DE102010053759A1

DE102010053759A1 - Method for automatically checking periodic structures of e.g. twisted wire, involves providing image area larger such that periods of structures of commodities are detected, and determining parameters of commodities by evaluation unit

Info

Publication number: DE102010053759A1
Application number: DE201010053759
Authority: DE
Inventors: Dr. Nold Stefan
Original assignee: Soft Control Automatisierungstechnik GmbH
Current assignee: Soft Control Automatisierungstechnik GmbH
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2012-06-14
Also published as: DE102010053759A8

Abstract

The method involves detecting a small image section (5) of web-like commodities (1) of a camera (2) i.e. line camera, with high frequency. An evaluation unit (8) integrated or separated into/from the camera is evaluated such that the camera triggers recording of a measuring camera (3) while achieving determined phase position of the commodities relative to the image section. An image area (6) is provided larger such that periods of the periodic structures of the commodities are detected. Parameters such as amplitudes and wavelengths of commodities are determined by another evaluation unit (4).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vollautomatische Kontrolle mit Kameras zur Sicherung der Produktqualität ist heute Stand der Technik. Hierbei handelt es sich entweder um einzelne Objekte, die auf einer Fördereinrichtung an einer oder mehrere Kameras vorbei geführt werden oder um fortlaufende Bahnware, die kontinuierlich kontrolliert werden muss. Im ersten Fall triggert das fahrende Objekt über eine Lichtschranke oder ähnliches eine Kamera, so dass man pro Objekt ein Bild erhält. Im zweiten Fall erfolgt die Kontrolle meist über eine Zeilenkamera. Hierbei wird für kleine konstante Wegintervalle, die die Bahnware zurücklegt, jeweils ein Puls ausgelöst um eine Bildzeile quer zur Bewegungsrichtung zu erfassen. So erhält man ein lückenloses Abbild.The fully automatic control with cameras to ensure product quality is state of the art today. These are either individual objects that are guided past one or more cameras on a conveyor or continuous web material that has to be continuously monitored. In the first case, the moving object triggers a camera via a light barrier or the like, so that one image per object is obtained. In the second case, the control is usually done via a line scan camera. In each case, a pulse is triggered for small, constant path intervals traveled by the web material in order to capture a picture line transversely to the direction of movement. So you get a complete picture.

Bei der Kontrolle aufeinanderfolgender Objekte gibt es verschiedene Möglichkeiten, den separaten Trigger zu ersetzen: Zum einen kann man eine Aufnahme des gesamten Kamerabildes auslösen, indem man eine Teilmenge der Sensorelemente mit sehr hoher Frequenz erfasst, auswertet und zu dem Zeitpunkt, zu dem das Objekt ins Bild kommt, eine Komplettaufnahme macht. Durch die CMOS-Technologie ist dies technisch machbar, vgl. DE 10119498 .When controlling successive objects, there are various ways to replace the separate trigger: First, you can trigger a recording of the entire camera image by a subset of the sensor elements with very high frequency recorded, evaluated and at the time when the object into Picture comes, makes a complete shot. This is technically feasible with CMOS technology, cf. DE 10119498 ,

Bei scheibenförmigen Objekte, die dicht hintereinander auf einem Förderband liegen, ist es schwierig, pro Objekt einen Trigger zu erzeugen. Deshalb wird in DE 10 2009 040 649 vorgeschlagen, fortlaufend digitale Bildaufnahmen zu machen. Die Kanten, die sich zwischen den hintereinanderliegenden Objekten ausbilden, werden mit einer hardware-basiereten Bildverarbeitungseinheit, z. B. einem FPGA, erkannt und lösen dann das Gesamtbild aus.With disk-shaped objects lying close together on a conveyor belt, it is difficult to generate a trigger for each object. That is why in DE 10 2009 040 649 proposed to continuously take digital pictures. The edges that form between the successive objects are compared with a hardware-based image processing unit, eg. As an FPGA, and then trigger the overall picture.

Um periodische Bewegungen zu analysieren, gibt es seit langem das Stroboskop. Hierbei wird ein sich bewegendes Objekt immer in der gleichen Phasenlage blitzartig beleuchtet. So entsteht für den Betrachter ein stehendes Bild. So können langsame Bewegungen, die einer schnellen Bewegung überlagert sind, sichtbar gemacht werden. In DE 100 17 162 wird vorgeschlagen, zur Analyse der Bewegung von Stimmlippen (Larynx-Diagnostik), anstelle eines Stroboskops ein Dauerlicht zu verwenden und über einen Bildsensor die Phasenlage der Stimmlippen zu ermitteln und die Bildinhalte bei konstanter Phasenlage aufzusummieren.To analyze periodic movements, there has long been the stroboscope. In this case, a moving object is always illuminated in the same phase position in a flash. This creates a standing image for the viewer. This makes slow movements, which are superimposed on a fast movement, visible. In DE 100 17 162 For the analysis of the movement of vocal folds (laryngeal diagnostics), it is proposed to use a continuous light instead of a stroboscope and to determine the phase position of the vocal folds by means of an image sensor and to sum up the image contents at a constant phase position.

In DE 10 2006 000 946 wird ein Verfahren vorgeschlagen, mit der feine periodische Strukturen, die in der Größenordnung des Bildsensors liegen, erfasst und ausgewertet werden können.In DE 10 2006 000 946 a method is proposed, with the fine periodic structures that are on the order of the image sensor, can be detected and evaluated.

Beschreibung der AufgabeDescription of the task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, mit dem die Parameter von fortlaufender Ware, welche periodische Strukturen aufweist, so zu erfassen, dass man für jede Periode einen entsprechenden Satz von Parameter, insbesondere Amplitude und Wellenlänge, erhält. Die sonst übliche Verwendung einer Zeilenkamera hat einen entscheidenden Nachteil, wenn die Wellenlänge mit hoher Genauigkeit ermittelt werden soll. Um ein massstabsgetreues Bild zu erhalten, muss die Zeilenkamera mit einem Geber getriggert werden, der synchron zur Bewegung der Ware Triggersignale auslöst. Ein eventueller Schlupf zwischen der Bewegung der Ware und der Bewegung, die die Zeilenkamera, triggert führt zu einer Verfälschung des Messergebnisses für die Wellenlänge. Wenn die Gefahr eines Schlupfes besteht, ist die Zeilenkamera unbrauchbar. Die Verwendung eines Initiators scheidet ebenfalls aus, wenn die Objektgeometrie hierfür zu ungünstig ist, wie dies zum Beispiel bei Seilen oder verdrillten Drähten der Fall ist.The invention has for its object to find a method by which the parameters of continuous product, which has periodic structures to capture so that for each period receives a corresponding set of parameters, in particular amplitude and wavelength. The usual use of a line camera has a decisive disadvantage when the wavelength is to be determined with high accuracy. In order to obtain a true-to-scale image, the line scan camera must be triggered with a sensor which triggers trigger signals synchronously with the movement of the goods. A possible slip between the movement of the goods and the movement, which triggers the line scan camera, leads to a falsification of the measurement result for the wavelength. If there is a risk of slippage, the line scan camera is unusable. The use of an initiator is also eliminated if the object geometry is too unfavorable for this purpose, as is the case, for example, with ropes or twisted wires.

Kameras, die nach dem in DE 10 2006 000 946 beschriebenen Verfahren arbeiten, sind am Markt erhältlich. Diese sind jedoch so implementiert, dass der Trigger für das Vollbild dann ausgelöst wird, wenn sich die Bilddaten in einem kleinen Bildausschnitt des Gesamtbildes über ein einstellbares Maß hinaus ändern. Das Verfahren funktioniert somit sehr gut, wenn sich ein bewegtes Objekt in das Blickfeld der Kamera hineinbewegt. In der vorliegenden Anwendung geht es aber um fortlaufende Ware, die sich kontinuierlich bewegt und bei der eine bestimmte Phasenlage detektiert werden soll. Die Bilddaten werden sich somit ständig ändern, so dass dieses Verfahren ebenfalls ausscheidet.Cameras after the in DE 10 2006 000 946 described methods are available on the market. However, these are implemented so that the trigger for the frame is triggered when the image data in a small image section of the overall picture change beyond an adjustable level. The method thus works very well when a moving object moves into the field of view of the camera. In the present application, however, it is about continuous product, which moves continuously and in which a certain phase position is to be detected. The image data will thus change constantly, so that this process also eliminated.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

1 zeigt schematisch die Vorgehensweise des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine erste Kamera (2) mit hoher Frequenz einen im Verhältnis zur Periodendauer der Strukturen kleinen Bildausschnitt (5) erfasst. Hierbei kann es sich auch um einen ein Pixel breiten Streifen quer zur Bewegungsrichtung der fortlaufende Ware (1) handeln. In diesem Fall ist die Kamera (2) eine Zeilenkamera. Das Bild wird dann von einer Auswerteeinheit (8), welche entweder separat angeordnet oder in die Kamera (2) integriert sein kann, in folgender Weise analysiert: Hat die Ware (1) eine bestimmten Phasenlage relativ zum Bildausschnitt (5) erreicht, löst die Auswerteeinheit (8) einen Triggerpuls für eine zweite höher auflösende Messkamera (3) aus. Bewegt sich die Ware (1) kontinuierlich fort, entsteht eine Folge von Triggerpulsen. Von der Kamera (3) wird dann eine Sequenz von Bildern (6) aufgenommenen, die alle in etwa gleiche Phasenlage haben. Die Bildausschnitte (6) sind so gewählt, dass sie eine oder mehrere Perioden der Strukturen der Ware (1) vollständig erfassen. 1 shows schematically the procedure of the method according to the invention. The object is achieved according to the invention in that a first camera ( 2 ) with high frequency in relation to the period of the structures small image detail ( 5 ) detected. This may also be a one pixel wide strip transverse to the direction of movement of the continuous product ( 1 ) act. In this case, the camera ( 2 ) a line camera. The image is then processed by an evaluation unit ( 8th ), which are either arranged separately or in the camera ( 2 ) can be integrated, analyzed in the following way: Has the goods ( 1 ) a certain phase position relative to the image section ( 5 ), the evaluation unit ( 8th ) a trigger pulse for a second higher-resolution measuring camera ( 3 ) out. If the goods are moving ( 1 ), a series of trigger pulses is generated. From the camera ( 3 ), a sequence of images ( 6 ), all in about have the same phase position. The image excerpts ( 6 ) are chosen so that they correspond to one or more periods of the structures of the goods ( 1 ) completely capture.

Wenn der Bildbereich (6) so gewählt ist, dass er etwas mehr als N Perioden enthält und die Auswerteeinheit (8) bei jedem N-ten Phasendurchgang einen Trigger auslöst, kann die Auswerteeinheit (4), die an die Kamera (3) angeschlossen ist, die Parameter für alle Perioden lückenlos ermitteln ohne dass eine Periode doppelt erfasst wird. Es ergibt sich so eine 100%-Kontrolle der Ware (1). Die Parameter können auf der Auswerteeinheit gespeichert und später zur Qualitätskontrolle oder zur Angabe von Produkteigenschaften verwendet werden.If the image area ( 6 ) is chosen so that it contains a little more than N periods and the evaluation unit ( 8th ) triggers a trigger every Nth phase passage, the evaluation unit ( 4 ), which are connected to the camera ( 3 ), determine the parameters for all periods without a gap being recorded twice. This results in a 100% inspection of the goods ( 1 ). The parameters can be stored on the evaluation unit and later used for quality control or to indicate product properties.

Zeigt sich die periodische Struktur nur in einer Ebene, muss die Kamera (2), die den Trigger auslöst, leicht schräg zur Messkamera (3) angeordnet sein, siehe 1. Zeigt sich die periodische Struktur jedoch nach allen Seiten senkrecht zur Transportrichtung, wie zum Beispiel bei einem Seil oder bei verdrillten Drähten (9), kann die Kamera (2) auch um 90° versetzt zur Messkamera (3) angeordnet werden, siehe 2. Dadurch ist es möglich, die Höhenlage der Ware (1) relativ zu einer festen Markierung (7) zu ermitteln. Dies ist dann interessant, wenn aufgrund hoher Geschwindigkeiten und der dadurch erforderlichen sehr kurzen Belichtungszeiten telezentrische Objektive nicht lichtstark genug sind und demzufolge herkömmliche entozentrische Objektive eingesetzt werden müssen. Bei diesen Objektiven hängt der Abbildungsmaßstab vom Abstand der Kamera zum Objekt ab. Variiert dieser Abstand infolge von Vibrationen, wirkt sich dies nachteilig auf die Messgenauigkeit aus. Die von der Kamera (3) ermittelte Höhenlage kann dazu genutzt werden, den Abbildungsmaßstab der Messkamera (2) zu ermitteln. Auf diese Weise kann der bei entozentrischen Objektiven auftretende Messfehler, der durch Änderungen im Abstand zwischen Objektiv und Kamera hervorgerufen wird, eliminiert werden.If the periodic structure only appears in one plane, the camera ( 2 ), which triggers the trigger, slightly oblique to the measuring camera ( 3 ), see 1 , However, if the periodic structure is perpendicular to the transport direction on all sides, as in the case of a rope or twisted wires ( 9 ), the camera ( 2 ) also offset by 90 ° to the measuring camera ( 3 ), see 2 , This makes it possible to determine the altitude of the goods ( 1 ) relative to a fixed mark ( 7 ) to investigate. This is interesting when due to high speeds and the resulting very short exposure times telecentric lenses are not bright enough and therefore conventional entocentric lenses must be used. With these lenses, the magnification depends on the distance of the camera to the object. If this distance varies as a result of vibrations, this has a disadvantageous effect on the measuring accuracy. The from the camera ( 3 ) determined altitude can be used to the magnification of the measuring camera ( 2 ) to investigate. In this way, the measurement error occurring in entocentric lenses, which is caused by changes in the distance between the lens and the camera, can be eliminated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10119498 [0002]
DE 102009040649 [0003]
DE 10017162 [0004]
DE 102006000946 [0005, 0007]

Claims

Method for automatically checking periodic structures on a continuous product moving in a direction T in the form of a web ( 1 ) ( 9 ), characterized in that a small image section ( 5 ) the goods ( 1 ) 9 ) from a camera ( 2 ) is detected at high frequency and transmitted by either the camera ( 2 ) integrated or separate evaluation unit ( 8th ) is evaluated in such a way that, when a certain phase of the product ( 1 ) 9 ) relative to the image section ( 5 ) recording a second camera ( 3 ) whose image area ( 6 ) is so large that one or more periods of the periodic structure of the product ( 1 ) 9 ) and their parameters such as amplitude and wavelength from a further evaluation unit ( 4 ) can be determined.

Method according to claim 1, characterized in that the periodic structures of the goods ( 9 ) are visible in all viewing directions perpendicular to the transport direction T and the camera ( 2 ) offset by 90 ° to the camera ( 3 ) is arranged, so that in their field of view, the passing goods ( 9 ) and a fixed marking ( 7 ) above or below the goods ( 9 ) is arranged.

Method according to claim 2, characterized in that the camera ( 2 ) the altitude of the goods ( 9 ) to the mark ( 7 ) and this information of the evaluation unit ( 4 ) transmitted.

Method according to claim 3, characterized in that the camera ( 3 ) is equipped with a conventional entocentric lens and that of the camera ( 2 ) determined altitude of the goods ( 9 ) is used to continuously determine the magnification, which of the evaluation unit ( 4 ) is used to convert the period parameters obtained in pixel measurements, such as wavelength or amplitude, into physical length measures such as, for example, millimeters.

Method according to claim 1, characterized in that with simultaneous detection of N periods by camera ( 3 ) the camera ( 2 ) triggers a trigger signal every Nth phase passage so that the evaluation unit ( 4 ) can determine the parameters of each individual period so that the goods ( 1 ) 9 ) is controlled completely and a set of parameters is determined for each periodic structure.

A method according to claim 1, characterized in that the determined parameters on the evaluation unit ( 4 ) so that they can be checked afterwards.

Method according to Claim 1, characterized in that the evaluation unit ( 4 ) into the camera ( 3 ) is integrated.

Method according to Claim 1, characterized in that the camera ( 2 ) is a line scan camera.