CN104792419B - 用于对表面经涂覆的材料进行检查的设备及相应的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对表面经涂覆的材料(2)进行检查的设备,其具有布置在表面上方的光源(18)和第一摄像机以测定所获取的光的色彩值,第一摄像机相对于光源倾斜地布置在一位于表面上的线上方并具有第一张角(21),从而能独立地在第一视角下获取由所述线的第一点反射的光源(18)光并在第二视角下获取由所述线的与第一点间隔开的第二点反射的光源(18)光,所述至少一个第一摄像机测定由第一点反射的光的第一色彩值和由第二点反射的光的第二色彩值,设有与第一摄像机相连的分析装置,该分析装置将第一色彩值和第二色彩值或二者之差与确定的、预定的色彩理论值或确定的、预定的色彩理论值范围进行比较。本发明还涉及相应的方法。

Description

用于对表面经涂覆的材料进行检查的设备及相应的方法
技术领域
本发明涉及一种用于对表面经涂覆的材料——优选玻璃——进行检查的设备,以及一种相应的方法。
背景技术
在材料——特别是玻璃——上的表面涂层用于改进或改变这种材料的性能,例如作为防反射涂层或隔热涂层。这种层例如是薄的金属层或电介质层。经涂覆的表面、特别是那些具有多层的表面形成干涉(干涉膜/干涉层),这种干涉导致了,表面在不同的视角下显示出不同色彩。这些色彩特别通过干涉膜的厚度预定。
在大玻璃面积、例如玻璃幕墙的情况下,这种色彩效果可以达到设计效果。在此,(除了这些层的可能的其它功能之外)还预期要实现的是,整个玻璃幕墙均匀地显现唯一一种预定的色彩(通常是绿色或蓝色),其中,色彩偏差会带给人不美观的感受。这表明,由材料表面反射的光具有特定的色彩、即特定的波长光谱。在这样大的面积的情况下还预期了,幕墙色彩即使在视角改变时,例如在从该幕墙旁边走过时也不会改变。
在制造这种表面经涂覆的材料时可能出现误差,该误差导致,表面的色彩不再看上去是均匀的。在此有两种不同的错误类型,即错误类型1,其中,色彩在以不变视角观察时改变。错误类型2得出,在以不变视角观察时表面虽然具有相同的色彩,然而表面的色彩会随着视角的改变而改变。这种效果在多层涂层中基本上总是会出现,然而要致力于通过保持特定的层厚度使得这种错误类型保持得尽可能小。上述两种错误类型要加以区分,因为两种错误类型具有不同的起因并需要不同的应对措施。因此也重要的是知晓对应于错误类型的色彩偏差。
迄今为止利用多种分光仪对表面进行检验,分光仪在至少两个视角下测定在表面上反射的光的色彩。由于在各个分光仪中仅能确定表面的一小块区域的色彩,因此必须利用这些分光仪逐点地扫描表面。然而这是投入非常高的且费时费力的,因此要寻找一种更简单且成本更低廉的用于检查经涂覆表面的色彩的解决方案。
除了上述色彩误差之外,在生产这样的表面时还会出现多种另外的误差,这些误差对色彩不会产生影响,例如是光学误差、气泡、杂质、刮痕。高质量的表面——例如用于玻璃幕墙的建筑玻璃——当前几乎一直被以光学方式针对这些另外的误差进行检查。该检查设备以高分辨率工作,因为要寻找的误差较小。来自反射光的色彩信息对于这种误差的检查不是必需的,因此,用于识别这种误差的光学拍摄装置不获取该色彩信息。
发明内容
因此本发明的目的是,提出一种设备,利用该设备能够简单且成本低廉地对表面经涂覆的材料进行色彩检查。目的相应地在于,提出一种用于对经涂覆的表面进行色彩检查的简单且成本低廉的方法。
上述目的通过具有权利要求1的特征的设备以及在权利要求10中所提出的方法来实现。
特别地,根据本发明的设备具有:布置在表面上方的光源,该光源朝向所述表面发出预定波长范围内的光;至少一个第一摄像机,其中,第一摄像机设计用于测定所获取的光的色彩值,第一摄像机相对于光源倾斜地布置在一位于表面上的线上方并具有(较大的)第一张角,从而能独立地在第一视角下获取由所述线的第一点反射的光源光并在第二视角下获取由所述线的与第一点间隔开的第二点反射的光源光,其中,所述至少一个第一摄像机测定由第一点反射的光的第一色彩值和由第二点反射的光的第二色彩值,设有与第一摄像机相连的分析装置,该分析装置将第一色彩值和第二色彩值或二者之差分别与确定的、预定的色彩理论值或确定的、预定的色彩理论值范围进行比较。在本发明的范围内,第一视角和第二视角可以相同,也可以不同。
由摄像机在一时刻扫描的线在下文中也称为检查线或扫描线,该线对光源光进行反射,利用该摄像机同时对表面的至少第一点和第二点,即多个点进行检测。
根据本发明的设备在使用仅一个摄像机的情况下基于检查线的两个不同点的第一色彩值与第二色彩值之间的比较——该两个不同点通过摄像机在不同的视角下观察——能够确定是否存在色彩偏差。如果确定有色彩偏差,则出现错误类型2的可能性高。
在一个优选的实施例中,所述分析装置设计为,将所述线的第一点的第一色彩值与所述线的第二点的第二色彩值的差与确定的、预定的色彩理论值或确定的、预定的色彩理论值范围进行比较,其中,第一点和第二点由摄像机在相同或接近相同的视角下观察,(也就是说涉及的是彼此间隔开的点,其中,第一视角和第二视角是相同的或近似相同的,以及其中,沿检查线在不同方向上测量视角)。该方法可以利用一个或多个点对来实施,分别在相同的或近似相同的视角下观察该点对。在该实施例中可以确定,出现错误类型1的可能性高,也不能排除错误类型2。
为了也能够可靠地探测到错误类型1的存在,在根据本发明的设备的一个优选的实施例中额外地设有至少一个第二摄像机,第二摄像机同样设计用于测定所获取的光的色彩值,其中,第二摄像机相对于光源倾斜地布置在所述位于表面上的检查线上方,其中第二摄像机具有(较大的)第二张角,使得由检查线的每一点反射的光源光能——优选同时地——被第一摄像机和第二摄像机获取,其中,第一摄像机和第二摄像机分别测定由检查线的每一点反射的光的色彩值,其中,与第一摄像机和第二摄像机相连的分析装置使第一摄像机和第二摄像机针对所述线的每一点测定的色彩值与确定的、预定的色彩理论值或确定的、预定的色彩理论值范围进行比较。
根据本发明的设备因此包括第一摄像机和至少一个第二摄像机,该第一摄像机和至少一个第二摄像机针对检查线的每个点获取由表面反射的光源光的第一摄像机色彩值和第二摄像机色彩值。在此,两个摄像机具有的张角这样大,使得由第一摄像机和第二摄像机能够获取到由检查线的每个点反射的光。第一摄像机和第二摄像机优选彼此并排地布置,使得由检查线的每个点反射的光源光都能被每个摄像机在不同的视角下获取到。在此,根据摄像机的布置可能出现以下情况:第一摄像机的视角与第二摄像机的视角没有区别或仅有很微小的区别。在这种情况下有利的是,为检查线的这样的区域设有第三摄像机,该第三摄像机在第三视角下对检查线的局部区域的点进行检测。这种操作方法在下面还要详细描述。
在本发明的范围内,视角是指:相应摄像机对检查线相应点(进行观察)的视线方向相对于在该点处的表面垂线的立体角,另选地也可以考虑的是:相应摄像机对检查线相应点(进行观察)的视线方向在如下平面中投影形成的角:该平面由检查线和在该点处的表面垂线张成。
此外,在本发明的范围内的词语“相对于光源倾斜(斜置)”应理解为:摄像机布置为使之观察到从光源发出的光在检查线的区域中在经涂覆表面上的镜面反射。
由第一摄像机和至少一个第二摄像机测定的、检查线每个点的色彩值被传输到分析装置,借助于该分析装置将从检查线的每个点反射的、由第一摄像机和第二摄像机获取的光的色彩值分别与一确定的、预定的色彩理论值或一确定的、预定的色彩理论值范围进行比较,以便识别出可能存在的色彩偏差。通过该方法可以特别是确定是否存在根据错误类型2的色彩偏差。如果额外地对多点的色彩值进行分析——其针对第一摄像机和第二摄像机具有相同的视角(参照相同摄像机或不同摄像机),则还能够检查是否存在错误类型1。在此,分析装置在必要时额外地对由检查线的不同点反射的光的色彩值进行与相应的视角相关的分析。
为了对于检查线的所有点获得在第一视角和第二视角下的色彩值——其视角具有尽可能大的差,特别有利的是,设有至少三个在检查线上方优选并排地布置的摄像机。在此,摄像机的张角这样搭叠地设置,从而通过三个摄像机中的至少两个摄像机——在此是通过两个摄像机在不同视角下——获取从检查线的每个点反射的光。
此外有利的是,所述第一摄像机和至少一个第二摄像机布置在一共同的支承件上。由此根据本发明的设备的结构特别小,这是有利的,因为生产线中的空间非常有限且每个额外的检查工位都是昂贵的。
此外有利的是,所述第一摄像机和/或至少一个第二摄像机分别设计为线阵摄像机(Zeilenkamera)或面阵摄像机其中,线阵摄像机具有多个布置在一列中的光获取元件,而面阵摄像机具有多个布置在一个面中的光获取元件(例如光电二极管)。线阵摄像机的摄像机列或面阵摄像机的一列可以同时获取检查线的至少一个区域的反射光。借助于面阵摄像机可以同时获取多个检查线的反射光的色彩值。线阵摄像机和面阵摄像机在此是彩色摄像机,该彩色摄像机确定了各获取的点的色彩值。在此,摄像机的每个光获取元件(例如每个光电二极管)对于检查线的一个确定的点采集一个色彩值,其中,“点”沿检查线的尺寸通过摄像机的装置专有的分辨率确定。检查线对光进行反射的每个点对应于一个确定的视角,该视角由摄像机在该点上的视线方向决定,被反射的光通过唯一一个光获取元件获取。因此,检查线的所有点被线阵摄像机的所有光获取元件同时检测,检查线的所有点对应于不同的视角。对于面阵摄像机也是如此。
为了特别是在错误类型2方面获得关于材料质量或表面涂层质量的可靠结论,有利的是,第一视角与第二视角的区别尽可能大,特别是,即使在使用至少两个摄像机来观察点时视角区别也为至少10°,优选至少15°,特别优选至少20°。
如果所述材料能够相对于第一摄像机和第二摄像机以及光源沿横向于检查线的推进方向运动,其中优选地,光源和/或第一摄像机和/或第二摄像机沿推进方向或反向于推进方向倾斜,以便获取光源的镜面反射,那么可以对较大的经涂覆表面实现高效且准确的色彩检查。优选地,摄像机相对于经涂覆表面的垂线的倾角为至少20°。
根据本发明,光源优选地设计为基本上为线形的光源,该光源优选地平行于检查线延伸并优选地发出白光。特别优选地,所使用的光源由一列LED或沿推进方向依次布置的多列LED组成。
如果检查线优选地垂直于推进方向覆盖材料的整个宽度,则可以实现简单且快速地扫描整个表面。
如上所述,有利的是,在根据本发明的设备中设有至少一个第三摄像机,该至少一个第三摄像机设计用于测定所获取的光的色彩值,其中,第三摄像机相对于光源倾斜地布置在检查线上方,其中,第三摄像机具有第三张角,从而至少是针对检查线的在检查线的确定区域中的点能够额外地获取被反射的光源光并能够测定相应的色彩值,其中,分析装置对于每个在检查线的确定区域中的点将第三摄像机的视角与第一摄像机的视角和/或第二摄像机的视角进行比较,对于所述确定区域的相应的点将第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机的色彩值中相应视角之差最大的两个色彩值与确定的、预定的色彩理论值或确定的、预定的色彩理论值范围进行比较。
在该实施例中,在比较检查线的每点的视角时,在对相应点确定出色彩值的所有摄像机中确定出最小视角和最大视角。随后,由分析装置将这两个摄像机的色彩值与色彩理论值或色彩理论值范围进行比较,相应的摄像机具有最小视角和最大视角。
在另一个优选的实施例中,分析装置在检查线的每个点中都确定出对该点的反射光进行观察的两个确定的预定摄像机(也就是说第一、第二或第三摄像机,例如具有最大的视角差的摄像机)的两个色彩值的色彩值差,并将该色彩值差与一确定的、预定的色彩值差理论值或一确定的、预定的色彩值差理论值范围——在必要时与相应的视角之差相关地——进行比较。这种分析方法特别是对于确定色彩错误类型2是有利的,并且与针对检查线的每个点单独分析两个摄像机的色彩值的方法相比更快。这个用于根据本发明的设备的实施例特别适用于以下情况:已知了待检查的经涂覆表面具有在某角度下的最大色彩差,从而仅需更准确地观察确定的、小的角度范围。
根据本发明提出一种用于对表面经涂覆的材料——优选玻璃——进行检查的方法,
设有布置在表面上方的光源和至少一个第一摄像机,该光源朝向所述表面发出预定波长范围内的光,其中,第一摄像机设计用于测定所获取的光的色彩值,其中,第一摄像机相对于光源倾斜地布置在一位于表面上的检查线上方并具有(较大的)第一张角,所述方法具有以下步骤:
·借助于第一摄像机独立地在第一视角下获取由检查线的第一点反射的光源光并在第二视角下获取由检查线的与第一点间隔开的第二点反射的光源光,其中,第一摄像机测定由第一点反射的光的第一色彩值和由第二点反射的光的第二色彩值,
·其中,借助于与第一摄像机相连的分析装置将第一色彩值和第二色彩值或二者之差与确定的、预定的色彩理论值或确定的、预定的色彩理论值范围进行比较。
根据本发明的方法能够简单地实施并还具有上面说明的根据本发明的设备的优点。如上所述,所提出的方法特别适用于以下情况:如果色彩检查基于检查线的、由摄像机在相同视角下观察的那些点,那么能够在色彩偏差的情况下以高概率确定错误类型1的色彩误差。在这种状况下不能排除错误类型2。如果将具有不同视角的检查线的不同点用于色彩检查并确定色彩偏差,则能够仅以高概率测定错误类型2的存在。
与上述关于根据本发明的设备的实施方式类似地,有利的是,设有至少一个第二摄像机,其中,第二摄像机同样设计用于测定所获取的光的色彩值,其中,第二摄像机相对于光源倾斜地布置在所述位于表面上的线上方,其中,第二摄像机具有(较大的)第二张角,其中,第一摄像机和第二摄像机——优选同时地——获取由所述线的每一点反射的光源光,测定由所述线的每一点反射的光的色彩值并由分析装置将其与确定的、预定的色彩理论值或确定的、预定的色彩理论值范围进行比较。
关于该方法还有利的是,借助于所述分析装置额外地对由所述线的不同点反射的光的色彩值进行与相应的视角相关的分析,以便测定错误类型1。在此,因而将视角一同并入到分析中加以考虑并检查是否在确定的视角的情况下实现了期望的色彩值。
在根据本发明的方法的一个优选的实施例中,设有至少一个第三摄像机,该至少一个第三摄像机设计用于测定所获取的光的色彩值,其中,第三摄像机相对于光源倾斜地布置在检查线上方,其中,第三摄像机具有(校大的)第三张角,其中,第三摄像机至少是针对所述线的在所述线的确定区域中的点额外地获取被反射的光源光并测定相应的色彩值,其中,分析装置对于每个在检查线的确定区域中的点将第三摄像机的视角与第一摄像机的视角和/或第二摄像机的视角进行比较,并对于所述确定区域的相应的点将第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机的色彩值中相应视角之差最大的两个色彩值与确定的、预定的色彩理论值或确定的、预定的色彩理论值范围进行比较。如上所述,通过该设计方案能够获得大的视角差,因为例如对于检查线的每点分别能够将具有最小视角的摄像机的色彩值和具有最大视角的摄像机的色彩值用于与预定的色彩理论值或色彩理论值范围进行比较。
如上所述还有利的是,借助于分析装置在检查线的每个点中都确定出对该点的反射光进行观察的两个确定的摄像机的两个色彩值的色彩值差,并将该色彩值差与确定的、预定的色彩值差理论值或确定的、预定的色彩值差理论值范围——在必要时额外地根据各视角——进行比较。
第一色彩值和/或第二色彩值和/或在必要时还有第三色彩值与色彩理论值或色彩理论值范围的比较在分析单元中优选地基于由标准EN ISO11664-4确定的Lab-色彩空间来实施。该色彩空间(色彩模型)覆盖了可感知的色彩的范围并基于对立色觉理论(Gegenfarbentheorie)构建。在此,Lab-色彩空间通过三维的坐标系表示,其中,a轴表示色彩的绿色部分或红色部分,b轴表示色彩的蓝色部分或黄色部分,L轴表示色彩的值在0到100之间的亮度(光度)。该色彩空间以前也被称为CIELAB色彩空间。为了将色彩值与色彩理论值或色彩理论值范围比较或者是将色彩值差与色彩值差理论值或色彩值差理论值范围进行比较,必须在必要时将通过第一和/或第二摄像机和/或第三摄像机传输到分析装置的色彩值换算到Lab-色彩空间中。
下面根据实施例和/或参考附图详细说明本发明。在此,所有描述的和/或图解显示的特征本身或以任意组合形式形成了本发明的主题,这一点与在权利要求中的概括或引用无关。
附图说明
图中示意性示出:
图1在从前面的视图中示出根据本发明的设备的第一实施例,
图2在从侧面的视图中示出根据图1的实施例,
图3在从前面的视图中示出根据本发明的设备的第二实施例,
图4示出图表,该图表显示出第一实施例的每个摄像机的视角相对于检查线上的点位置的曲线,
图5示出图表,该图表示出根据第一实施例的由图4所示的所有摄像机的视角曲线得出的较小的摄像机视角和较大的视角以及二者之差相对于检查线上的点位置的曲线,
图6示出图表,该图表显示出第二实施例的各摄像机的视角相对于检查线上的点位置的曲线,
图7示出图表,该图表示出根据第二实施例的由图6所示的所有摄像机的视角曲线得出的较小的摄像机视角和较大的视角以及二者之差相对于检查线上的点位置的曲线,
图8以前图的视角示出根据本发明第三实施例的设备在检查均匀涂覆材料期间的视图,
图9以前图的视角示出根据图8实施例的设备在检查不均匀但相对于摄像机的光轴对称的涂覆材料期间的视图,
图10以前图的视角示出根据图8实施例的设备在检查楔形涂覆材料期间的视图。
附图标记列表:
1,1’ 检查线
2 表面具有涂层的玻璃
2A、2A’、2A” 涂层
2B 材料(玻璃)
3 箭头(运动方向)
5 支承件
11、11’、11” 第一摄像机
12、12’ 第二摄像机
13、13’ 第三摄像机
14’ 第四摄像机
15’ 第五摄像机
16’ 第六摄像机
18 光源
21 第一摄像机11的第一张角
22 第二摄像机12的第二张角
23 第三摄像机13的第三张角
31、32、33 视线
41、42、43 视线
30、40 检查线1上的点
50 另外的测量装置
61 轴(视角,单位为度)
62 轴(检查线1,1’上的点的位置,单位为毫米)
71、72、73、74、75、76 曲线
81、82、83、84、85、86、87、88、89 曲线
91、92、93、94 检查线上的点
101、102、103、104 视线
α1、α1’ 第一摄像机11、11’相对于表面垂线的倾角
α2’ 第二摄像机12’相对于表面垂线的倾角
α4’ 第四摄像机14’相对于表面垂线的倾角
α5’ 第五摄像机15’相对于表面垂线的倾角
b 检查线1的宽度
S 在玻璃2的表面垂线
具体实施方式
根据本发明的设备的在图1中示出的实施例示出检查线1,该检查线位于图2中所示的、形式为具有表面涂层(例如防反射涂层或隔热涂层)的玻璃2的材料的表面上,通过第一摄像机11、第二摄像机12和第三摄像机13对该检查线进行观察。在此,材料2相对于固定的摄像机11、12、13和布置在材料2的表面上方的光源18沿通过箭头3表明的运动方向(见图2)运动,该光源例如通过平行于检查线布置的、发出白光的LED列形成。具有宽度b的检查线1横向于运动方向延伸并在此在玻璃2的整个宽度上延伸,从而能够在反射光的色彩方面对玻璃2的整个表面进行仔细检查。摄像机11、12和13分别设计为彩色摄像机和线阵摄像机。
如图1所示,第一摄像机11具有第一张角21,第二摄像机12具有第二张角22,第三摄像机13具有第三张角23。第一摄像机11、第二摄像机12和第三摄像机13并排地布置在杆状支承件5上(见图2)。第一摄像机11和第二摄像机12以一确定的、预定的角度(关于摄像机11该角度在图1中用α1表示)在由表面垂线和检查线1张成的平面中相对于材料2的表面垂线倾斜。由此,这两个摄像机11、12中能够在不同的视角下获取从光源18发出并在检查线1的任一点中反射的光的反射情况。图2示出,摄像机11、12、13沿运动方向3倾斜,从而也能够通过摄像机11、12、13观察由光源18发出光在检查线1上的反射情况。在此应当指出的是,检查线1与图2中示意性示出的不同,位于玻璃2的表面中,其中,优选地检查线1在表面上沿横向于检查线1的方向具有一定的尺寸,以补偿玻璃2在其表面上可能具有的高度差并在这种高度差的情况下仍能够实现色彩检查。为此需要的是,光源18的、在表面上在检查线的区域中反射的光到达每个摄像机11、12、13。
每个摄像机11、12和13获取由布置在检查线1的上方的光源18产生并在玻璃2的表面上反射的光。由于第一摄像机11的第一张角21和第二摄像机12的第二张角22的大小选择为使得摄像机11、12观察到检查线1的每个点,因此能够通过摄像机11、12在两个不同视角下获取检查线1的每个点的色彩值。
在检查线1的中央区域中还布置有第三摄像机13,该第三摄像机从检查线1的、位于第三摄像机13的张角23内部的点额外地在第三视角下获取由玻璃2的表面反射的光的色彩值。
例如第一摄像机11沿第一视线31观察到检查线1的第一点30,第二摄像机12沿第二视线32观察到第一点30,而第三摄像机13沿第三视线33观察到该第一点。由玻璃2的表面反射的光因此由第一摄像机11在第一视角下获取,视线31与(表面)垂线S在该点30中形成第一视角,第二摄像机在第二视角下获取光,视线32与(表面)垂线S在该点30中形成第二视角,而第三摄像机13在第三视角下获取该光,视线33与(表面)垂线S在该点30中形成第三视角。
相应地,由检查线1的第二点40反射的光通过第一摄像机11在一视角下获取,第一视线41与(表面)垂线S在该点40中形成该视角,第二摄像机12在第二视角下获取该光,第二视线42与(表面)垂线S在该点40中形成第二视角,而第三摄像机13在第三视角下获取该光,第三视线43与(表面)垂线S在该点40中形成第三视角。
由摄像机11、12、13针对检查线1的所有点测定的色彩值被传输到未示出的分析单元。该分析单元将在各点测定的色彩值、即例如在第一点30和在第二点40测定的色彩值与预定的色彩理论值或色彩理论值范围进行比较,其中,这种色彩理论值范围例如包括确定的蓝色范围或绿色范围。如果由摄像机测定的色彩值对于检查线的所有点都位于预定的色彩理论值范围内,那么经涂覆的玻璃2是无错误的。如果对于检查线的至少一个点——对于该至少一个点在两个不同视线方向下获取两个色彩值——在将对于该点的两个色彩值与预定的色彩理论值或预定的色彩理论值范围进行比较时确定存在偏差,那么存在错误类型2。
另外,针对至少一个恒定的视角来分析所测定的色彩值是否是为相应视角或视角范围预定的色彩理论值或位于色彩理论值范围内。由此可以测定是否存在错误类型1。
优选地,在Lab色彩空间中将测定的色彩值与色彩理论值或色彩理论值范围进行比较。为此,色彩值要么已经通过各摄像机11、12、13转换为根据Lab色彩空间的值,要么这种转换在比较之前通过分析装置进行。
在图4中示出与检查线1上的点的位置有关的(见轴62)、摄像机的视角(轴61)。曲线71示出,由第一摄像机11观察的检查线1的点的反射光的视角从图1所示检查线1的左侧的点的大约20°变成图1所示检查线1的右侧的点的大约58°。相应地,摄像机12的视角沿检查线1从左向右从大约58°减小到20°(见曲线72)。由第三摄像机获取的中央视角范围为约18°到35°(见曲线73)。
图5中的图表示出根据小视角和大视角进行的分析以及根据视角差进行的分析。为此,由分析装置使每个摄像机11、12、13在每个点中的视角彼此比较。
曲线74示出在检查线1的每点中的最大视角,该视角为约58°到42°,该曲线在左侧分区中通过第二摄像机(见图4中的曲线72)产生而在右侧分区中通过第一摄像机(见图4中的曲线71)产生。在图5的曲线75中所示的、在检查线1的每点中的最小视角在第一左侧区域中通过第一摄像机(见图4中的曲线71)形成,在中央区域中通过第三摄像机(见图4中的曲线73)形成而在右侧区域中通过第二摄像机形成。为了覆盖尽可能大的视角范围,使针对检查线1的每个点由对应于相应视角的摄像机——其形成曲线74中所示的最大视角——(获取)的色彩值与相应的、预定的色彩理论值或色彩理论值范围进行比较。类似地,使针对检查线1的每个点由对应于相应视角的摄像机——其形成曲线75中所示的最小视角——(获取)的色彩值与相应的、预定的色彩理论值或色彩理论值范围进行比较。
在另一实施例中,针对检查线1的每个点,在曲线74所示的最大视角与曲线75所示的最小视角之间形成视角差。该角差由图5中的曲线76得出。此外,确定出各摄像机的相应色彩值的差,即:例如在检查线1的左侧区域中确定出在第二摄像机的色彩值与第一摄像机的色彩值之间的差;在中央区域中首先是确定出在第二摄像机的色彩值与第三摄像机的色彩值之间的差、然后是确定出在第一摄像机的色彩值与第三摄像机的色彩值之间的差;以及在右侧区域中确定出在第一摄像机的色彩值与第二摄像机的色彩值之间的差。这随后(在必要时一并考虑曲线76所示的各视角差)通过以下方式检查:色彩值差是否位于预定的色彩值差理论值范围内。
如果在检查线的一个点或多个点处识别出针对最大视角的色彩值与针对最小视角的色彩值之间的差偏离了相对于色彩值差理论值或色彩值差理论值范围,则得出:存在错误类型2。
这时,如果检查是否存在错误类型1,则必须确定第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机的相同视角的色彩值。对于确定的视角可以对检查线的点进行色彩检查,在这些点上例如在图5中通过水平直线与曲线74和75相交。色彩检查可以在此对于多组相同的、在检查线的整个宽度上延伸的视角进行,这可以通过相交直线的平行移动表明。通过将对于多组相同视角所测定的色彩值与确定的、预定的色彩理论值或确定的、预定的色彩理论值范围进行比较,可以在检查线的整个宽度上确定是否存在错误类型1。
通过曲线75所示的内容也有条件地适用于曲线74。然而在曲线74中所示的视角中角度范围更大并且仅考虑到两个摄像机。
图3示出根据本发明的设备的第二实施例,该设备具有第一摄像机11’、第二摄像机12’、第三摄像机13’、第四摄像机14’、第五摄像机15’和第六摄像机16’,这些摄像机并排地布置在支承件5上并沿检查线1’获取由未示出的、线形的和白色的光源发出的、从经涂覆的玻璃2的表面反射的光。各摄像机相对于检查线上的(表面)垂线倾斜一角度,例如第一摄像机11’倾斜角度α1’,第二摄像机12’倾斜第二角度α2’,第四摄像机14’倾斜角度α4’,而第五摄像机15’倾斜第五角度α5’。第三摄像机13’和第六摄像机16’的倾角未显示。类似于第一实施例,所有的摄像机11’、12’、13’、14’、15’、16’都具有大的张角,从而这些摄像机能够在不同的视角下获取检查线1’的大的区域的反射光。所获取的视角范围根据位置可以在图6中所示的图表中得出,其中,第一摄像机11’的视角范围根据曲线81表示,第二摄像机12’的视角范围根据曲线82表示,第三摄像机13’的视角范围根据曲线83表示,第四摄像机14’的视角范围根据曲线84表示,第五摄像机15’的视角范围根据曲线85表示,第六摄像机16’的视角范围根据曲线86表示。类似于上述内容——其根据图5所示图表在上面进行了说明,也可以在根据本发明的设备中分别逐点地仅将摄像机色彩值与色彩理论值或色彩理论值范围进行比较,该摄像机色彩值对于检查线1’的确定的点具有大的视角(见图7中的曲线87)和/或小的视角(见图7中的曲线88)。类似于上述内容也可以仅将对于曲线87中所示的大的视角和曲线88中所示的小的视角的色彩值(见图7中的曲线89)与相应的色彩值差理论值范围进行比较。
在图3所示的根据本发明的设备的支承件上可以布置另外的测量装置50,该另外的测量装置检查玻璃2的另外的错误,例如光学错误、气泡、杂质、刮痕。为此优选地使用高分辨率的摄像机。
下面根据图8至10示出,通过具有唯一一个摄像机11”的根据本发明的设备还能关于玻璃材料2B的涂层2A的质量得出哪些结论。
摄像机11”竖直地位于具有涂层2A、2A’、2A”的玻璃材料2B上方,并且位于未示出的检查线上方,该检查线在涂层2A、2A’、2A”的表面上延伸并具有点91、92、93、94。摄像机11”具有这样大的张角,使得具有涂层的玻璃材料在其整个宽度上能够通过摄像机11”检查。未示出的光源(见关于图2的说明)也相对于摄像机11”倾斜地布置在经涂覆的玻璃材料的上方。
最简单的情况是,摄像机11”——如在图8至10中所示——竖直地观察到经涂覆的玻璃材料上。具体而言,摄像机11”例如沿视线101和102在不同视角下观察在检查线的点91、92上反射的光源光。在点93和94上反射的光源光被沿视线103和104在不同的视角下获取。
在图8中所示的涂层2A的厚度是均匀的,因此不存在错误类型1。在相同层厚度和相同视角(见点91、92和视线101和102)的情况下,色彩值是相同的。在不同视角(见点92、93、94和视线102、103、104)的情况下,色彩值可以是不同的。不能明确地确定是否存在错误类型1或2。仅能确定与预定的理论值或理论值范围的色彩偏差。特别是不能实现关于错误类型2的整个面的检查,其中对于经涂覆玻璃的每个位置分别获取不同视角下的至少两个色彩值,这一点可以通过图1和3中所示的实施例表示。
下面的图9示出相对于摄像机11”的光轴对称的不均匀的涂层2A’。
在涂层的这个变型方案中,尽管存在错误类型1,在相同视角(见点91、92和视线101和102)下,仍确定出相同的色彩值。在不同视角(见点92、93、94和视线102、103、104)下,探测到不同的色彩值。错误类型2可以类似于图8对于两个分开的位置与其起因无关地被感知。
还应考虑到楔形涂层2A”的情况,该楔形涂层在图10中示出。
在相同视角(见点91、92和视线101和102)下测定出不同的色彩值,而在不同视角(见点92、93、94和视线102、103、104)下获取到不同的色彩值。即使在这种涂层变型方案中,错误类型2也可以类似于图8分别对于两个分开的位置在检查线的整个宽度上与其起因无关地被感知。
总之,首先与错误类型1或2无关地确定出在不同视角下的色彩偏差。在检查线上或待检查的经涂覆材料的表面上存在较大的色彩偏差时,该材料无论如何都不适用于例如幕墙。
与错误类型无关的色彩偏差通过具有相应张角的摄像机就能确定。这样的结果对于许多实际情况是足够的。然而为了排除错误类型1必须使用至少两个摄像机,该至少两个摄像机对玻璃的不同位置以相同的视角进行观察并且确定色彩值相同性。

Claims (8)

1.一种用于对表面经涂覆的材料(2)——优选玻璃——的色彩错误进行检查的设备,该设备具有:
分析装置,
布置在表面上方的光源(18),该光源朝向所述表面发出预定波长范围内的光;和
至少一个第一摄像机(11、11’、11”、14’),其中,第一摄像机(11、11’、11”、14’)设计用于测定所获取的光的色彩值,
其中,第一摄像机(11、11’、11”、14’)相对于光源倾斜地布置在一位于表面上的线上方并具有第一张角(21),从而能独立地在第一视角下获取由所述线的第一点反射的光源(18)光并在第二视角下获取由所述线的与第一点间隔开的第二点反射的光源(18)光,第一视角与第二视角不同,其中,所述至少一个第一摄像机(11、11’、11”、14’)测定由第一点反射的光的第一色彩值和由第二点反射的光的第二色彩值,
所述分析装置与第一摄像机(11、11’、11”、14’)相连,所述分析装置设计为,
a)将所述线的第一点的第一色彩值与所述线的第二点的第二色彩值的差与确定的、预定的色彩理论值或确定的、预定的色彩理论值范围进行比较,其中,第一点和第二点由摄像机在相同或接近相同的视角下观察,其中该视角沿检查线在不同方向上测量,和/或
b)在所述检查线的每个点中都计算第一摄像机和至少一个第二摄像机的确定的色彩值差,并与在检查线的相应点处的第一摄像机和第二摄像机的视角差相关地将该色彩值差与一确定的、预定的色彩值差理论值或一确定的、预定的色彩值差理论值范围进行比较,
所述至少一个第二摄像机(12、12’、15’)设计用于测定所获取的光的色彩值,其中,所述至少一个第二摄像机(12、12’、15’)相对于光源倾斜地布置在所述位于表面上的线上方,所述至少一个第二摄像机(12、12’、15’)具有第二张角(22),使得由所述线的每一点反射的光源(18)光能被第二摄像机(12、12’、15’)以不同的视角获取,其中,第二摄像机(12、12’、15’)在相应的视角下测定由所述线的每一点反射的光的色彩值,其中,分析装置与第二摄像机相连,
所述分析装置基于a)和/或b)的比较结果确定在经涂覆的表面上是否存在色彩错误。
2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述第一摄像机(11、11’、11”、14’)和所述至少一个第二摄像机(12、12’、15’)布置在一共同的支承件(5)上。
3.根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,第一摄像机(11、11’、11”、14’)和/或第二摄像机(12、12’、15’)分别是线阵摄像机或面阵摄像机。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的设备,其特征在于,所述材料(2)能够相对于第一摄像机(11、11’、11”、14’)和第二摄像机(12、12’、15’)以及光源(18)沿推进方向(3)运动,优选地,光源(18)和/或第一摄像机(11、11’、11”、14’)和/或第二摄像机(12、12’、15’)沿推进方向或反向于推进方向倾斜。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的设备,其特征在于,设有至少一个第三摄像机(13、13’、16’),该至少一个第三摄像机设计用于测定所获取的光的色彩值,其中,第三摄像机(13、13’、16’)相对于光源(18)倾斜地布置在所述线上方,其中,第三摄像机具有第三张角,从而至少是针对所述线的在所述线的确定区域中的点能够额外地获取被反射的光源(18)光并能够测定相应的色彩值,其中,分析装置对于每个在所述线的确定区域中的点将第三摄像机的视角与第一摄像机(11、11’、11”、14’)的视角和/或第二摄像机(12、12’、15’)的视角进行比较,对于所述确定区域的相应的点将第一摄像机(11、11’、11”、14’)、第二摄像机(12、12’、15’)和第三摄像机(13、13’、16’)的色彩值中相应视角之差最大的两个色彩值用于b)的比较。
6.根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,所述第一视角和第二视角之间相差至少10°,优选至少15°,特别优选至少20°。
7.一种用于对表面经涂覆的材料(2)——优选玻璃——的色彩错误进行检查的方法,其中,
设有布置在表面上方的光源(18)和至少一个第一摄像机(11、11’、11”、14’),该光源朝向所述表面发出预定波长范围内的光,其中,第一摄像机(11、11’、11”、14’)设计用于测定所获取的光的色彩值,其中,第一摄像机(11、11’、11”、14’)相对于光源倾斜地布置在一位于表面上的线上方并具有第一张角(21),所述方法具有以下步骤:
·借助于第一摄像机(11、11’、11”、14’)独立地在第一视角下获取由所述线的第一点反射的光源(18)光并在第二视角下获取由所述线的与第一点间隔开的第二点反射的光源光,第一视角与第二视角不同,其中,第一摄像机测定由第一点反射的光的第一色彩值和由第二点反射的光的第二色彩值,
·a),借助于与第一摄像机(11、11’、11”、14’)相连的分析装置将所述线的第一点的第一色彩值与所述线的第二点的第二色彩值的差与确定的、预定的色彩理论值范围进行比较,和/或
-b)借助于分析装置在所述检查线的每个点中与在检查线的相应点处的第一摄像机和至少一个第二摄像机的视角差相关地将第一摄像机和所述至少一个第二摄像机的确定的色彩值差与一确定的、预定的色彩值差理论值或一确定的、预定的色彩值差理论值范围进行比较,
所述至少一个第二摄像机(12、12’、15’)设计用于测定所获取的光的色彩值,其中,所述至少一个第二摄像机(12、12’、15’)相对于光源倾斜地布置在所述位于表面上的线上方,所述至少一个第二摄像机(12、12’、15’)具有第二张角(22),使得由所述线的每一点反射的光源(18)光能被第二摄像机(12、12’、15’)以不同的视角获取,其中,第二摄像机(12、12’、15’)在相应的视角下测定由所述线的每一点反射的光的色彩值,
基于a)和/或b)的比较结果确定在经涂覆的表面上是否存在色彩错误。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,设有至少一个第三摄像机(13、13’、16’),该至少一个第三摄像机设计用于测定所获取的光的色彩值,其中,第三摄像机(13、13’、16’)相对于光源(18)倾斜地布置在所述线上方,其中,第三摄像机(13、13’、16’)具有第三张角(23),其中,第三摄像机(13、13’、16’)至少是针对所述线的在所述线的确定区域中的点额外地获取被反射的光源(18)光并在相应的视角下测定相应的色彩值,其中,分析装置对于在所述线的确定区域中的每个点将第三摄像机的视角与第一摄像机(11、11’、11”、14’)的视角和/或第二摄像机(12、12’、15’)的视角进行比较,并对于所述确定区域的相应的点将第一摄像机(11、11’、11”、14’)、第二摄像机(12、12’、15’)和第三摄像机(13、13’、16’)的色彩值中相应视角之差最大的两个色彩值用于b)的比较。
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