DE4415004A1 - Anordnung und Verfahren zur Charakterisierung von Oberflächen und zur Charakterisierung und Klassifizierung von Oberflächendefekten und oberflächennahen Defekten sowie von Inhomogenitäten im Volumen transparenter Medien - Google Patents
Anordnung und Verfahren zur Charakterisierung von Oberflächen und zur Charakterisierung und Klassifizierung von Oberflächendefekten und oberflächennahen Defekten sowie von Inhomogenitäten im Volumen transparenter MedienInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Charakterisierung von Oberflächen und zur
Charakterisierung und Klassifizierung von Oberflächendefekten und oberflächennahen
Defekten sowie von Inhomogenitäten im Volumen transparenter Medien gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein dazugehöriges Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 8.
Die Erfindung dient zur Auswertung von Meßdaten, die bei der Abtastung einer zu
charakterisierenden Oberfläche bzw. eines zu charakterisierenden Volumens (dies nur
für transparente Medien) aufgenommen werden. Sie ermöglicht die Charakterisierung
von Oberflächen hinsichtlich ihrer Rauheit und die Charakterisierung und
Klassifizierung von Oberflächendefekten und oberflächennahen Defekten (Kratzer,
Risse, Punktdefekte usw.) aus Meßdaten, die mit Hilfe von Streulichtmessungen oder
anderer Verfahren zur Oberflächenabtastung gewonnen werden. Weiterhin gestattet
die Erfindung die Analyse von Inhomogenitäten in transparenten Medien
(Schwebteilchen oder andere Partikel in Flüssigkeiten, Poren im Glas usw.).
Es sind derzeit verschiedene Verfahren bekannt, mit deren Hilfe Oberflächen bzw.
Oberflächendefekte untersucht werden können.
Zum ersten sind hier relativ hoch entwickelte profilometrische Verfahren zu nennen, bei
denen die zu untersuchende Oberfläche mit einer speziellen Meßspitze (meist
Diamant) berührend abgetastet wird.
Ein solches Verfahren wird beispielsweise in der Offenlegungsschrift JP 59-30008 A
beschrieben, wobei das Gewicht auf einer on line-Bestimmung des Profils einer
Oberfläche sowie gewisser Rauheitsparameter liegt. Bedingt durch das Meßprinzip
sind jedoch nur geringe Relativgeschwindigkeiten zwischen Meßspitze und Oberfläche
zulässig (in diesem Fall 2,15 mm*s-1). Ähnliche Abtastraten finden sich in anderen
Anwendungen wieder.
Bekannt ist das von der Firma Hommel-Werke GmbH angebotene Meßgerät T1000
(Hommel-Tester), mit dem in Abhängigkeit von der verwendeten Tastspitze eine
Auflösung von bis zu 0,02 µm realisiert werden kann.
Allen berührend abtastenden Meßverfahren ist neben der geringen
Abtastgeschwindigkeit, die einen on line-Einsatz in vielen Fällen verhindert,
gemeinsam, daß durch das Meßprinzip immer irreversible und nicht definierte
Veränderungen auf der Oberfläche des Meßobjektes entstehen. Diese können in einer
großen Zahl von Anwendungsfällen, beispielsweise bei der Prüfung optischer
Funktionsflächen, nicht toleriert werden. Neben diesem entscheidenden Nachteil ist
weiterhin zu bemerken, daß Defekte, die in der Oberfläche liegen (z. B. Farbfehler)
oder sich in oberflächennahen Schichten befinden (z. B. Mikrorisse unter einer
transparenten dünnen Schicht) mit solchen Verfahren prinzipiell nicht nachweisbar
sind. In Fällen, in denen die zu untersuchende Oberfläche aufgrund ihrer Eigen
schaften (beispielsweise der Temperatur) nicht berührt werden kann, sind solche
Verfahren von vornherein nicht verwendbar.
Die genannten Nachteile lassen sich überwinden, indem die berührende Abtastung der
Oberfläche mit einer Tastspitze durch ein berührungsloses Verfahren ersetzt wird.
Dadurch wird gleichzeitig die mögliche Meßgeschwindigkeit erheblich heraufgesetzt.
Speziell soll hier wegen ihrer universellen Einsetzbarkeit auf optische Verfahren
eingegangen werden.
Der aktuelle Stand der Technik wird hier zum einen durch Verfahren bestimmt, die eine
reine Intensitätsschwächung zum Zwecke der Indikation von Oberflächendefekten
nutzen (siehe dazu die Offenlegungsschriften DE 41 33 315 A1 und DE 41 30 217 A1).
Mit solchen Verfahren können singuläre Defekte auf bzw. in im übrigen homogenen
Oberflächen detektiert werden. Voraussetzung dafür ist allerdings ein hinreichend
großer Unterschied im Absorptionsverhalten von zu untersuchender Oberfläche
einerseits und zu erkennenden Defekten andererseits. Von Nachteil an diesen
Verfahren ist außerdem, daß die gewinnbare Information lediglich die An- bzw.
Abwesenheit von Defekten ist. Es können keine Aussagen zu Art oder Form der
Defekte abgeleitet werden. Zur Rauheit der Oberfläche sind nur qualitative Aussagen
zu erwarten.
Genauere Informationen über Oberflächen und oberflächennahe Schichten lassen sich
durch die Anwendung von Streulichtverfahren gewinnen. Diese Verfahren sind darüber
hinaus auch zur Untersuchung von Volumeneigenschaften transparenter Medien
geeignet. Neben der integralen Erfassung des von der zu untersuchenden Oberfläche
in nahezu den gesamten Halbraum zurückgestreuten Lichtes zum Zwecke der
Berechnung von Rauheitsparametern (siehe hierzu die Offenlegungsschriften DD
2 86 861 AS und DD 2 86 862 AS) sind in diesem Zusammenhang besonders Verfahren
zur winkelaufgelösten Streulichtmessung zu nennen. Eine hoch entwickelte Anordnung
und das zugehörige Verfahren werden in DE 41 39 641 A1 beschrieben. Die dort
vorgestellte Erfindung stellt eine Verbesserung der Anordnung bzw. des Verfahrens
aus DE 41 05 509 A1 dar. Beiden Erfindungen liegt eine relativ hoch winkelaufgelöste
Streulichtmessung zugrunde. Das Meßprinzip bietet den Vorteil, daß sehr detaillierte
Aussagen über die zu untersuchende Oberfläche getroffen werden können.
Eingeschlossen sind hier neben den Rauheitsparametern auch die Art und die
Verteilung von Defekten.
Die Nachteile der Anordnung aus DE 41 05 509 A1 hinsichtlich der Lage der
Einzelempfänger bzw. der Komplexität des Sensorkopfes werden in DE 41 39 641 A1
dadurch behoben, daß in einer integrierten Optik Lichtleitfasern bogenförmig
angeordnet werden, die das zu erfassende Streulicht auf lineare Empfängerarrays
leiten. Auf diese Weise kann eine relativ exakte Messung des von der zu
untersuchenden Oberfläche rückgestreuten Lichtes bei hoher Winkelauflösung und
geringer Meßzeit realisiert werden. Zusätzlich werden die Aufwendungen für die
Herstellung des Sensors verringert.
Ein wesentliches Problem, das auch bei dieser Anordnung bzw. diesem Verfahren
bestehen bleibt, ist die Auswertung der bei jeder Messung anfallenden Datenmassive.
Bereits bei einfachen Problemstellungen muß hierzu ein nicht unerheblicher Aufwand
getrieben werden. Auch bei der bloßen Bestimmung von Rauheitsparametern müssen
technisch bzw. mathematisch komplizierte Verfahren angewendet werden. Damit sind
von vornherein erhebliche Einschränkungen bezüglich der gewerblichen
Anwendbarkeit des Verfahrens gegeben. Hinzu kommt, daß für viele Fälle kein
eindeutiger Zusammenhang zwischen beispielsweise Streuindikatrix, Defektform und
Oberflächenmaterial besteht.
Gleiches läßt sich über verschiedene bekannte Verfahren zur Untersuchung von
Volumeneigenschaften transparenter Medien, beispielsweise der Analyse von
Schwebteilchen in Flüssigkeiten mittels Streulicht, gesagt werden. Siehe hierzu
insbesondere die Offenlegungsschriften DE 30 29 678 A1 und DE 42 10 041 C1.
Bekannt ist die Möglichkeit, komplexe Prozesse mit Mitteln der Fuzzy Logic unter
eventueller Hinzufügung neuronaler Netze zu steuern bzw. komplexe oder unscharfe
Strukturen mit eben diesen Mitteln zu bearbeiten.
Anwendungen speziell auf dem Gebiet der Mustererkennung sind insbesondere in /Tilli
1993/ zu finden. Sie betreffen allerdings neben reinen Bildverarbeitungsaufgaben
hauptsächlich die medizinische Diagnose, die Fehlerdiagnose in Anlagen oder
betriebswirtschaftliche Belange. Arbeiten auf dem Gebiet der reinen
Meßdatenverarbeitung mit Mitteln der Fuzzy Logic sind bislang nicht bekannt. Auch in
der Offenlegungsschrift DE 33 43 335 A1, in der ein Verfahren und eine Anordnung zur
"Erfassung und/oder Erkennung komplexer Strukturen auf der Basis der "Fuzzy"-
Theorie" erläutert wird, sind keine derartigen Hinweise zu entnehmen.
Bei Anwendung der Fuzzy Logic ist es üblich, die aus dem Prozeß bzw. vom Meßobjekt
gewonnenen Daten zu reduzieren, um sie dann in linguistische Variable umzusetzen
und in dieser Form weiterzuverarbeiten. Damit ist unweigerlich ein Informationsverlust
verbunden, der in vielen Fällen erheblich ist. Weiterhin nimmt die Vorverarbeitung und
Wandlung der Daten zumeist einen insbesondere bei Prozeßsteuerungen nicht zu
vernachlässigenden Zeitraum ein.
Die Erfindung soll die Analyse von Oberflächen und oberflächennahen Regionen sowie
die Analyse von Volumeneigenschaften transparenter Medien weiter vereinfachen und
beschleunigen.
Damit soll die gewerbliche Anwendbarkeit solcher Analysen zur Charakterisierung von
Oberflächendefekten, oberflächennahen Defekten und Inhomogenitäten im Volumen
durch Senkung des Aufwandes verbessert werden. Streulichtmeßverfahren sollen so
zur in-process-Steuerung/Regelung von Anlagen qualifiziert werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 und des Anspruchs 8 gelöst.
Die bisher verwendeten komplizierten mathematischen Algorithmen werden teilweise
durch Methoden aus der Theorie der Fuzzy Logic ersetzt. Gegebenenfalls werden zur
Unterstützung der Auswertung der Meßergebnisse auch neuronale Netze eingesetzt.
Die vorliegende Erfindung reduziert die Nachteile des Standes der Technik erheblich
indem die Datenvorverarbeitung stark eingeschränkt bzw. völlig eliminiert wird und die
vom Meßwertaufnehmer gelieferten Meßwerte objektabhängig nahezu direkt an die
Auswerteeinheit mit Mitteln der Fuzzy Logic weitergegeben werden.
Die vorstehenden Aufgaben werden mit der Anordnung durch die Merkmale der
Ansprüche 1 bis 4 gelöst.
Die vorstehenden Aufgaben werden in dem Verfahren erfindungsgemäß durch die
Merkmale der Ansprüche 8 bis 12 gelöst.
Die beispielsweise bei einer Streulichtmessung anfallenden Daten werden nach einer
einfachen Vorverarbeitung einer Auswerteeinheit zugeführt, die auf Elementen der
Fuzzy Logic basiert. In dieser Einheit werden zunächst die für die Problemstellung
wesentlichen Informationen auf direktem Weg aus den Meßdaten exzerpiert und in
Form von linguistischen Variablen abgelegt. Diese werden mit Hilfe einer auf die
Problemstellung zugeschnittenen Inferenzmaschine ausgewertet und anschließend in
Form von linguistischen Variablen ausgegeben. Falls es erforderlich ist, können die
Ergebnisvariablen auf einfache Weise defuzzifiziert werden und damit als scharfe
Ausgangswerte, beispielsweise für Regelungszwecke, zur Verfügung gestellt werden.
Die Verarbeitung von Daten mit beispielsweise nicht a priori bekannter Struktur kann
durch eine Modifikation innerhalb der Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic
unterstützt werden. Hierzu können im Bedarfsfalle auch neuronale Netze eingesetzt
werden.
Durch Verwendung von Elementen der Fuzzy Logic kann somit der zeitliche und
apparative Aufwand zur Auswertung der aus der Messung gewonnenen Daten
erheblich gesenkt werden. Durch die Kostenreduzierung und die gute Handhabbarkeit
wird das Prinzip der Streulichtmessung zur Charakterisierung von Oberflächen und
oberflächennahen Regionen sowie zur Charakterisierung von Inhomogenitäten im
Volumen transparenter Stoffe für eine gewerbliche Anwendung erschlossen.
Die Anordnung und das Verfahren zur Charakterisierung von Oberflächen und zur
Charakterisierung und Klassifizierung von Oberflächendefekten und oberflächennahen
Defekten sowie von Inhomogenitäten im Volumen transparenter Medien umfassen
einen Detektor, der vom zu vermessenden Objekt ausgehende, vorzugsweise optische
Signale auffängt, eine Einrichtung zur Vorverarbeitung der aufgefangenen Signale,
eine Auswerteeinheit, in der die vorverarbeiteten Signale unter Verwendung von
Elementen der Fuzzy Logic sowie ggf. neuronaler Netze ausgewertet werden sowie
Einheiten zur Darstellung und Speicherung der Meßwerte in vorverarbeiteter und/oder
ausgewerteter Form. Die Anordnung kann weiterhin eine Steuer-/Regeleinheit
enthalten, mit deren Hilfe die ausgewerteten Signale in Steuer-/Regelsignale
umgesetzt werden, die einen mit der Messung gleichzeitig ablaufenden Prozeß
beeinflussen.
Die Erfindung wird im folgenden näher beschrieben. Zur Beschreibung wird anhand
von Figuren vorgegangen. Es zeigt
Fig. 1 Meßanordnung und Datenfluß,
Fig. 2 Beleuchtungseinheit und Empfängereinheit mit Meßdatenvorverarbeitung,
Fig. 3 Beispieldaten,
Fig. 4 Beispiel für unscharfe Variable und Regelwerk,
Fig. 5 Anordnung für Untersuchung von Volumeneigenschaften transparenter
Medien.
Die Anordnung besteht zunächst aus fünf Hauptbaugruppen. Das sind entsprechend
Fig. 1 der Meßwertaufnehmer (2) zur Aufnahme der vom Meßobjekt (1) ausgehenden
Signale (Objektdaten OD), die Meßwertvorverarbeitung (3), die Auswerteeinheit mit
Elementen der Fuzzy Logic (4), die Einheit zur Meßwertdarstellung und
Meßwertspeicherung (5) und die Steuer-/Regeleinheit (6) zur Beeinflussung von
gleichzeitig mit der Messung ablaufenden Prozessen.
Die vom Meßobjekt (1) kommenden Objektdaten (OD), vorwiegend
Streulichtverteilungen, werden vom Meßwertaufnehmer (2) aufgenommen. Dabei
werden diese Objektdaten (OD) entweder direkt vom Meßwertaufnehmer (2)
aufgenommen oder diesem über eine konventionelle Optik (Linsen, Objektive), oder
über Lichtwellenleiter oder eine integrierte Optik (entsprechend DE 41 39 641 A1) oder
eine Kombination der vorgenannten Komponenten zugeleitet. Der Meßwertaufnehmer
(2) besteht aus mindestens einem optischen Empfänger (CCD-Elemente, Fotodioden
Fotodiodenarrays oder SEVs) und ist so gestaltet, daß die Streulichtverteilung im
gesamten Halbraum ggf. mit Ausnahme schmaler Bereiche um den einfallenden
Laserstrahl und direkt über der Meßobjektoberfläche bei einer Messung oder im
Verlaufe eines Meßzyklusses winkelaufgelöst oder teilintegriert sowie ggf. azimutal
aufgelöst aufgenommen werden kann. Der Meßwertaufnehmer kann daher so gestaltet
sein, daß Sensoren um den Laserstrahl drehbar angeordnet sind, oder daß
Empfängerarrays azimutal angeordnet sind.
Die Abtastung einer Oberfläche wird über eine Verschiebung des Meßobjektes
realisiert (siehe Fig. 2).
Bei der Untersuchung von Volumeneigenschaften transparenter Medien kann ebenfalls
die Anordnung nach Fig. 2 angewendet werden. Weiterhin kann eine Anordnung mit
Durchlichtbeleuchtung nach Fig. 5 verwendet werden. Der Laser ist unter dem
Meßobjekt 1 angeordnet und der Empfänger 2 ist über dem Meßobjekt 1 angeordnet.
Das hat den Vorteil, daß ansonsten nicht detektierbare Streulichtanteile gemessen
werden und der Informationsgehalt des Streulichtes somit größer ist.
Nach Weiterleitung der Meßwerte (M) an die Meßwertvorverarbeitung (3) werden diese
einer Vorverarbeitung unterzogen. Diese kann eine einfache Filterung, teilweise
Integration, Mittelung oder ähnliche Operationen enthalten. Diese Operationen werden
teilweise über die Hardware und teilweise über die Software in der
Meßwertvorverarbeitung (3) realisiert. Komplexe mathematische Algorithmen werden in
der Meßwertvorverarbeitung (3) nicht realisiert.
Die Meßwerte (M) oder die vorverarbeiteten Meßwerte (MV) werden einer
Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) zugeführt, in der die in den
Meßwerten (M) oder vorverarbeiteten Meßwerten (MV) unmittelbar enthaltenen
Informationen fuzzifiziert werden. Dazu werden je nach Problemstellung verschiedene
linguistische Variable mit den ihnen zugeordneten Fuzzy Sets definiert. Diese
linguistischen Variablen werden miteinander über eine Inferenzmaschine verknüpft, die
ein Regelwerk sowie Vorschriften zur Auswertung der Regeln enthält. In einem ersten
Schritt der Meßdatenauswertung werden die Daten den Sets der linguistischen
Variablen zugeordnet und entsprechend dem Regelwerk verknüpft. Die daraus
entstehenden Einzelkompatibilitäten werden für jede Regel aggregiert (z. B. mit dem
Min-Operator). Daraus werden über die Inferenz (z. B. Fuzzy-UND) die
Einzelergebnisse ermittelt, die zum Schluß über einen geeigneten
Akkumulationsoperator (z. B. Max-Operator) zum Gesamtergebnis zusammengefaßt
werden. Es entsteht als Ergebnis (E) zunächst eine gewichtete Vereinigung von Fuzzy
Sets der linguistischen Ergebnisvariablen. Aus dieser wird bei Bedarf durch eine
geeignete Methode der Defuzzifizierung (beispielsweise Schwerpunktmethode) ein
scharfer Ausgangswert gewonnen, der das Ergebnis (E) ersetzen kann.
Die Meßergebnisse (E) werden einer Einheit zur Meßwertdarstellung und
Meßwertspeicherung (5) zugeführt.
Diese Einheit (5) ist so ausgelegt, daß die Meßwerte sowohl vor (M) als auch nach der
Vorverarbeitung (MV) vorzugsweise grafisch dargestellt werden und in Dateien
abgelegt werden können. Weiterhin können auch die aus den vorverarbeiteten
Meßwerte (MV) abgeleiteten Meßergebnisse (E) vorwiegend grafisch dargestellt und in
Dateien gespeichert werden.
Die Einheit (6) zur Steuerung/Regelung von gleichzeitig mit der Messung ablaufenden
Prozessen ist optional. In ihr werden die scharfen Meßergebnisse der Auswerteeinheit
mit Elementen der Fuzzy Logic (4) zur Steuerung/Regelung des Meßprozesses selbst
(beispielsweise Sensornachführung) oder von Prozessen, die das zu untersuchende
Objekt beeinflussen (vorzugsweise Beschichtungsverfahren, bei denen die
aufgebrachte Schicht das zu untersuchende Objekt darstellt und die hinsichtlich ihrer
Effizienz gesteuert werden sollen), verwendet.
Die konkrete Art der Steuerung/Regelung ist von der speziellen Problemstellung
abhängig. Weiterhin kann über die Steuer-/Regeleinheit (6) auf die Auswerteeinheit mit
Elementen der Fuzzy Logic (4) Einfluß genommen werden. Dabei werden vor
zugsweise einstellbare Operatoren (Fuzzy-UND, Gamma-Operator u. a. m.)
nachgeregelt. Zur Unterstützung der damit bezweckten Lernfähigkeit der
Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) können innerhalb dieser Einheit
auch neuronale Netze eingesetzt werden, mit deren Hilfe beispielsweise neue
Datenstrukturen eingelernt werden können.
Im folgenden wird näher nur auf die Funktionsweise der Auswerteeinheit (4) mit
Elementen der Fuzzy Logic eingegangen. Es wird vorausgesetzt, daß die Meßwerte
(M) bzw. die vorverarbeiteten Meßwerte (MV) in geeignet aufbereiteter Form vorliegen.
Ist dies nicht der Fall, so können der eigentlichen Auswertung Verfahren vorgeschaltet
werden, die softwaremäßig realisiert werden. Im vorliegenden Fall könnte das eine
Logarithmierung der vorverarbeiteten Meßwerte sein.
Die auszuwertenden Meßdaten stammen im Beispiel aus Streulichtmessungen an
glatten Oberflächen mit Defekten. Diese Defekte sollen anhand der
Streulichtverteilungen charakterisiert werden. Die entsprechenden Kurven sind
beispielhaft in Fig. 3 dargestellt (normierte Intensität Φ über dem Streuwinkel ⌀).
Die Unterschiede zwischen den Kurven sind zwar signifikant, jedoch numerisch nicht
einfach zu fassen. Daher werden wesentliche Eigenschaften der Kurven in unscharfe
Variable gefaßt, die über ein Regelwerk verknüpft werden. Variable und Regelwerk
sind in Fig. 4 dargestellt, wobei µ die Zugehörigkeitsfunktion ist.
Sowohl die Variablen als auch das Regelwerk sind im Einzelfall den speziellen
Erfordernissen anzupassen. Hier genügt eine Definition von je drei Dreiecksets pro
Variable und eine einfache Verknüpfung über den Minimum-Operator. Als Inferenz-
Methode kann die Max-Min-Inferenz angewendet werden. Eine Defuzzifizierung ist
nicht erforderlich, da es sich um ein reines Klassifizierungsproblem handelt. Weiterhin
ist kein Hinzufügen neuer Datenstrukturen während des Meßprozesses erforderlich,
wodurch auf den Einsatz einstellbarer Operatoren oder neuronaler Netze in diesem
Beispiel verzichtet werden kann.
Bezugszeichenliste
1 Meßobjekt
2 Meßwertaufnehmer
3 Meßwertvorverarbeitung
4 Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic
5 Einheit zur Meßwertdarstellung und Meßwertspeicherung
6 Steuer-/Regeleinheit
OD Objektdaten
M Meßwerte
MV vorverarbeitete Meßwerte
E Meßergebnisse
ST Steuersignale
Φ relative Intensität
⌀ Winkel
µ Zugehörigkeitsfunktion.
2 Meßwertaufnehmer
3 Meßwertvorverarbeitung
4 Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic
5 Einheit zur Meßwertdarstellung und Meßwertspeicherung
6 Steuer-/Regeleinheit
OD Objektdaten
M Meßwerte
MV vorverarbeitete Meßwerte
E Meßergebnisse
ST Steuersignale
Φ relative Intensität
⌀ Winkel
µ Zugehörigkeitsfunktion.
Claims (17)
1. Anordnung zur Charakterisierung von Oberflächen und zur Charakterisierung und
Klassifizierung von Oberflächendefekten und oberflächennahen Defekten sowie
von Inhomogenitäten im Volumen transparenter Medien, bestehend aus einem
Meßobjekt (1), einem Meßwertaufnehmer (2), einer Einheit zur Meßwertdarstellung
und Meßwertspeicherung (5) sowie vorzugsweise einer Meßwertvorverarbeitung
(3) und vorzugsweise einer Steuer- und/oder Regeleinheit (6),
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Meßwertaufnehmer (2) mit einer Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) verbunden ist und
die Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) mit der Einheit zur Meßwertdarstellung und Meßwertspeicherung (5) verbunden ist.
ein Meßwertaufnehmer (2) mit einer Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) verbunden ist und
die Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) mit der Einheit zur Meßwertdarstellung und Meßwertspeicherung (5) verbunden ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) mit einer
Steuer-/Regeleinheit (6) verbunden ist und
die Steuer-/Regeleinheit (6) mit Steuereingängen des Meßobjektes (1) verbunden
ist, wobei vorzugsweise eine Einheit zur Meßwertdarstellung und
Meßwertspeicherung zwischen geschaltet ist
und/oder die Steuer-/Regeleinheit (6) zusätzlich wahlweise mit Steuereingängen
des Meßwertaufnehmers (2) und/oder der Auswerteeinheit mit Elementen der
Fuzzy Logic (4) verbunden sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Ausgang des Meßwertaufnehmers (2) und/oder ein Ausgang der
Meßwertvorverarbeitung (3) mit Eingängen der Einheit zur Meßwertdarstellung und
Meßwertspeicherung verbunden sind.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) neuronale Netze zum
Zwecke der Realisierung einer gewissen Lernfähigkeit der Anordnung enthalten
sind.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Meßwertaufnehmer (2) eine vorzugsweise winkel- und/oder azimutal
auflösende Streulichtmeßanordnung oder eine andere, vorzugsweise
berührungslos arbeitende, oberflächenabtastende Einrichtung, beispielsweise ein
optisches Profilometer oder eine interferenzoptische Vorrichtung oder mindestens
eine CCD-Matrixkamera zum Einsatz kommt.
6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Meßobjekt (1) ein transparentes Medium ist, dessen Volumen auf
Inhomogenitäten untersuchbar ist, wobei die Lichtquelle (Laser) auf eines Seite
des Meßobjektes (1) und der Meßwertaufnehmer (2) vorzugsweise auf der
gegenüberliegenden Seite des Meßobjektes angeordnet sind oder der
Meßwertaufnehmer (2) so ausgebildet ist, daß einen Winkelbereich bis 360 Grad
um das Meßobjekt (1) herum erfaßbar ist.
7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßanordnung Bestandteil einer in-process-Steuerung/-Regelung von
Beschichtungsanlagen, beispielsweise Anlagen zum thermischen Spritzen,
und/oder von Anlagen zur automatisierten Oberflächenkontrolle und/oder
Sortierung von beschichteten und/oder unbeschichteten Materialoberflächen ist.
8. Verfahren zur Charakterisierung von Oberflächen und zur Charakterisierung und
Klassifizierung von Oberflächendefekten und oberflächennahen Defekten sowie
von Inhomogenitäten im Volumen transparenter Medien, bei dem Objektdaten (OD)
von einem Meßwertaufnehmer (2) registriert und vorzugsweise die Meßwerte (M)
einer Meßwertvorverarbeitung (3) zugeführt werden und vorverarbeitete Meßwerte
(MV) zur Auswertung zur Verfügung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß
die vorverarbeiteten Meßwerte (MV) einer Auswerteeinheit mit Elementen der
Fuzzy Logic (4) zugeführt werden, die zur Gewinnung von Informationen über die
Oberfläche des Meßobjektes (1) Methoden der Theorie der Fuzzy Logic verwendet,
weiterhin die Meßergebnisse (E) einer Einheit zur Meßwertdarstellung und
Meßwertspeicherung (5) zugeführt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßwerte (M) und/oder vorverarbeitete Meßwerte (MV) der Einheit zur
Meßwertdarstellung und Meßwertspeicherung (5) zugeführt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßergebnisse (E) einer Steuer-/Regeleinheit (6) zugeführt werden und
Steuersignale (ST) von der Steuer-/Regeleinheit (6) Steuereingängen des
Meßobjektes (1) zugeführt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuersignale (ST) von der Steuer-/Regeleinheit (6) den Steuereingängen des
Meßwertaufnehmers (2) und/oder der Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy
Logic (4) zugeführt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Auswerteeinheit mit Elementen der Fuzzy Logic (4) neuronale Netze
enthalten sind, mit deren Hilfe eine gewisse Lernfähigkeit des Verfahrens realisiert
wird.
13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßwerte (M) aus vorzugsweise winkel- und/oder azimutal aufgelösten
Streulichtmessungen oder aus anderen, vorzugsweise berührungslos arbeitenden,
oberflächenabtastenden Verfahren, beispielsweise optisch-profilometrischen
Verfahren oder interferenzoptischen Verfahren oder der Bildaufnahme mit einer
CCD-Matrixkamera, gewonnen werden.
14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Oberfläche des Meßobjektes (1) und/oder seine oberflächennahen Regionen
abgetastet werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rauheit der Oberfläche und/oder Oberflächendefekte und/oder
oberflächennahe Defekte im Bereich von etwa 1 nm bis 1 mm, beispielsweise
Kratzer, Risse, Punktdefekte, Poren, ermittelt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
Strukturmerkmale im Volumen transparenter Medien (beispielsweise
Schwebeteilchen in Flüssigkeiten, Poren und Lunker im Glas) abgetastet werden.
17. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die aus den Meßergebnissen (E) gewonnenen Steuer-/Regelsignale (ST) zur in
process-Steuerung/-Regelung von Beschichtungsanlagen, beispielsweise Anlagen
zum thermischen Spritzen und/oder zur automatisierten Oberflächenkontrolle
und/oder Sortierung von beschichteten und/oder unbeschichteten
Materialoberflächen genutzt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4415004A DE4415004A1 (de) | 1993-04-30 | 1994-04-29 | Anordnung und Verfahren zur Charakterisierung von Oberflächen und zur Charakterisierung und Klassifizierung von Oberflächendefekten und oberflächennahen Defekten sowie von Inhomogenitäten im Volumen transparenter Medien |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4314825 | 1993-04-30 | ||
DE4415004A DE4415004A1 (de) | 1993-04-30 | 1994-04-29 | Anordnung und Verfahren zur Charakterisierung von Oberflächen und zur Charakterisierung und Klassifizierung von Oberflächendefekten und oberflächennahen Defekten sowie von Inhomogenitäten im Volumen transparenter Medien |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4415004A1 true DE4415004A1 (de) | 1994-11-03 |
Family
ID=6487216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4415004A Withdrawn DE4415004A1 (de) | 1993-04-30 | 1994-04-29 | Anordnung und Verfahren zur Charakterisierung von Oberflächen und zur Charakterisierung und Klassifizierung von Oberflächendefekten und oberflächennahen Defekten sowie von Inhomogenitäten im Volumen transparenter Medien |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4415004A1 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1994-04-29 DE DE4415004A patent/DE4415004A1/de not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
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8130 | Withdrawal |