleiche trifft für die Fensterbereiche 24 und 27 zu. Die Korrela tions-Primärentscheidungstabelle wird vorab ermittelt und über die Tastatur 66 in dem Einstellpunktspeicher 65 gespeichert. Dieser Vorgang ist ähnlich dem oben für die Primärentscheidungstabelle beschriebenen Vorgang.

Wie oben beschrieben wurde, erfolgt die Sekundärent scheidungsverarbeitung auf der Grundlage der direkt durch den Fensterbereich gemessenen Daten der Merkmalsgrößen, und die Korrelations-Sekundärentscheidung erfolgt auf der Grundlage von Korrelationsdaten, die durch Verar beiten der gemessenen Daten erhalten werden. Hierdurch wird, wenn das Ergebnis gemäß einer der beiden Entschei dungsverarbeitungen gesichert ist, von der Syntheseent scheidungsschaltung 62 das Ergebnis ausgegeben, daß die Entscheidung gesichert ist.

Fig. 7 veranschaulicht den Betrieb des in Fig. 4 darge stellten Ausführungsbeispiels. Fig. 8 zeigt anhand eines Flußdiagramms die Einzelheiten der Arbeitsweise. In Fig. 8 wird jeder Fensterbereich vereinfacht als "Fenster" bezeichnet.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel hat je der Fensterbereich Rechteckform. Es kann sich jedoch auch irgendeine andere Form eignen, z. B. ein Quadrat, ein Fünfeck, ein Polygon mit n Ecken, eine runde Form oder eine Ringform. Speziell dann, wenn das zu prüfen de Muster kein Buchstabe, sondern eine Ziffer ist, ist es wichtig, eine dem Muster angemessene Form des Fen sterbereichs zu wählen.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden bei der Korrelationsentscheidungsverarbeitung lediglich die Korrelations-Primärentscheidungsergebnisse für die Korrelations-Sekundärentscheidung herangezogen, es kann jedoch in einigen Fällen angebracht sein, zusätzlich zu den Korrelations-Primärentscheidungsergebnissen auch die Primärentscheidungsergebnisse zu verwenden. Wenn gleich oben als Korrelation die Addition angegeben wur de, so wird in manchen Anwendungsfällen das Auffinden des Teilerrests oder des Verhältnisses zu guten Ergeb nissen führen, wenn entsprechende Muster vorliegen. Wäh rend bei dem obigen Ausführungsbeispiel die Korrelation nur bezüglich der Art (i) von Merkmalen erfolgte, so wird man je nach Beschaffenheit der Muster in manchen Fällen durch die Korrelation zwischen mehreren Merkmals arten sehr gute Ergebnisse erzielen. Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm für die Arbeitsweise in derartigen Fällen.

Während gemäß obiger Beschreibung die Flächengröße und die Länge einer Grenze als Merkmalsarten angegeben wur den, so können außerdem die verschiedensten lokalen Flächeninformationen herangezogen werden, beispielswei se ein Schnittpunkt, ein Endpunkt, ein Bogenpunkt, eine schräge Linie und dergleichen.

Man sieht, daß die Erfindung eine Einrichtung schafft, bei der mittels einer Tastatureingabe in einem Speicher nach Maßgabe der Musterbeschaffenheit Angaben bezüglich Gestalt, Lage, Anzahl, etc. eines Fensterbereichs, ver schiedene Arten von Schwellenwerten, Korrelationsbedin gungen, verschiedene Arten von Entscheidungsbedingungen usw. frei eingestellt werden können. Bei herkömmlichen Musterprüfeinrichtungen hängt die Schaltungsanordnung oder der Algorithmus sehr stark von der Mu sterbeschaffenheit ab, so daß sich derartige Einrich tungen in nur sehr beschränkten Serienstückzahlen her stellen lassen. Die erfindungsgemäße Einrichtung trägt den Verschiedenheiten eines zu prüfenden Musters in ho hem Maße Rechnung, so daß sie der Massenfertigung zu gänglich ist.

Nachstehend sollen die Vorteile der Erfindung zusammen gefaßt werden.

1) ein Fensterbereich kann selbst dort eingestellt wer den, wo sich kein Muster befindet, wie durch die Bezugs zeichnen 31 bis 48 in Fig. 3 angedeutet ist, wohingegen ein Fensterbereich bei einer herkömmlichen Anordnung nur dort eingestellt werden kann, wo ein Musterstück vorhanden ist. Daher kann, wenn ein zu prüfendes Muster gut, jedoch versetzt ist, was bei der herkömmlichen An ordnung nicht beurteilt werden kann, das Muster auf einfache Weise als schlecht eingestuft werden.
2) Es erfolgt in jedem Fensterbereich eine Entscheidung, wobei der obere und der untere Grenzschwellenwert sepa rat für jede Merkmalsart und jeden Fensterbereich ein stellbar sind, so daß nicht nur das Vorhandensein eines Musters in dem Fensterbereich, sondern auch eine Größen änderung des Musters oder eine Formänderung des Musters quantitativ beurteilt und dadurch die Genauigkeit der Entscheidung bei einer geringen Änderung des Musters spürbar erhöht werden kann. Selbst wenn die Dichte des geprüften Musters teilweise schwankt, kann die Prüfge nauigkeit durch Steuern des Schwellenwertes entsprechend dem Muster erhalten werden.
3) Da die Fensterbereiche in Gruppen gefaßt werden, über die separat eine Entscheidung gefällt werden kann, läßt sich die Anzahl von Fehleinschätzungen eines guten Mu sters als schlechtes Muster selbst dann verringern, wenn in Teilen eines guten Musters Streuungen auftreten (ein sehr geringes Verrutschen oder eine Änderung der Dichte).
4) Zusätzlich zu den gemessenen Daten werden die Daten der Korrelation zwischen mehreren Fensterbereichen für die Entscheidung, ob ein Muster gut oder schlecht ist, herangezogen, wodurch das Muster mit hoher und stetiger Genauigkeit geprüft werden kann. Speziell bei einer gu ten Probe ändert sich der absolute Meßwert von Gerät zu Gerät und abhängig von verschiedenen Bedingungen ver gleichsweise häufig. Werden bei einem solchen System die Meßwerte mit dem oberen und dem unteren Grenzwert vergli chen, so wird irrtümlich häufig ein gutes Muster für ein schlechtes Muster gehalten oder der Prüffaktor für ein schlechtes Muster gesenkt. Jedoch auch unter derartigen Bedingungen weisen die Meßwerte verschiedener Fensterbe reiche einige Verbindungen oder Zusammenhänge auf, wie z. B. "das relative Verhältnis von Meßwerten verschiedener Fensterbereiche ist konstant", "die Summe von Meßwerten verschiedener Fensterbereiche ist konstant", und "eine Musteränderung wird dadurch klassifiziert, daß der Rest von Meßwerten verschiedener Fensterbereiche aufgefunden wird". Hierdurch läßt sich die Prüfung mit hoher Genauig keit unter Heranziehung der obigen Bedingungen durchfüh ren
5) Beim Durchführen der Korrelations-Sekundärentscheidung Wird nicht nur das Ergebnis der Korrelations-Primärent scheidung mit dem eines guten Musters verglichen, wie es oben ausgeführt wurde, sondern zur Durchführung der Korre lationsentscheidung wird außerdem das Primärentscheidungs ergebnis eines guten Musters für die Prüfung des Musters berechnete wodurch sich eine noch genauere Entscheidung ergibt. Selbst wenn das zu prüfende Muster seine Lage ver ändert, kann es mit hoher Genauigkeit geprüft werden, ohne daß ein gutes Muster für ein schlechtes Muster gehalten
6) Durch Korrelieren von bestimmten Merkmalsdaten mit an deren Merkmalsdaten lassen sich in gewissen Fällen be achtliche Ergebnisse erzielen. Korreliert man beispiels weise eine Fläche und den Rest der Umfangslänge ähnlich wie bei einer Verunreinigungsprüfung, so erhält man Klar heit über den Unterschied von gut und schlecht.
7) Die Gestalt des Fensterbereichs ist im wesentlichen beliebig wählbar, so daß der Fensterbereich bei ver schiedenen Mustern anwendbar ist, und die Anzahl von Musterbereichen kann verringert werden, um eine schnel le Entscheidung zu erhalten.
8) Lokale Oberflächeninformation eignet sich als spe zielle Art gemessener Merkmale, so daß selbst eine Än derung wie eine sehr kleine Unterbrechung eines Musters mit hoher Genauigkeit extrahiert werden kann.

Claims

1. Musterprüfeinrichtung,
mit einem zweidimensional sequentiell abtastenden fotoelektrischen Wandler (51) der ein optisches Bild eines zu prüfenden Musters (50) abtastet und eine zeitliche Folge von elektrischen Signalen abgibt, und
mit einer Aufspaltschaltung (52) die das von dem Wandler (51) erhaltene elektrische Signal in Bildelemente aufspaltet, um binär kodierte Ausgangsdaten abzugeben da durch gekennzeichnet,
daß eine Einstelleinrichtung (63) vorgesehen ist zum Einstellen mehrerer Fensterbereiche (21-48) im Sehfeld des fotoelektrischen Wand lers (51),
daß eine Einrichtung (53, 54) vorgesehen ist, die auf der Grundlage der jedem Fensterbereich entsprechenden binären Daten eine Größe eines gewissen Merkmals des zu prüfenden Musters in jedem Fensterbereich mißt,
daß eine Primärentscheidungseinrichtung (56) die Da ten von jedem Fensterbereich aus einer Gruppe von Fenster bereichen mit einem oberen und einem unteren Schwellenwert vergleicht und ein Primärentscheidungs-Ergebnissignal aus gibt, wenn die Daten in den Schwellenwertbereich zwischen oberem und unterem Schwellenwert fallen,
daß eine Sekundärentscheidungseinrichtung vorgesehen ist, welche die Primärentscheidungs-Ergebnissignale, die aus den Daten der Gruppe von Fensterbereichen erhalten wur den, vergleicht mit vorab gespeicherten Entscheidungsdaten für diese Gruppe, um ein Musterprüfsignal auszugeben, wel ches angibt, ob das in der Gruppe der Fensterbereiche er scheinende Muster nach Maßgabe der gespeicherten Entschei dungsdaten ein gutes Muster ist oder nicht, und
daß eine Korrelationsbildungs-Entscheidungsein richtung (58) vorgesehen ist, die eine Primär-Korrelations entscheidungseinrichtung aufweist, welche die Daten aus vorab definierten Kombinationen von Fensterbereichen mit oberen und unteren Schwellenwerten vergleicht und ein Pri mär-Korrelationsentscheidungs-Ergebnissignal ausgibt, wenn die kombinierten Daten innerhalb des Schwellenwertbereichs liegen, und eine Sekundär-Korrelationsentscheidungseinrich tung aufweist, welche die Ergebnissignale von der Primär- Korrelationsentscheidungseinrichtung aus den Daten der vorab definierten Fensterbereiche vergleicht, um ein Korre- lations-Musterprüfsignal auszugeben, welches angibt, ob ein in der Gruppe von Fensterbereichen auftretendes Muster nach Maßgabe von vorab gespeicherten Korrelations-Primärent scheidungsdaten ein gutes Muster ist.

2. Verfahren zum Prüfen eines Musters, welches mit einem zweidimensional abtastenden fotoelektrischen Wandler abgetastet wird, wobei die Abtastdaten in binäre Bildele mentdaten umgesetzt werden und die binären Daten zur Prü fung des Musters ausgewertet werden, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Einstellen mehrerer Fensterbereiche innerhalb eines Sehfeldes des fotoelektrischen Wandlers und Festlegen von Kombinationen jedes Fensterbereichs,
Messen der Größe eines gewissen Merkmals des Musters in jedem Fensterbereich, in dem die binären Daten aus dem entsprechenden Fensterbereich verarbeitet werden,
Durchführen einer Additions- oder Subtraktionsopera tion der gemessenen Merkmalsgröße des Musters für sämtliche vorab definierten Kombinationen von Fensterbereichen,
Durchführen einer Primär-Korrelationsentscheidung, um zu entscheiden, ob die Ergebnisse der Operation innerhalb des Bereichs zwischen einem oberen und einem unteren Grenz wert liegen,
Durchführen einer Sekundär-Korrelationsentscheidung um einen Satz der Ergebnisse der Primär-Korrelationsent scheidung zu vergleichen mit vorab gespeicherten Primär- Korrelationsentscheidungsdaten, und
Treffen einer Entscheidung über die Eignung des Mu sters, indem das Ergebnis der Sekundär-Korrelationsent scheidung mit einem Bezugswert verglichen wird.