AT513560A1 - Device for the examination of surfaces of metal sheets - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung (1) zur Untersuchung von Oberflächen (2) von Metallblechen (3),wobei die Vorrichtung eine Lichtfeldkamera (4) mit zumindest einem Bildsensor (5) und zumindest einem vor dem Bildsensor (5) angeordneten Gitter (6) aus Mikro linsen (7, 8, 9) aufweist, wobei von einer zu untersuchenden Oberfläche (2) aus betrachtet vor dem Bildsensor (5) und dem Gitter (6) aus Mikrolinsen (7, 8, 9) zu mindest eine Vergrößerungsoptik (10) angeordnet ist, die ein vergrößertes Bild eines Oberflächenabschnittes (17) der zu untersuchenden Oberfläche (2) erzeugt, welches von den Mikrolinsen (7, 8,9) auf den Bildsensor (5) abgebildet wird.A device (1) for inspecting surfaces (2) of metal sheets (3), the apparatus comprising a light field camera (4) with at least one image sensor (5) and at least one grid (6) of micro lenses arranged in front of the image sensor (5) (7, 8, 9), wherein viewed from a surface to be examined (2) in front of the image sensor (5) and the grating (6) of microlenses (7, 8, 9) to at least one magnification optics (10) is arranged , which produces an enlarged image of a surface portion (17) of the surface (2) to be examined, which is imaged by the microlenses (7, 8, 9) on the image sensor (5).
Description
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Untersuchen von Oberflächen von Metallblechen.The invention relates to a device for inspecting surfaces of metal sheets.
Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Untersuchen von Oberflächen von Metallblechen.Furthermore, the invention relates to a method for examining surfaces of metal sheets.
Bei Metallblechen, beispielsweise Prozess- oder Transportbänder, Pressblechen etc., kann, abhängig von den Prozessen, in welchen sie zum Einsatz kommen, die Güte der Oberfläche von großer Bedeutung sein. Im Rahmen einer Qualitätskontrolle wird daher üblicherweise die Oberfläche eines Metallbleches überprüft. Die Untersuchung von Oberflächen von Metallblechen erfolgt herkömmlicherweise in Form einer Sichtkontrolle. Hierbei wird die Oberfläche eines Bandes von einer Person auf Beschädigungen überprüft. Nachteilig an dieser Vorgangsweise ist, dass sie sehr zeitaufwendig und kostspielig ist.For metal sheets, such as process or conveyor belts, press plates, etc., depending on the processes in which they are used, the quality of the surface may be of great importance. As part of a quality control, therefore, usually the surface of a metal sheet is checked. The examination of surfaces of metal sheets is conventionally in the form of a visual inspection. Here, the surface of a tape is checked by a person for damage. The disadvantage of this procedure is that it is very time consuming and expensive.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, den Vorgang der Überprüfung zu Vereinfachen.It is therefore an object of the invention to simplify the process of verification.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Lichtfeldkamera mit zumindest einem Bildsensor und zumindest einem vor dem Bildsensor angeordneten Gitter aus Mikrolinsen aufweist, wobei von einer zu untersuchenden Oberfläche aus betrachtet vor dem Bildsensor und dem Gitter aus Mikrolinsen zumindest eine Vergrößerungsoptik angeordnet ist, die ein vergrößertes Bild eines Oberflächenabschnittes der zu untersuchenden Oberfläche erzeugt, welches von den Mikrolinsen auf den Bildsensor abgebildet wird. 2/19 N2012/21100 2This object is achieved with a device of the type mentioned in the present invention, that the device comprises a light field camera with at least one image sensor and at least one arranged in front of the image sensor grid of microlenses, viewed from a surface to be examined from before the image sensor and the grid At least one magnifying optical system is arranged, which generates an enlarged image of a surface portion of the surface to be examined, which is imaged by the microlenses on the image sensor. 2/19 N2012 / 21100 2
Lichtfeldkameras, auch plenoptische Kameras genannt, ermöglichen eine dreidimensionale Darstellung von Gegenständen. Derartige Kameras sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus der WO 2010/121637 A1 und der EP 2 244 484 B1, in welchen auch zu berücksichtigenden Parameter bei der Konstruktion derartiger Kameras näher erläutert sind. Das Gitter aus Mikrolinsen kann sich bei der gegenständlichen Erfindung in der Bildebene eines Hauptobjektives bzw. einer Kameralinse der Lichtfeldkamera oder der Vergrößerungsoptik befinden. Allerdings sei an dieser Stelle erwähnt, dass sich grundsätzlich das Gitter aus Mikrolinsen auch vor oder nach einer Bildebene der Vergrößerungsoptik oder einer Kameralinse der Lichtfeldkamera befinden kann. Unter dem Begriff „Bildebene“ wird in diesem Dokument eine Ebene verstanden, in welcher das Bild eines Objektes scharf abgebildet wird. Bei der Bildebene kann es sich auch um eine Zwischenbildebene des optischen Systems handeln. Liegt die Bildebene hinter dem Bildsensor so wird in dem vorliegenden Zusammenhang von einer virtuellen Bildebene gesprochen. Das Gitter aus Mikrolinsen kann von der Vergrößerungsoptik oder der Kameralinse in Richtung des Bildsensors betrachtet insbesondere dann vor der Bildebene der Vergrößerungsoptik oder der Bildebene der Kameralinse liegen, wenn die Bildebene der Vergrößerungsoptik oder der Kameralinse eine virtuelle, hinter dem Bildsensor liegende Bildebene ist. Während hingegen das Gitter aus Mikrolinsen von der Vergrößerungsoptik oder der Kameralinse aus betrachtet hinter der Bildebene der Vergrößerungsoptik oder der Bildebene der Kameralinse angeordnet sein kann, wenn in dieser Bildebene ein reelles Bild dargestellt ist, welches von den Mikrolinsen auf den Bildsensor abgebildet wird.Light field cameras, also called plenoptic cameras, enable a three-dimensional representation of objects. Such cameras are known to the person skilled in the art, for example from WO 2010/121637 A1 and EP 2 244 484 B1, in which parameters to be considered in the construction of such cameras are explained in more detail. In the case of the subject invention, the grating of microlenses can be located in the image plane of a main objective or a camera lens of the light field camera or of the magnification optics. However, it should be mentioned at this point that in principle the grating of microlenses can also be located before or after an image plane of the magnifying optics or of a camera lens of the light field camera. The term "image plane" is understood in this document to mean a plane in which the image of an object is sharply imaged. The image plane may also be an intermediate image plane of the optical system. If the image plane lies behind the image sensor, then in the present context a virtual image plane is spoken. The grating of microlenses can be viewed from the magnifying optics or the camera lens in the direction of the image sensor, in particular in front of the image plane of the magnifying optics or the image plane of the camera lens, if the image plane of the magnifying optics or of the camera lens is a virtual image plane lying behind the image sensor. Whereas, on the other hand, the grating of microlenses viewed from the magnifying optics or the camera lens can be arranged behind the image plane of the magnifying optics or the image plane of the camera lens, if a real image is shown in this image plane, which is imaged by the microlenses on the image sensor.
Zwischen dem Gitter aus Mikrolinsen und dem Bildsensor ist kein weiteres optisches Element vorgesehen, mit der Ausnahme, dass hinter einem ersten Gitter aus Mikrolinsen noch ein weiteres Gitter aus Mikrolinsen oder mehrere Gitter aus Mikrolinsen angeordnet sein kann bzw. können. Durch das Gitter aus Mikrolinsen lässt sich neben den Koordinaten in derx/y Ebene des Bildsensors auch die Richtung eines Lichtstrahles erfassen. Aus den von dem Gitter aus Mikrolinsen gelieferten Winkelkoordinaten und den x/y Koordinaten der auf dem Bildsensor auftreffenden Lichtstrahlen lässt sich ein dreidimensionales Bilde der betrachteten Oberfläche erstellen. 3/19 N2012/21100 3No further optical element is provided between the grating of microlenses and the image sensor, with the exception that behind a first grating of microlenses another grating of microlenses or a plurality of grids of microlenses may or may not be arranged. The grating of microlenses can be used to detect not only the coordinates in the xy / y plane of the image sensor, but also the direction of a light beam. From the angular coordinates provided by the grating of microlenses and the x / y coordinates of the light rays impinging on the image sensor, a three-dimensional image of the viewed surface can be created. 3/19 N2012 / 21100 3
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es somit, ein vergrößertes dreidimensionales Bild eines betrachteten Oberflächenabschnittes herzustellen, welches in weiterer Folge als Grundlage für die Untersuchung herangezogen wird. Die Untersuchung des dreidimensionalen Bildes kann von einer Person in Form einer Sichtkontrolle durchgeführt werden, beispielsweise dann, wenn das dreidimensionale Bild auf einem Bildschirm dargestellt wird. Eine derartige Sichtkontrolle kann aufgrund der vergrößerten dreidimensionalen Darstellung der Oberfläche sehr schnell durchgeführt werden. Das von dem Bildsensor erzeugte digitale Bild kann aber auch automatisiert weiter verarbeitet werden, wodurch der erforderliche Zeitaufwand für die Untersuchung der Oberfläche wesentlich reduziert werden kann.The solution according to the invention thus makes it possible to produce an enlarged three-dimensional image of a viewed surface section, which is subsequently used as a basis for the examination. The examination of the three-dimensional image can be performed by a person in the form of a visual inspection, for example, when the three-dimensional image is displayed on a screen. Such a visual inspection can be carried out very quickly due to the enlarged three-dimensional representation of the surface. However, the digital image generated by the image sensor can also be further processed automatically, as a result of which the time required for the examination of the surface can be substantially reduced.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist es vorgesehen, dass die zumindest eine Vergrößerungsoptik als Mikroskop ausgebildet ist. Durch die Verwendung eines Mikroskops lassen sich auch sehr kleine Fehlstellen in der Oberfläche sehr zuverlässig und schnell erkennen. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass das Mikroskop ein Okular und ein Objektiv aufweist und das Gitter aus Mikrolinsen zwischen dem Okular des Mikroskops und dem Bildsensor angeordnet sind.According to an advantageous variant of the invention, it is provided that the at least one magnification optical system is designed as a microscope. By using a microscope even very small imperfections in the surface can be detected very reliably and quickly. In this case, provision can be made for the microscope to have an eyepiece and a lens and for the microlens grid to be arranged between the eyepiece of the microscope and the image sensor.
Eine weitere bauliche und konstruktive Vereinfachung der Vorrichtung lässt sich dadurch erzielen, dass das Mikroskop ohne Okular ausgeführt ist und ein Objektiv aufweist, wobei das Gitter aus Mikrolinsen zwischen dem Objektiv und dem Bildsensor angeordnet ist. Hierbei kann es gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung vorgesehen sein, dass das Gitter aus Mikrolinsen in einer Bildebene des Objektivs des Mikroskops angeordnet ist.A further structural and constructive simplification of the device can be achieved in that the microscope is designed without eyepiece and has a lens, wherein the grid of microlenses between the lens and the image sensor is arranged. In this case, according to an advantageous variant of the invention, it may be provided that the grid of microlenses is arranged in an image plane of the objective of the microscope.
Um eine gute Beleuchtung des zu untersuchenden Oberflächenabschnittes gewährleisten zu können, kann das Mikroskop als Auflichtmikroskop ausgebildet sein.In order to be able to ensure good illumination of the surface section to be examined, the microscope can be designed as a reflected-light microscope.
Eine bessere Tiefenauflösung des Bildes lässt sich dadurch erzielen, dass das Gitter aus Mikrolinsen zumindest drei Arten von Linsen aufweist, die sich in ihrer Brennweite voneinander unterscheiden. Die Ausführungsform mit Mikrolinsen unterschiedlicher Brennweiten eignet sich insbesondere für eine Anordnung des Git- 4/19 N2012/21100 4 ters aus Mikrolinsen auch vor oder nach einer Zwischenbildebene, in welcher das von den Mikrolinsen auf den Bildsensor abzubildende Bild liegt.A better depth resolution of the image can be achieved in that the grid of microlenses has at least three types of lenses, which differ in their focal length from each other. The embodiment with microlenses of different focal lengths is suitable in particular for an arrangement of the crystal of microlenses also before or after an intermediate image plane in which the image to be imaged by the microlenses onto the image sensor is located.
Eine vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung eine Steuerung aufweist, die mit dem Bildsensor verbunden und dazu eingerichtet ist, aus von dem Bildsensor erzeugten Signalen ein dreidimensionales digitales Bild der Oberfläche eines untersuchten Metallbleches zu erzeugen.An advantageous variant of the invention provides that the device has a control which is connected to the image sensor and is adapted to generate from signals generated by the image sensor a three-dimensional digital image of the surface of a metal sheet being examined.
Eine Automatisierung der Bildauswertung wird dadurch begünstigt, dass die Vorrichtung eine Auswerteeinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, in dem dreidimensionalen Bild auftretende Erhebungen der Oberfläche als Verschmutzungen und Vertiefungen in der Oberfläche als Beschädigungen des Metallbleches zu klassifizieren.An automation of the image evaluation is facilitated by the fact that the device has an evaluation unit which is set up to classify elevations of the surface occurring in the three-dimensional image as soiling and depressions in the surface as damage to the metal sheet.
Die oben genannte Aufgabe wird auch mit einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 verwendet wird, wobei mit der Vorrichtung in einem Aufzeichnungsschritt ein dreidimensionales Bild eines zu untersuchenden Oberflächenabschnittes erstellt und aufgezeichnet wird und in einem darauffolgenden Auswertungsschritt das dreidimensionale Bild hinsichtlich Beschädigungen des untersuchten Oberflächenabschnittes analysiert und ausgewertet wird.The above object is also achieved with a method of the type mentioned above according to the invention in that a device according to one of claims 1 to 9 is used, wherein the device in a recording step, a three-dimensional image of a surface to be examined section is created and recorded and in a subsequent evaluation step, the three-dimensional image is analyzed and evaluated with respect to damage to the surface section examined.
Ein besonders zuverlässiges Erkennen von tatsächlichen Beschädigungen der Oberfläche des Metallbleches lässt sich dadurch gewährleisten, dass in dem Auswertungsschritt Erhebungen auf der Oberfläche als Verschmutzungen der Oberfläche und Vertiefungen in der Oberfläche als Beschädigungen der Oberfläche des Metallbleches klassifiziert werden. Unter Verschmutzungen werden hierbei wieder entfernbare Verschmutzungen verstanden, die keine tatsächliche Beschädigung der Oberfläche darstellen. Derartige Verschmutzungen können beispielsweise von Staubkörnen herrühren.A particularly reliable detection of actual damage to the surface of the metal sheet can be ensured by the fact that in the evaluation step elevations on the surface are classified as soiling of the surface and depressions in the surface as damage to the surface of the metal sheet. In this case, dirt is again understood to mean removable dirt which does not actually damage the surface. Such contamination can originate, for example, from dust grains.
Der Untersuchungsprozess lässt sich dadurch wesentlich beschleunigen, dass vor dem Aufzeichnungsschritt die Oberfläche des Metallbleches in einem Voruntersuchungsschritt optisch nach etwaigen Beschädigungen untersucht wird und nur 5/19 N2012/21100 5The examination process can be significantly accelerated by the fact that before the recording step, the surface of the metal sheet is examined optically in a pre-examination step after any damage and only 5/19 N2012 / 21100 5
Oberflächenabschnitte der Oberfläche dem Aufzeichnungsschritt unterworfen werden, welche in dem Voruntersuchungsschritt als möglicherweise Beschädigungen aufweisend klassifiziert wurden. Diese Variante der Erfindung hat den Vorteil, dass nur jene Bereiche, die als möglicherweise Beschädigungen enthaltend klassifiziert werden, näher untersucht werden müssen. Die Voruntersuchung kann beispielsweise von einer Person in Form einer groben Sichtkontrolle durchgeführt werden. Alternativ kann auch die Voruntersuchung automatisiert durchgeführt werden.Surface portions of the surface are subjected to the recording step, which were classified in the pre-examination step as possibly having damage. This variant of the invention has the advantage that only those areas which are classified as possibly containing damage must be examined more closely. For example, the preliminary examination may be performed by a person in the form of a rough visual inspection. Alternatively, the preliminary examination can also be carried out automatically.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren beispielhaft näher erläutert.For a better understanding of the invention, this will be explained in more detail by way of example with reference to the following figures.
Es zeigen jeweils in schematischer und stark vereinfachter Darstellung:In each case, in a schematic and highly simplified representation:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung;1 shows a device according to the invention;
Fig. 2 eine Lichtfeldkamera der Vorrichtung aus Fig. 1;Fig. 2 is a light field camera of the apparatus of Fig. 1;
Fig. 3 ein dreidimensionales, mit der Vorrichtung aus Fig. 1 erzeugtes Bild eines Oberflächenabschnittes eines Metallbleche;Fig. 3 is a three-dimensional image of a surface portion of a metal sheet produced by the apparatus of Fig. 1;
Fig. 4 eine Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;4 shows a variant of a device according to the invention;
Fig. 5 eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;5 shows a further variant of a device according to the invention;
Fig. 6 ein Ablaufschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens.Fig. 6 is a flowchart of a method according to the invention.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschrie- 6/19 N2012/21100 6 benen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen. Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mitumfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.By way of introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component names, wherein the disclosures contained in the entire description can be mutatis mutandis to the same parts with the same reference numerals or component names. Also, the location information chosen in the description, such as top, bottom, side, etc. related to the immediately described and illustrated figure and are to be transferred to the new situation mutatis mutandis when a change in position. Furthermore, individual features or combinations of features from the illustrated and described different exemplary embodiments may themselves represent independent, inventive or inventive solutions. All statements on ranges of values in the description of the present invention should be understood to include any and all sub-ranges thereof, e.g. the indication 1 to 10 should be understood to include all sub-ranges, starting from the lower limit 1 and the upper limit 10, i. all subregions begin with a lower limit of 1 or greater and end at an upper limit of 10 or less, e.g. 1 to 1.7, or 3.2 to 8.1 or 5.5 to 10.
Weiters sei auch darauf hingewiesen, dass die Figuren übergreifend beschrieben sind.It should also be noted that the figures are described across.
Gemäß Fig. 1 weist eine Vorrichtung 1 zur Überprüfung von Oberflächen 2 von Metallblechen 3 eine Lichtfeldkamera 4 auf. Die in Fig. 2 näher dargestellte Lichtfeldkamera 4 umfasst einen Bildsensor 5, der als ein Array oder Gitter aus einzelnen lichtempfindlichen Sensoren aufgebaut sein kann. Vor dem Bildsensor 5 ist ein Gitter 6 aus Mikrolinsen 7, 8, 9 angeordnet. Obwohl in der hier gezeigten Darstellung nur ein Gitter 6 angeordnet ist, können auch zwei oder mehrere Gitter 6 aus Mikrolinsen 7, 8, 9 entlang der optischen Achse hintereinander angeordnet sein, wie dies beispielsweise aus der EP2244484B1 bekannt geworden ist. Auch können die Mikrolinsen 7, 8, 9 des Gitters 6 alle die gleichen Brennweiten oder aber auch unterschiedliche Brennweiten aufweisen. Von der zu untersuchenden Oberfläche 2 aus betrachtet ist vor dem Bildsensor 5 und dem Gitter 6 aus Mikrolinsen 7, 8, 9 zumindest eine Vergrößerungsoptik 10 angeordnet, die ein vergrößertes Bild der zu untersuchenden Oberfläche 2 erzeugt, welches dann von den Mikrolinsen 7, 8, 9 auf den Bildsensor 5 abgebildet wird.According to FIG. 1, a device 1 for checking surfaces 2 of metal sheets 3 has a light field camera 4. The light field camera 4 illustrated in more detail in FIG. 2 comprises an image sensor 5, which may be constructed as an array or grid of individual light-sensitive sensors. In front of the image sensor 5, a grid 6 of microlenses 7, 8, 9 is arranged. Although only one grating 6 is arranged in the illustration shown here, two or more grids 6 of microlenses 7, 8, 9 can also be arranged one behind the other along the optical axis, as has become known, for example, from EP2244484B1. Also, the microlenses 7, 8, 9 of the grating 6 can all have the same focal lengths or else different focal lengths. Viewed from the surface 2 to be examined, at least one magnification optical system 10 is arranged in front of the image sensor 5 and the grating 6 of microlenses 7, 8, 9, which generates an enlarged image of the surface 2 to be examined, which is then guided by the microlenses 7, 8, 9 is imaged on the image sensor 5.
Die Vorrichtung 1 weist eine Steuerung 12, beispielsweise einen entsprechend programmierten Mikro- oder Signalprozessor, auf, die mit dem Bildsensor 5 verbunden und dazu eingerichtet ist, aus von dem Bildsensor 5 erzeugten Signalen ein dreidimensionales, in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnetes, digitales Bild der Oberfläche 2 eines untersuchten Metallbleches 3 zu erzeugen. 7/19 N2012/21100 7The apparatus 1 has a controller 12, for example a correspondingly programmed micro or signal processor, which is connected to the image sensor 5 and is adapted to generate a three-dimensional signal, which is identified by the reference symbol 13 in FIG. 3, from the signals generated by the image sensor 5. generate a digital image of the surface 2 of a metal sheet 3 under examination. 7/19 N2012 / 21100 7
Weiters kann die Vorrichtung 1 eine Auswerteeinheit 14, beispielsweise ebenfalls in Form eines entsprechend programmierten Mikro- oder Signalprozessors, aufweisen, die dazu eingerichtet ist, in dem dreidimensionalen Bild 13 auftretende Erhebungen 15 der Oberfläche 2 als entfernbare Verschmutzungen und Vertiefungen 16 in der Oberfläche 2 als Beschädigungen des Metallbleches 3 zu klassifizieren. Die Auswerteeinheit 14 und die Steuerung 12 können in einem einzigen Bauteil oder als physisch getrennte Einheiten voneinander realisiert sein. Im ersten Fall können die Steuerung 12 und die Auswerteeinheit 14 als unterschiedliche Programme oder Programmteile, welche auf einem Prozessor oder mehreren parallelen Prozessoren ablaufen realisiert sein. Sind die Steuerung 12 und die Auswerteeinheit 14 physisch voneinander getrennt, so kann es sich bei der Auswerteeinheit 14 beispielsweise auch um einen von der Steuerung 12 externen Computer mit einer eigenen Ausgabeeinheit, wie einen Bildschirm, handeln. An dieser Stelle sei auch darauf hingewiesen, dass die von der Vorrichtung 1 erzeugten dreidimensionalen Bilder 13 auch in einem mit der Steuerung 12 verbundenen Speicher abgelegt werden können, um eine Dokumentation der Überprüfung zu ermöglichen. Auch können die von der Steuerung 12 erzeugten Bilder 13 gemeinsam mit den Ergebnissen der Auswerteeinheit 14 gespeichert werden. Die Bilder 13 und die Ergebnisse der Auswertung können gemeinsam oder getrennt auf einer Auswerteeinheit, beispielsweise einem Bildschirm, dargestellt werden.Furthermore, the device 1 can have an evaluation unit 14, for example likewise in the form of a suitably programmed micro or signal processor, which is set up in the three-dimensional image 13 occurring elevations 15 of the surface 2 as removable dirt and depressions 16 in the surface 2 as Classify damage to the metal sheet 3. The evaluation unit 14 and the controller 12 can be realized in a single component or as physically separate units from each other. In the first case, the controller 12 and the evaluation unit 14 may be realized as different programs or program parts which run on one or more parallel processors. If the controller 12 and the evaluation unit 14 are physically separated from each other, then the evaluation unit 14 can also be, for example, a computer that is external to the controller 12 with its own output unit, such as a screen. It should also be noted at this point that the three-dimensional images 13 generated by the device 1 can also be stored in a memory connected to the controller 12 in order to enable a documentation of the check. Also, the images 13 generated by the controller 12 can be stored together with the results of the evaluation unit 14. The images 13 and the results of the evaluation can be displayed together or separately on an evaluation unit, for example a screen.
Bevor in weiterer Folge näher auf den in Fig. 4 und 5 dargestellten beispielhaften Aufbau der Vergrößerungsoptik 10 eingegangen wird, soll anhand des in Fig. 6 dargestellten Ablaufdiagramms das erfindungsgemäße Verfahren kurz erläutert werden.Before discussing the exemplary structure of the magnifying optical system 10 shown in FIGS. 4 and 5 in further detail, the method according to the invention will be briefly explained with reference to the flowchart shown in FIG.
In einem Voruntersuchungsschritt I wird die Oberfläche 2 des Metallbleches 3 optisch nach etwaigen Beschädigungen untersucht. Nur Oberflächenabschnitte 17, die in dem Voruntersuchungsschritt I als möglicherweise Beschädigungen aufweisend klassifiziert wurden, werden in weiterer Folge näher untersucht. Der Voruntersuchungsschritt kann durch eine Person in Form einer Sichtkontrolle oder auch automatisiert durchgeführt werden. 8/19 N2012/21100 8In a preliminary investigation step I, the surface 2 of the metal sheet 3 is examined visually for any damage. Only surface portions 17 that have been classified as potentially damaged in the pre-examination step I will be further examined below. The pre-examination step may be performed by a person in the form of a visual inspection or also automated. 8/19 N2012 / 21100 8
In einem Aufzeichnungsschritt II wird mit der Lichtfeldkamera 1 ein dreidimensionales Bild 13 des zu untersuchenden Oberflächenabschnittes 17 erstellt und aufgezeichnet. Hierbei wird in einem darauffolgenden Auswertungsschritt III das dreidimensionale Bild 13 hinsichtlich Beschädigungen des untersuchten Oberflächenabschnittes 17 analysiert und ausgewertet.In a recording step II, a three-dimensional image 13 of the surface section 17 to be examined is created and recorded with the light field camera 1. In this case, in a subsequent evaluation step III, the three-dimensional image 13 is analyzed and evaluated with regard to damage to the examined surface section 17.
Wie bereits oben erwähnt werden in dem Auswertungsschritt III Erhebungen 15 auf der Oberfläche 2 des Metallbleches 3 als Verschmutzungen der Oberfläche 2, wie sie beispielsweise durch Staubkörner hervorgerufen werden, und nur Vertiefungen 16 in der Oberfläche als tatsächliche Beschädigungen der Oberfläche 2 des Metallbleches 3 klassifiziert.As already mentioned above, in the evaluation step III, elevations 15 on the surface 2 of the metal sheet 3 are classified as soiling of the surface 2, as caused for example by dust grains, and only depressions 16 in the surface as actual damage to the surface 2 of the metal sheet 3.
Gemäß Fig. 4 kann die Vergrößerungsoptik 10 als Mikroskop 11 mit einem Objektiv 19 und einem Okular 18 ausgebildet sein. In dem hier dargestellten beispielhaften Fall weist das Objektiv 19 zwei Linsen auf, während das Okular 18 durch eine Linse gebildet ist. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass jedoch grundsätzlich auch beliebige andere hier nicht dargestellte Aufbauten des Mikroskops 11 möglich sind. Die aus dem Okular 18 austretenden Lichtstrahlen werden von einer Kameralinse 20 der Lichtfeldkamera 4 gebündelt. Hinter einer Bildebene der Kameralinse ist das Gitter 6 aus Mikrolinsen 7, 8, 9 angeordnet, welche das Bild des untersuchten Oberflächenabschnittes 17 in an sich bekannterWeise auf den Bildsensor 5 abbilden.According to FIG. 4, the magnification optical system 10 can be designed as a microscope 11 with an objective 19 and an eyepiece 18. In the exemplary case illustrated here, the objective 19 has two lenses, while the eyepiece 18 is formed by a lens. It should be noted at this point, however, that in principle also any other structures of the microscope 11 not shown here are possible. The light rays emerging from the eyepiece 18 are focused by a camera lens 20 of the light field camera 4. Behind an image plane of the camera lens, the grating 6 is arranged from microlenses 7, 8, 9, which image the image of the examined surface portion 17 in a manner known per se on the image sensor 5.
Fig. 5 zeigt einen anderen Aufbau eines erfindungsgemäßen Mikroskops 21. Hierbei wird auf ein Okular verzichtet und das Gitter 6 aus Mikrolinsen 7, 8, 9 in einer Bildebene des Objektivs 22 angeordnet, welches hier beispielhaft durch eine Objektivlinse angedeutet ist. Hinter dem Gitter 6 befindet sich der Bildsensor 5.FIG. 5 shows another structure of a microscope 21 according to the invention. In this case, an eyepiece is dispensed with and the grating 6 made of microlenses 7, 8, 9 is arranged in an image plane of the objective 22, which is indicated here by way of example by an objective lens. Behind the grating 6 is the image sensor 5.
Bei den in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellten Varianten handelt es sich bevorzugt um Auflichtmikroskope, um eine gute Beleuchtung der untersuchten metallischen Oberflächen zu gewährleisten.The variants illustrated in FIGS. 4 and 5 are preferably reflected-light microscopes in order to ensure good illumination of the examined metallic surfaces.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei an dieser 9/19 N2012/21100 9The embodiments show possible embodiments of the device according to the invention and of the method according to the invention, wherein at this 9/19 N2012 / 21100 9
Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvarianten möglich sind und unter den Wortsinn der unabhängigen Ansprüche fallen vom Schutzbereich umfasst. 10/19 N2012/21100It should be noted that the invention is not limited to the specifically illustrated embodiments of the same, but also various combinations of the individual embodiments are mutually possible and this possibility of variation due to the teaching of technical action by representational invention in the skill of those working in this technical field , So there are also all conceivable embodiments that are possible by combinations of individual details of the illustrated and described embodiments and fall within the literal sense of the independent claims covered by the scope. 10/19 N2012 / 21100
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Vorrichtungcontraption
Oberflächesurface
Metallblechmetal sheet
LichtfeldkameraLight field camera
Bildsensorimage sensor
Gitter aus MikrolinsenGrid of microlenses
Mikrolinsemicrolens
Mikrolinsemicrolens
Mikrolinsemicrolens
Vergrößerungsoptikmagnification optics
Mikroskopmicroscope
Steuerung 3D-BildControl 3D image
Auswerteeinheitevaluation
Erhebungsurvey
Vertiefungdeepening
Oberflächenabschnittsurface section
Okulareyepiece
Objektivlens
Kameralinsecamera lens
Mikroskopmicroscope
Objektiv 11/19 N2012/21100Lens 11/19 N2012 / 21100
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