CS275645B6 - Zapojenie elektronických obvodov na zisťovanie materiálových vád v reálnom čase - Google Patents

Description

1 CS 275645 8 6

Vynález sa týká zapojenia elektronických obvodov na zisťovanie materiálových vád vreálnom čase, najma na zisťovanie vád vpriehladných a priesvitných materiálech a na povr-chu nepriesvitných materiálov.

Doteraz používané zariadenia a zapojenia obvodov určené na zisťovanie materiálovýchvád v materiáloch alebo na ich povrchu sú založené na použití jednoduchých svetlocitli-vých detektorov, u ktorých sa zistená vada prejavuje změnou ich výstupného napátia.

Podstatné zlepšenie v tejto oblasti priniesli CCD riadkové a maticové kamery, ktorésú citlivejšie, máju váčšiu rozlišovaciu schopnost’ a móžu vykonávat’ až niekolko tisíc mera-ní za sekundu. Poměrně zložité je však spracovanie ich výstupného signálu, ktorý má formupostupnosti zosnímaných údajov. V praxi málokedy postačuje komparácia výstupného signálus přednastavenou hodnotou ako je to v případe použitia jednoduchých svetlocitlivých detek-torov. Při zisťovaní vád CCD riadkovými kamerami je tvar ich výstupných signálov vo váčšinesnímaných scén poměrně zložitý, napr. zisťovanie materiálových vád při tahaní skleněnýchrúr. Na zistenie vady, ktorá spósobí zmenšenie alebo zváčšenie amplitudy určitej častivýstupného signálu sa u doteraz známých zapojení využívá porovnanie zosnímaného obrazu me-raného objektu s jeho ideálnym obrazom uloženým v památi počítača. U takýchto zapojení sateda vyžaduje velmi rýchly a zložitý výpočtový systém, schopný spracovávať namerané údajev reálnom čase. U iných známých zariadení a zapojení sa porovnává množstvo světla dopadajúce na pixelCCD riadkovej kamery s množstvom světla dopadajúcim na pixel susedný. Ak při ich porovná-vaní vznikne rozdiel váčší ako bola predom nastavená hodnota, tento sa prejaví nenulovýmvýstupným impulzom. Pri takýchto zapojeniach však obraz užitočnej informácie o výskyte va-dy poskytuje i falošné informácie, vznikajúce buď na začiatku a konci riadku, alebo prizosnímaní okrajov meraného objektu, alebo při váčšej zmene intenzity dopadajúceho světlana dva susedné pixely, spůsobenej nerovnoměrným rozložením intenzity prechádzajúceho (od-razeného) světla cez meraný objekt (napr. skleněná rúra je na okraji tmavá, v střede svět-lá). Všetky tieto falošné informácie pósobia parazitně. Falošné informácie spósobené sní-máním začiatku a konca riadka alebo zosnímaním okrajov meraného objektu je možné odfiltro-vat’ pomocou počítača. Falošná informácia spósobená změnou intenzity dopadajúceho světlana dva susedné pixely (obr. 3, priebeh 8^) sa odstraňuje zváčšením komparačného napátia(Ukomp ktoré musí byť vyššie ako max. amplitúda falošnej informácie. Zváčšenie kompa-račnej úrovně má za následok stratu informácie o menších vadách, čo spósobuje zníženie citlivosti a přesnosti sposobu (obr. 3, priebeh cp.

Vyššie uvedené nedostatky čiastočne odstraňuje· a technický problém rieši zapojenieelektronických obvodov na zisťovanie materiálových vád v reálnom čase podlá tohoto vynále-zu, ktorého podstatou je, že snímač je svojim výstupom připojený na prvý vstup rozdielo-vého obvodu a súčasne cez obvody oneskorenia na druhý vstup rozdielového obvodu, ktoréhovýstup je připojený na komparátor. Výstup generátora riadiacich impulzov je připojený nasnímač a súčasne na jeden vstup obvodov oneskorenia. Výhody zapojenia elektronických obvodov na zisťovanie materiálových vád v reálnomčase spočívajú najma v dosiahnutí veťkej rozlišovacej schopnosti a citlivosti.

Takéto zapojenie je možné použit’ tiež při zisťovaní vady u výrbkov s nerovnoměrnýmrozložením prepusteného alebo odrazeného světla v meranej oblasti. Tvar ani optické vlast-nosti meraného objektu nie je potřebné uchovávat’ v památi a vady je možné zisťovať na ob-jektoch 1’ubovol’ného geometrického tvaru. Spracovanie výstupnej informácie nevyžaduje po-čítačové vybavenie ani iné zložité kombinačně alebo sekvenčně obvody. V dósledku velkéhopočtu meraní za sekundu nemusí byť osvetlenie meraného objektu udržiavané na konštantnejúrovni, ale móže v určitých medziach kolísat’. CS 275645 8 6 2

Na připojených výkresech je nakreslené zapojenie elektronických obvodov na zisíova-nie materiálových vád v reálnom čase, kde na obr. 1 je schematicky znázorněný principzisťovania materiálových vád na ťahanej sklenenej rúre, na obr. 2 sú znázorněné priebehydvoch po sebe zosnímaných snímkov CCD kamery-a ich vyhodnotenis v případe výskytu vady vmateriáli, na obr. 3 je znázorněný priebeh falošnej infromácie spósobenej změnou intenzi-ty dopadajúceho světla na dva susedné pixely (vzťahujúci sa k popisu doterajšieho stavu)a na obr. 4 je nakreslená bloková schéma zapojenia elektronických obvodov.

Zdrojom 11 světla (obr. 1) je vytvořený rovinný luč 15 žiarenia. Dráha rovinného lú-ča 15 žiarenia je prehradená optikou 14 usmerňujúcou rovinný lúč 15 žiarenia do snímača2- Medzi zdrojom 11 světla a optikou 14 do dráhy rovinného lúča 15 žiarenia zasahuje po-hybujúci sa snímaný objekt 12, napr. skleněná rúra s vyznačenou vadou 13 v materiáli sní-maného objektu 12.

Priebehy výstupného signálu snímača 1_ (obr. 2) při zisťovaní materiálovej vady napr.v sklenenej rúre objasňujú funkciu zapojenia, pričom priebeh křivky A znázorňuje snímokSx vytvořený z výstupného signálu snímača 2 v čase t, na ktorom je zřejmé zoslabenie čas-ti výstupného signálu snímača 1. spósobené vadou 13. Priebeh křivky B_ znázorňuje snímokSx i zosnímaný snímačom 2 v čase t - k./\t, kde Δ t je čas trvania jednoho snímku a k jeprirodzené číslo. Priebehom C je znázorněný rozdiel snímkov Sx a Sx_p ktorý je nenulovýv intervale, v ktorom sa snímky od seba odlišujú t.j. v oblasti výskytu vady. Velkost’komparačnej úrovně U komp. přitom určuje citlivost. Pribehom £ je zobrazený výstup kompa-rátora, ktorý je aktívny v čase výskytu vady v sklenenej rúre. Křivky priebehov výstupného signálu snímače 2 (obr. 3) sa vzťahujú k popisu doteraj-šieho stavu pře sposob porovnávania množstva světla dopadajúceho na pixel CCD riadkovejkamery s množstvom světla dopadajúcim na pixel susedný při rovnakom principe zisťovaniamateriálových vád (obr. 1) pričom priebeh křivky zobrazuje snímok Sx vytvořený z výstup-ného signálu snímače _1. Priebeh křivky znázorňuje rovnaký snímok Sx posunutý o jedenpixel CCD riadkovej kamery. Priebeh křivky = -i ~ —i zobrazuje rozdiel šminku Sx a po-suvného snímku. Priebehom je znázorněný výstup komparátora, z ktorého je zřejmé že jeaktívny nielen v čase výskytu vady, ale i v iných intervaloch, ktoré svojou hodnotou pre-sahujú komparačnú úroveň U komp., čím spósobujú falošné informácie o výskyte vady.

Zapojenie elektronických obvodov narealizované následovně: zisťovanie materiálových vád v reálnom čase je

Snímač 2, napr. CCD riadkový snímač je svojim výstupom připojený na prvý vstup roz-dielového obvodu 2 a súčasne cez obvody 2 oneskorenía, napr. analogový posuvný register,alebo pamať RWM v číslicovej verzii, na druhý vstup rozdielového obvodu 2, ktorého výstupje připojený na jeden vstup komparátora 2· Na druhom vstupe komparátora £ je nastavenákomparačně úroveň. Výstup generátora 2 riadiacich impulzov je připojený na snímač 2 a sú-časne na jeden vstup obvodov 2_ oneskorenía.

Pohybujúci sa snímaný objekt 12 (obr. 1), napr. skleněná rúra sa cez optiku 14 premie-ta na riadok snímača 2 realizovaného CCD riadkovým snímačom. Výstupný signál snímača 2(sníjiiok) sa privádza na vstup obvodov oneskorenía 2, ktoré majú rovnaký počet pamaťovýchbuniek bR ako je počet pixelov pn smínača 2· Generátor 2 riadiacich impulzov synchronněriadi snímač 2 a obvody 2 oneskorenía. Na výstupe obvodov 2 oneskorenía sa tak získá infor-mácia z pamáťovej buňky bi (kde i je rovné 1 až n), ktorá je zhodná s informáciou pixelup^ (i je rovné 1 až n) predchádzajúceho zosnímaného snímku Sx-1. Táto informácia sa porov-nává s informáciou pixelu p^ právě snímaného snímku Sx v rozdelovom obvode 2· Na výstuperozdielového obvodu 2 sa vytvoří signál úměrný rozdielu úrovně pamaťovej buňky bi a úrovněpixelu Pp ktorý představuje rozdiel úrovně pixelu snímku Sx-1 a úrovně zhodného pixelup^ snímku Sx. Sériovými usporiadaním výstupu snímača 2 3 obvodov 2 oneskorenía sa dosiahnepostupné porovnanie informácie pixelu Pp Ρ2·.·Ρη snímku Sx s informáciou pixelu Sx-1, čímsa vlastně porovná právě snímaný snímok s predchádzajúcim snímkem.- Rozdiel týchto dvochsnímkov sa prejaví změnou amplitudy výstupného napátia rozdielo\’ého obvodu 3, ktoré sa

Claims (1)

1. 5 CS 275645 B 6 porovnává s koniparačným napátím komparátora V případe prekročenia úrovně komparačnéhonapatia vznikne na výstupe komparátora £ impulz znamenajúci skoková změnu intenzity urči-tej časti snímku, ktorá je sposobená prítomnosťou vady 13 v materiáli snímaného objektu12. Zapojenie elektronických obvodov na zisťovanie materiálových vád v reálnom čase máširoké upaltnenie pri kontrole kvality vyrábaných výrobkov nielen v sklárskom priemysle,ale i v priemysle plastikárskom a papierenskom, v hutníctve a tiež v iných oblastiach ná-rodného hospodárstva. PATENTOVÉ NÁROKY Zapojenie elektronických obvodov na zisťovanie materiálovvých vád v reálnom časezvlášť vhodné na zisťovanie vád v priehTadoných a priesvitných materiáloch a na povrchunepriesvitných materiálov tvořené snímačom, rozdielovým obvodora, obvodmi oneskorenia, kom-parátorom a generátorom riadiacich impulzov, vyznačujúce sa tým, že snímač (1) je svojimvýstupom připojený na prvý vstup rozdielového obvodu (3) a súčasne cez obvody (2) onesko-renia na druhý vstup rozdielového obvodu (3), ktorého výstup je připojený na komparátor(4), pričom výstup generátora (5) riadiacich impulzov je připojený na snímač (1) a súčasnena jeden vstup obvodov (2) oneskorenia. 4 výkresy