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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Erkennen eines
Defekts in einer elektronischen Darstellung eines Objekts.
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Für
die Qualitätsprüfung regelmäßiger
Strukturen, insbesondere für eine fortlaufende Überprüfung
von Materialien welche bspw. als so genannte Endlosware produziert
werden, haben optische Prüfverfahren eine weite Verbreitung
gefunden. Optische Prüfverfahren ermöglichen eine
kontaktlose und damit zerstörungsfreie Überwachung
der Produktionsgüte. Insbesondere wird bei bekannten Verfahren
ein Abbild des Abschnitts der zu prüfenden Oberfläche erfasst
und mit hinterlegten Referenzmustern verglichen, um so eine Abweichung
vom gewünschten Soll – Zustand zu erfassen. Da
die zu prüfenden Materialien zumeist eine regelmäßige
Struktur aufweisen, insbesondere handelt es sich dabei um gewebeartige Materialien,
muss bei der Prüfung auf Defekte auf die grundlegende Struktur
des Materials Rücksicht genommen werden. Insbesondere gilt
es also, Abweichungen von einer weitestgehend regelmäßigen Struktur
im Material zu finden.
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Die
Schrift
US 4,643,230
A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten Überwachung
von gewebten textilen Stoffen. Dabei wird ein optischer Erfassungskopf
kontinuierlich über die Breite des gewebten Stoffes bewegt
und erfasst so kontinuierlich einen Abschnitt der Oberfläche
des Gewebes. Eine im optischen Erfassungskopf angeordnete Lichtquelle
beleuchtet einen Abschnitt des zu erfassenden Gewebes, welcher von
einer ebenfalls im Kopf angeordneten Bilderfassungseinrichtung aufgenommen
wird, so dass über die Breite und Bewegungsrichtung des
Gewebes gesehen, eine zick-zack-artige Erfassung der Oberfläche
des Gewebes erfolgt. Das offenbarte Verfahren ist insbesondere dazu
ausgebildet, jene Variationen im erfassten Abbild zu erkennen, die
eine bestimmte Abmessung und/oder eine bestimmte Periodizität
aufweisen und somit auf einen Fehler im Material beziehungsweise in
der Produktionsvorrichtung hinweisen. Beispielsweise kommt es aufgrund
von Nadelfehlern in der vorgelagerten Webvorrichtung zu streifenförmigen Muster,
die sich in Längsrichtung des Gewebes ausbreiten.
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Aus
der
US 6,100,989 A ist
eine Vorrichtung zur Fehlersuche in textilen Geweben bekannt, bei
der von einer optischen Bilderfassungseinrichtung kontinuierlich
ein Abschnitt des Gewebes erfasst wird. Das erfasste Abbild wird
von einem nicht linearen Filter verarbeitet, wobei dieses Filter
als neuronales Netzwerk ausgebildet ist und aus schwankenden Helligkeitswerten
im Abbild ein Signal ermittelt, welches eine Wahrscheinlichkeit
eines Defekts im betrachteten Abschnitt angibt. In einem Speichermittel ist
eine Mehrzahl von Abbildern defektfreier Gewebeabschnitte, sowie
von Gewebeanschnitten mit Defekten hinterlegt. In einer Lernphase
wird das neuronale Netzwerk auf die defektfreien bzw. defektbehafteten Referenzabbilder
trainiert, sodass in der Prüfphase Defekte im Gewebe erkannt
werden können.
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Auch
aus der
US 6,753,965
B2 ist ein automatisiertes Fehlererkennungssystem für
gewebte Materialien offenbart. Aus einem erfassten Abbild wird die
spektrale Leistungsdichte ermittelt, insbesondere werden Defekte
erkannt, welche die Helligkeitsverteilung in der Umgebung des Defekts
verändern beziehungsweise beeinflussen. Zur Ermittlung der
spektralen Leistungsdichte und der daraus folgenden Ermittlung von
Schwellwerten, wird die reelle Gabor-Funktion verwendet. Insbesondere
ist offenbart, dass zur Generierung der Schwellwerte eine Filterbank
mit 16 reellen Gabor-Funktionen verwendet wird, die in einem mehrstufigen
Synthesevorgang reduziert werden, insbesondere durch einen Vergleich mit
defektfreien Abschnitten eines Gewebes, um so am Ende der Synthese
Defekte im Gewebe erkennen zu können.
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Es
ist ferner bekannt, Fehler in Klassen zusammen zufassen beziehungsweise
die charakteristischen Eigenschaften von Gewebefehlern für
die Überprüfung auszunützen. Fehler in
einer Webvorrichtung äußern sich im Webprodukt
zumeist dadurch, dass sie in Längsrichtung des Gewebes
linienartig auftreten bzw. sich periodisch wiederholen werden. Auch
ist es bekannt, Abbilder charakteristischer Fehler in einem Speichermittel
einer Vergleichsvorrichtung zu hinterlegen und mit erfassten Abbildern des
zu prüfenden Gewebes zu vergleichen. Auch sind verschiedene
Ausbildungen von Durchlichtmessvorrichtungen bekannt, welche sich
insbesondere für semitransparente Gewebematerialien eignen.
Dabei wird eine Rückseite der Gewebebahn von einer Lichtquelle
beleuchtet und das Abbild des beleuchteten Gewebes an ei ner Vorderseite
von einer Bilderfassungsvorrichtung erfasst. Defekte im Gewebe werden
sich hier wiederum als Störung der Helligkeitsverteilung
auswirken.
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Aus
der
GB 2 408 323 A ist
ein Prüfsystem bekannt, bei dem ein Prüfmodul
mit typischen, auftretenden Gewebefehlern trainiert wird, um darauf
basierend eine automatische Prüfung und Defektermittlung
durchführen zu können. In einem den Trainingsschritt
folgenden Validierungsschritt wird das Prüfmodul unter
Echtbedingungen getestet, wobei jedes automatisch generierte Ergebnis
einer manuellen Prüfung unterzogen wird, um die eingelernte
Prüfroutine fein abzustimmen. Das Dokument offenbart, dass das
Prüfmodul auf einer Histogrammanalyse basiert und somit
bevorzugt zur Erkennung von Abweichungen von regelmäßigen
Muster einsetzbar ist. Des Weiteren ist offenbart, dass mehrere
Kameras Abbilder aus verschiedenen Richtungen unter verschiedenen
Beleuchtungssituationen erfassen.
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Bei
den bekannten Verfahren wird also ein zu prüfendes Objektabbild
mit einem festgelegten Satz von möglichen vorkommenden
Defekten verglichen bzw. werden Abweichungen von einem festgelegten Satz
möglicher positiver Gut-Muster ermittelt. Die Aufgabe der
Erfindung liegt nun darin ein Verfahren zu finden, mit dem Defekte
in einer elektronischen Darstellung eines Abbild eines Objekts,
erkannt werden können. Insbesondere ist es Aufgabe der
Erfindung das Verfahren derart auszubilden, das es nicht nur für
eine eingeschränkte Klasse möglicher Abweichungen
bzw. möglicher Gut-Muster anwendbar ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass in einer
Trainingsphase die Abmessungen eines Analyseabschnitts aus einer
defektfreien elektronischen Darstellung eines Objekts ermittelt
werden und dass ferner eine defektfreie elektronische Darstellung
mit dem Analyseabschnitt überlagert wird, um aus dem Überlagerungsbereich
eine Referenz-Äquivalenzdarstellung zu ermitteln. In einer,
an die Trainingsphase anschließenden Prüfphase
wird die elektronische Darstellung eines zu prüfenden Objekts
mit dem Analyseabschnitt überlagert und aus dem Überlagerungsbereich
eine Prüf-Äquivalenzdarstellung ermittelt. Anschließend
wird die Prüf-Äquivalenzdarstellung mit der Referenz-Äquivalenzdarstellung
verglichen und eine Abweichung zwischen den beiden Darstellungen
ermittelt. Als elektronische Darstellung werden insbesondere all
jene Ausbildungen verstanden, die eine Darstellung eines Objekts wie
bspw. die Form, die Oberflächenausbildung, oder auch innere
Materialeigenschaften, in eine elektronisch weiterverarbeitbare
Form transformieren. Insbesondere umfasst eine elektronische Darstellung zumindest
eine Informationseinheit, die charakteristische Ei genschaften eines
Teilabschnitts des zugrunde liegenden Objekts repräsentiert.
Ein optisches Abbild kann in ein Bilddatenäquivalent übergeführt
werden und geometrische Merkmale können bspw. in eine Vektordatei
transformiert werden.
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Die
Verfahrensschritte in der Trainingsphase sind insbesondere dadurch
gekennzeichnet, dass im Unterschied zu bekannten Verfahren, beim
erfindungsgemäßen Verfahren eine Referenz-Äquivalenzdarstellung
einer defektfreien elektronischen Darstellung ermittelt wird. Es
ist daher nicht erforderlich, ein Referenzmuster vorzugeben, sondern
dieses wird in der Trainingsphase durch das erfindungsgemäße
Verfahren selbst ermittelt. Bei dem zu prüfenden Objekt
kann es sich um flächenhafte Objekte handeln, bspw. um
Gewebebahnen, das erfindungsgemäße Verfahren ist
jedoch auch zur Prüfung dreidimensionaler Objekte geeignet,
die sich in eine elektronische Darstellung überführen
lassen. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren
dazu verwendet, um Defekte in der Oberflächenstruktur eines
Objekts zu erkennen, wobei sich ein Defekt durch eine Abweichung
von einer zumeist weitestgehend regelmäßigen bzw.
gleichförmigen Oberflächenstruktur auszeichnet.
Daher werden in der Trainingsphase ein Analyseabschnitt und eine Äquivalenzdarstellung
ermittelt, die alle wesentlichen Merkmale der Oberflächenstruktur
des Objekts repräsentieren, mit denen in der Prüfphase
die elektronische Darstellung des zu prüfenden Objekts
auf Defekte untersucht wird. Die Abmessungen des Analyseabschnitts
sind von besonderer Bedeutung für das erfindungsgemäße
Verfahren, als sie derart optimal gewählt werden müssen,
um sowohl eine ausreichende Auflösung zu bieten, also kleinräumige
Defekte erkennen zu können, andererseits das Verfahren
jedoch nicht unnötig empfindlich auf strukturbedingte Unregelmäßigkeiten werden
zu lassen und um ferner eine ausreichende Verarbeitungsgeschwindigkeit
sicher zu stellen. Vereinfacht dargestellt ist ein Analyseabschnitt
genau so groß, um alle wesentlichen Details der defektfreien elektronischen
Darstellung zu erfassen, ohne jedoch unnötige bzw. sich
wiederholende Details mit zu erfassen.
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Durch
die Überlagerung der defektfreien Darstellung mit dem Analyseabschnitt
wird vereinfacht dargestellt ein Fenster auf die elektronische Darstellung
gebildet und somit nur noch ein Teilausschnitt der gesamten elektronischen
Darstellung weiter berücksichtigt. Dieser Überlagerungsbereich
umfasst im Hinblick auf eine entsprechend feine Auflösung
alle wesentlichen Merkmale der Darstellung des Objekts. Für
die weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensschritte
wird mm aus diesem Überlagerungsbereich eine Referenz-Äquivalenzdarstellung ermittelt,
die insbesondere dadurch charakterisiert ist, dass sie eine daten-
und signaltechnische Darstellung des Überlagerungsbereichs
und damit der elektronischen Darstellung des Objekts festlegt.
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Im
Prüfschritt wird die elektronische Darstellung des zu prüfenden
Objekts mit dem Analyseabschnitt überlagert und in gleicher
Weise wie in der Trainingsphase, aus dem Überlagerungsbereich
eine Prüf-Äquivalenzdarstellung ermittelt. Somit
liegt auch der zu prüfende Abschnitt in einer daten- und
signaltechnisch äquivalenten Repräsentation vor
und kann daher auf einfache Art und Weise mit der Referenz-Äquivalenzdarstellung
verglichen werden. Insbesondere basieren die Äquivalenzdarstellungen
auf statischen Verteilungs- bzw. Bewertungsfunktionen und ermöglichen
daher insbesondere einen so genannten unscharfen Vergleich, bei
dem sich in besonders vorteilhafter Weise eine Aussage über
den Grad der Abweichung zwischen der Prüf- und der Referenz-Äquivalenzdarstellung
angeben lasst. Dies ist von besonderem Vorteil, da bekannte Verfahren
zumeist nur einen reinen Ja/Nein – Vergleich erlauben und
somit ggf. unnötig oft ein Objekt als fehlerhaft gekennzeichnet
wird. Somit kann von einer nachgelagerten Kontroll- und Auswertevorrichtung
bewertet werden, ab welchem Grad der Abweichung ein Defekt für
die weitere Funktion bzw. Verwendung des zugrunde liegenden Prüfobjekts
relevant wird und dieses somit beispielsweise als fehlerhaft zu
kennzeichnen wäre. Insbesondere ist somit eine Qualitätsklassifizierung
möglich, bei der es neben einwandfreien Objekten auch solche
mit geringfügigen Fehlern gibt, bei denen die bestimmungsgemäße Funktion
zwar gewährleistet ist, es jedoch geringe Abweichungen
bspw. in der optischen Gestaltung gibt.
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Im
Gegensatz zu bekannten Verfahren wird beim erfindungsgemäßen
Verfahren eine Referenzdarstellung als so genanntes Gut-Muster,
in der Trainingsphase automatisch ermittelt. Im Gegensatz dazu muss
bei bekannten Verfahren für jede Fehlerart bzw. für
jede Fehlerklasse, aber auch für jede mögliche
fehlerfreie Darstellung, ein eigenes Referenzmuster ermittelt werden
bzw. das Verfahren darauf trainiert werden. Das erfindungsgemäße
Verfahren ist demgegenüber in der Lage, jede beliebige Fehlerart
zu erkennen, ohne dass diese zuvor analysiert und trainiert werden
musste. Bekannte Verfahren sind dagegen immer auf einen Satz festgelegter Fehlerarten
bzw. Klassen beschränkt, so dass neu auftretende Defekte
anfänglich nicht erkannt werden. Mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren lässt sich jede Abweichung vom trainierten Referenzmuster, dem
Gut-Muster, als Defekt erkennen. Von besonderer Bedeutung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist insbesondere, dass in der Trainingsphase aus der defektfreien
Darstellung des Objekts, automatisch das am besten geeignete Gut-Muster ermittelt
wird. Dieses zur weiteren Prüfung verwendete Referenzmuster
wird also optimal an die weiteren Schritte des erfindungsgemäßen
Verfahrens angepasst, insbesondere ist somit bspw. kein manueller
Vorbereitungsschritt erforderlich, um ein passendes Referenzmuster
zu ermitteln.
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Ein
Defekt in einer elektronischen Darstellung eines Objekts rührt
zumeist von einer Deformation bzw. einer Störung in den
erfassten Eigenschaften des Objekts her. Bevorzugt wird das optische
Erscheinungsbild der Oberflächenstruktur erfasst, daher
wird ein Defekt bevorzugt durch eine Störung bzw. Beeinträchtigung
des optischen Erscheinungsbilds des Objekts erkennbar sein. Daher
wird gemäß einer Weiterbildung die elektronische
Darstellung von einer optischen Bilderfassungsvorrichtung erfasst, wobei
das optische Abbild des zu prüfenden Objekts anschließend
als Bilddaten in einer elektronischen Darstellung vorliegt bspw.
in einem bekannten elektronischen Bilddatenformat wie jpg, gif,
bmp oder tiff, wobei eine Informationseinheit somit bspw. einem Bildpunkt
entspricht. Da ein Defekt jedoch auch die äußere
Form des Objekts betreffen kann, ist es in einer Weiterbildung möglich,
dass durch Erfassen einer Mehrzahl von zweidimensionalen Abbildern,
insbesondere von Profilabbildern, die dreidimensionale Form hinreichend
erfasst wird. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise als so
genanntes „shape from shading” bekannt. Dabei
wird ohne Änderung der Aufnahmeanordnung ein Objekt aus
drei verschiedenen Richtungen beleuchtet, wobei sich aus der aufgenommenen
Helligkeitsverteilung dessen dreidimensionale Form ermitteln lasst.
Die elektronische Darstellung des Objekts kann nun in einem Vorgang erfasst
werden, die elektronische Darstellung steht dann also für
die unmittelbare weitere Verwendung im erfindungsgemäßen
Verfahren zur Verfügung. Es ist jedoch eine stückweise
Erfassung der elektronischen Darstellung des Objekts möglich,
beispielsweise durch eine zeilenförmige Erfassung in der
Art einer Abtastung. Eine derartige zeilenförmige Bilderfassungsvorrichtung
lasst sich zumeist technisch einfach realisieren und erlaubt ferner
zumeist hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten. Zur Durchführung
der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte, insbesondere
in der Prüfphase, werden allerdings bevorzugt eine Mehrzahl
von erfassten Zeilen kumuliert, um den Überlagerungsbereich
bilden zu können.
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Für
einen Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens
in einer Produktionseinrichtung ist eine Weiterbildung von Vorteil,
nach der die elektronische Darstellung des Objekts kontinuierlich
erfasst wird. In einer bevorzugten Ausbildung wird das Verfahren
zur Prüfung von Defekten in flächenhaften Objekten
eingesetzt, insbesondere von endlosen Gewebebahnen. Dabei wird das
zu prüfende Objekt, beispielsweise ein Gewebematerial,
von einer Fertigungsvorrichtung kontinuierlich produziert, wodurch
auch eine kontinuierlich fortlaufende Prüfung erforderlich
ist, um die Produktionsqualität einhalten zu können.
Mit der anspruchsgemäßen Weiterbildung ist es
nun möglich das hergestellte Produkt kontinuierlich zu überwachen,
insbesondere bereits im Herstellungsprozess, und somit Defekte bzw.
Fehler im Material, die sich insbesondere in der Oberflächenstruktur
des Objekts ausprägen, rasch erkennen zu können
und somit gegebenenfalls im Herstellungsprozess entsprechende Anpassungen
vornehmen zu können. Insbesondere sind somit keine zeit-
und arbeitsaufwändige Umlagerungen des produzierten Materials von
der Produktionsvorrichtung in eine Prüfvorrichtung erforderlich.
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Bei
einem Oberflächendefekt kommt es zumeist zu einer Störung
im optischen Erscheinungsbild des Objekts, wobei diese Störung
zumeist im sichtbaren und nicht sichtbaren Spektralbereich auswirkt
und es insbesondere zu einer Störung in der gleichmäßigen
bzw. periodischen Helligkeitsverteilung des Oberflächenabbilds
kommen wird. In einer anspruchsgemäßen Weiterbildung
wird daher die elektronische Darstellung als Helligkeitsverteilung
erfasst, was insbesondere den Vorteil hat, dass die elektronische
Darstellung einer Helligkeitsverteilung, bevorzugt einer Graustufendarstellung,
bei kompakter Größe der elektronischen Darstellung,
eine hohe Detailgenauigkeit aufweist. Da die elektronische Darstellung
in weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensschritten
bearbeitet bzw. aufbereitet wird, ist eine möglichst kompakte
elektronische Darstellung von Vorteil, wobei jedoch die Kompaktheit
nicht auf Kosten der Detailauflösung gehen darf, was von
einer Helligkeitsverteilung in vorteilhafter Weise erfüllt
wird. Des Weiteren sind Erfassungsvorrichtungen für eine Helligkeitsdarstellung
eines Objekts einfacher und kostengünstiger, als eine Erfassungsvorrichtung
für eine Echtfarbdarstellung. Die Helligkeitsverteilung kann
im sichtbaren Spektralbereich erfasst werden, es ist jedoch auch
eine Erfassung im nicht sichtbaren IR und/oder UV Bereich möglich.
Durch eine Bilderfassung im nicht sichtbaren Spektralbereich lasst sich
beispielsweise das Auflösungsvermögen erhöhen,
ferner lassen sich manche Defekte im nicht sichtbaren Spektralbereichbereich
ggf. deutlicher erkennen.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren wird in einer Trainingsphase
eine Referenz-Äquivalenzdarstellung ermittelt, die in der
Prüfphase mit einer Prüf-Äquivalenzdarstellung
verglichen wird. Nun kann es beispielsweise vorkommen, dass sich
die Helligkeitsbedingungen um das Objekt zwischen der Trainings-
und Prüfphase unterscheiden und somit die erfassten Abbilder
bezüglich ihrer zugrunde liegenden Helligkeit unterschiedlich
sein werden, was zu Problemen beim Vergleich der Abbilder führen könnte.
Insbesondere können gegebenenfalls vorhandene Defekte durch
unterschiedliche Helligkeiten unzureichend erkannt werden. Gemäß einer
Weiterbildung wird daher die erfasste Helligkeitsverteilung normalisiert,
wodurch weitestgehend sichergestellt ist, dass die weiteren Verfahrensschritte
stets mit einer elektronischen Darstellung durchgeführt
werden, deren Bereich der Helligkeitsverteilung, insbesondere im
Bezug auf die Extremwerte, mit dem Bereich der Helligkeitsverteilung übereinstimmt,
der bei der Ermittlung des Referenzabbilds vorherrschte. Bei einer
Normalisierung werden die Helligkeitswerte der elektronischen Darstellung
dahingehend bearbeitet, dass stets der geringste und höchste
Helligkeitswert auf einen festgelegen Referenzwert angeglichen wird und
somit die Verteilung der Helligkeitswerte zwischen diesen beiden
Extrema vergleichbar wird.
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Die
elektronische Darstellung des Objekts kann nach einer anspruchsgemäßen
Weiterbildung auch als mehrdimensionale Werteverteilung erfasst werden,
beispielsweise als Komponenten- und/oder Vektordarstellung. Diese
Ausbildung hat insbesondere den Vorteil, dass für eine
Abbildungseinheit eine zusätzliche Information erfasst
bzw. hinterlegt werden kann, um dadurch spezifisch auf die individuelle Ausgestaltung
der Oberfläche des zu prüfenden Objekts eingehen
zu können und dadurch insbesondere die Defekterkennung
dahingehend zu verbessern, dass der Zuverlässigkeitsgrad
deutlich erhöht wird. Die erfindungsgemäße
Ermittlung einer Abweichung zwischen den Äquivalenzdarstellungen
wird ggf. in einem mehrdimensionalen Vektorraum durchgeführt, so
dass gemäß dieser Weiterbildung bereits in einer weiterverarbeitbaren
Form vorliegen.
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Die
Abmessungen des Analyseabschnitts müssen derart ermittelt
werden, dass ein ausreichend großer Abschnitt in der elektronischen
Darstellung zur Prüfung auf Defekte herangezogen wird,
insbesondere dass eine ausreichende Menge an Informations- bzw.
Strukturinformationseinheiten in der elektronischen Darstellung
erfasst werden. Basierend auf den Abmessungen des Analyseabschnitts werden
Aquivalenzdarstellungen ermittelt, wobei es von Vorteil ist, wenn
die Abmessungen des Analyseabschnitts gering sind, um dadurch eine
hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit erreichen zu können.
Wird nun anspruchsgemäß zur Ermittlung der Abmessungen
des Analyseabschnitts die Entropie des Abschnitts als Bewertungskennzahl
ermittelt, hat diese Weiterbildung für das erfindungsgemäße
Verfahren den besonderen Vorteil, dass sich über die Entropie eine
eindeutige Aussage über den Informationsinhalt und damit über
die Relevanz des durch den Analyseabschnitt erfassten Überlagerungsbereichs der
elektronischen Darstellung treffen lässt. Die Entropie
als Bewertungskennzahl erlaubt eine Aussage darüber, welchen
Anteil ein Teilabschnitt am gesamten Informationsgehalt eines Abschnitts
beiträgt. Basierend auf den Merkmalen in der elektronischen
Darstellung des Objekts, bevorzugt also der darin repräsentierten Oberflächenausbildung
des Objekts, kann für eine elektronische Darstellung ein
Analyseabschnitt mit geringen Abmessungen für die Ermittlung
der Äquivalenzdarstellung ausreichend sein, während
für eine andere Ausbildung der elektronischen Darstellung
des Objekts die Abmessungen des Analyseabschnitts bedeutend größer
gewählt werden müssen.
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In
einer Weiterbildung kann zur Ermittlung der Abmessungen des Analyseabschnitts
die Energiedichte bzw. ein Energieäquivalent des Abschnitts als
Bewertungskennzahl ermittelt werden. Auch mit dieser Weiterbildung
lassen sich in vorteilhafter Weise die Abmessungen des Analyseabschnitts
spezifisch auf die Detailausbildung der elektronischen Darstellung
des Objekts optimiert anpassen. Insbesondere gilt auch für
die Energiedichte bzw. ein Energieäquivalent oben gesagtes,
als auch hier jeder Teilabschnitt des Analyseabschnitts einen bestimmten, kennzeichnenden
Anteil zur Äquivalenzdarstellung beiträgt. Somit
ist auch gemäß dieser Weiterbildung eine Optimierung
dahingehend möglich, die Abmessungen des Analyseabschnitts
auf die Strukturierungsdetails in der elektronischen Darstellung
des Objekts optimal anpassen zu können.
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Aufgrund
der bereits beschriebenen spezifischen Eigenschaften der elektronischen
Darstellungen eines Objekt, insbesondere im Hinblick auf die Strukturfeinheit,
ist eine Weiterbildung von Vorteil, nach der die Abmessungen des
Analyseabschnitts bis zum Erreichen eines Schwellwerts der Bewertungskennzahl
vergrößert werden. Da zur Ermittlung des Analyseabschnitts
beispielsweise die Entropie und/oder die Energiedichte bzw. ein
Energieäquivalent berücksichtigt werden und sich
somit die daraus ermittelte Bewertungskennzahl bei Vergrößerung
der Abmessungen des Analyseabschnitts ebenfalls ändern
wird, bevorzugt wird der Wert der Bewertungskennzahl steigen, kann
durch festlegen eines Schwellwerts die optimale Größe
des Analyseabschnitts für das erfindungsgemäße
Verfahren festgelegt werden. Der Schwellwert wird insbesondere derart
festgelegt sein, dass alle wesentlichen Strukturen in der elektronischen
Darstellung des Objekts vom zugrunde liegenden Analyseabschnitt
erfasst werden und somit der Analyseabschnitt nicht unnötig
groß gewählt ist. Insbesondere liegt eine Eigenschaft
der Bewertungskennzahl darin, dass ab Erreichen eines Schwellwerts
der zusätzliche Informationsgewinn bei weiterer Vergrößerung
des Analyseabschnitts unpropor tional gering zunimmt und somit für
das erfindungsgemäße Verfahren keine wesentliche
Verbesserung der Defekterkennungsqualität bringt.
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Bei
Vergrößerung der Abmessungen des Analyseabschnitts
und der daraus ermittelten Bewertungskennzahl, wird sich der Wert
dieser Kennzahl bei Vergrößerung des Analyseabschnitts
im Wesentlichen proportional ändern. Wird die für
das weitere Verfahren optimale Größe des Analyseabschnitts
erreicht, wird sich bei einer weiteren Vergrößerung
des Analyseabschnitts auch die Bewertungskennzahl weiterhin proportional ändern,
allerdings wird sich der Grad der Änderung verändern,
insbesondere wird sich dieser Verringern. Ein mögliches
Verfahren zur Ermittlung einer Änderung einer Kenngröße
besteht insbesondere darin, die relative Änderung der Bewertungskennzahl
in Relation zur relativen Änderung der Größe
des Analyseabschnitts zu ermitteln, wobei dies als Ermittlung der
Steigung der Bewertungskennzahl bekannt ist. Mit dem anspruchsgemäß weitergebildeten
Verfahren lasst sich anhand der Analyse der Steigung der Bewertungskennzahl jene
Abmessungen des Analyseabschnitts ermitteln, ab denen eine weitere
Vergrößerung des Analyseabschnitts keinen wesentlichen
Beitrag zur Ermittlung der Äquivalenzdarstellung bringt.
Insbesondere wird sich der Wert der Steigung ab Erreichen des Schwellwerts
eines optimalen Analyseabschnitts einem Grenzwert, beispielsweise
0 nähern. Die anspruchsgemäße Ausbildung
hat den weiteren Vorteil, dass durch Wahl des Schwellwerts, beispielsweise
auch durch Festlegung mehrerer Schwellwerte, die Empfindlichkeit
des Verfahrens auf Defekte angepasst werden kann. Beispielsweise
kann durch Wahl eines ersten Schwellwerts der Analyseabschnitt zur
Prüfung grober Defekte festegelegt werden, wobei ein in der
Prüfphase mit diesem Analyseabschnitt erkannter Defekt,
auf einen gravierenden Fehler hindeutet und das zu prüfende
Objekt beispielsweise auszusondern ist. Dies ist von Vorteil, da
eine Grobprüfung zumeist auf einem kleineren Analyseabschnitt
basiert und dementsprechend schneller durchgeführt werden
kann, sodass die Arbeitsbelastung für die Prüfvorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens reduziert wird. In einem gegebenenfalls nachgeschaltetem,
zweiten Prüfschritt, könnte dann mit einem zweiten
Analyseabschnitt eine Detail- bzw. Feinprüfung der elektronischen
Darstellung des Objekts durchgeführt werden.
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Zur
Ermittlung der optimalen Abmessungen des Analyseabschnitts ist eine
Weiterbildung von Vorteil, nach der die Abmessungen des Analyseabschnitts,
beginnend bei einem Startwert iterativ vergrößert
werden. Beispielsweise kann als Startwert die kleinste elektronische
Informationseinheit, ein Bildpunkt, in der elektronischen Darstellung
des Objekts verwendet wer den, wodurch sichergestellt ist, dass der
kleinstmöglich erfassbare Defekt in der elektronischen
Darstellung Berücksichtigung findet. Eine iterative Vergrößerung
hat insbesondere den Vorteil, dass nach jeder schrittweisen Vergrößerung des
Analyseabschnitts, die Schritte zur Ermittlung des optimalen Analyseabschnitts
durchgeführt werden und so sukzessiv der optimale Analyseabschnitt ermittelt
wird. In einer weiteren möglichen Ausführung kann
als Startwert ein zufälliger Wert für die Abmessungen
des Analyseabschnitts gewählt werden, wodurch gegebenenfalls
Iterationsschritte eingespart werden können, da der Startwert
bereits in einer Nähe der Abmessungen des optimalen Analyseabschnitts
liegen kann. Auch kann die Schrittweite der Vergrößerung
des Analyseabschnitts zufällig, oder nach statistischen
Verfahren zur Lösungsfindung angepasst werden.
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Da
der Analyseabschnitt zumeist die elektronische Darstellung des Objekts
nicht vollständig abdeckt, ist eine Weiterbildung von Vorteil,
nach der in der Prüfphase der Analyseabschnitt zur Überlagerung über
der elektronischen Darstellung bewegt wird. Durch die Bewegung wird
wiederholend ein unterschiedlicher Überlagerungsbereich
gebildet, um daraus die Prüf-Äquivalenzdarstellung
zu ermitteln. Die Bewegung kann gleichförmig über
der elektronischen Darstellung erfolgen, es ist aber auch eine zufällige
Bewegung möglich, um so beispielsweise mit einer verringerten
Anzahl von Überlagerungsbereichen trotzdem die elektronische
Darstellung vollständig abdecken zu können. Insbesondere
muss jede Informationseinheit der elektronischen Darstellung zumindest
einmal von einem Überlagerungsbereich erfasst werden.
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Im
Hinblick auf eine Erhöhung der Leistungsfähigkeit
des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Weiterbildung
von Vorteil, nach der in der Prüfphase zumindest zwei Analyseabschnitte
mit der elektronischen Darstellung überlagert werden. Diese
zwei Analyseabschnitte können nun beispielsweise gleichartig
ausgebildet sein und somit eine Erhöhung der gleichzeitig
durchgeführten Prüfungsvorgänge ermöglichen.
Beispielsweise können diese zwei Analyseabschnitte auch
dazu dienen, die Erkennungssicherheit eines Defekts zu steigern,
indem in den zwei Überlagerungsbereichen der zwei Analyseabschnitte,
und der daraus ermittelten Äquivalenzdarstellungen, ein
Defekt erkannt werden muss. Diese Erkennungssicherheit lasst sich
insbesondere dadurch weiter steigern, dass gemäß einer
Weiterbildung mehrere Analyseabschnitt mit der elektronischen Darstellung überlagert
werden, wobei ein Defekt durch Vergleich der Äquivalenzdarstellungen
in mehreren Überlagerungsabschnitten erkannt werden muss,
um als Defekt klassifiziert zu werden. In einer Weiterbildung könnten
die zwei Analy seabschnitte aber auch unterschiedlich ausgebildet
sein, insbesondere können unterschiedliche Referenz-Äquivalenzdarstellungen
zugrunde liegen, sodass zumindest zwei unterschiedliche Strukturen
gleichzeitig geprüft werden können. Beispielsweise
kann ein Objekt eine weitestgehend gleichmäßige
Oberflächentextur aufweisen, in der jedoch periodische
Muster vorkommen. Ein erster Analyseabschnitt könnte nun
dazu ausgebildet sein, die gleichmäßige Struktur
auf Defekte zu prüfen, ein zweiter Analyseabschnitt kann zur
Prüfung der wiederkehrenden Muster gebildet sein, wobei
diese Ausbildung wiederum nicht auf zwei Analyseabschnitte beschränkt
ist.
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Zur
Prüfung unterschiedlicher Strukturen eines Objekts bzw.
zur Prüfung mehrerer Objekte mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren ist eine Weiterbildung von Vorteil, nach der mehrere Referenz-Äquivalenzdarstellungen
aus einem oder mehreren Abschnitten einer defektfreien Darstellung
des Objekts erzeugt werden. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren
in der Lage, der Defektfindung mehrere unterschiedliche Referenzmuster
zu Grunde zu legen. Ferner kann das erfindungsgemäße
Verfahren auch elektronische Darstellungen unterschiedlicher Objekttypen
Arten prüfen, einfach indem die Referenz-Äquivalenzdarstellung
in der Prüfungsphase entsprechend angepasst wird. Da nur
die Referenz-Äquivalenzdarstellung umgesteuert werden muss,
ist das anspruchsgemäß weitergebildete Verfahren
somit insbesondere flexibel und sehr schnell auf sich ändernde
Prüfbedingungen anpassbar. Erfindungsgemäß ist
einer Referenz-Äquivalenzdarstellung immer auch ein entsprechender
Analyseabschnitt zugeordnet.
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Die
in der Trainings- bzw. Prüfphase ermittelte Äquivalenzdarstellung
ist in vorteilhafter Weise derart ausgebildet, dass sie durch ein
Parameterfeld von Kenngrößen beschrieben wird,
die bei der Ermittlung der Äquivalenzdarstellungen erzeugt
werden. Insbesondere ist die Äquivalenzdarstellung durch Parameter
gekennzeichnet, mit denen sich das Abbild des Objekts in der elektronischen
Darstellung vollständig repräsentieren und beschreiben
lässt. Beispielsweise kann eine Äquivalenzdarstellung durch
einen Mittelwert und eine Standardabweichung einer Helligkeitsverteilung
beschrieben werden, wobei in einer Weiterbildung mehrere derartige
Parameter beispielsweise in einem Vektorfeld bzw. einem Vektorraum
zusammengefasst bzw. angeordnet werden können. Somit ist
der Überlagerungsbereich des Analyseabschnitts mit der
elektronischen Darstellung durch einen, bevorzugt jedoch durch eine
Mehrzahl von Parameterwerten charakterisiert, ohne dass dafür
eine aufwändige, optische Repräsentation erforderlich
wäre. Insbesondere ist für den erfindungsgemäßen
Vergleich der Äqui valenzdarstellung ein Vergleich von Parameterfeldern
wesentlich einfacher durchführbar, als dies für
eine optische Übereinstimmungsprüfung der Fall
wäre.
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Beim
Vergleich der Äquivalenzdarstellungen wird es zumeist zu
Abweichungen in den Darstellungen kommen, wobei für diese
Abweichung nach einer anspruchsgemäßen Weiterbildung
ein Abweichungsvektor ermittelt wird. Da der Vergleich der Äquivalenzdarstellungen
bevorzugt im zwei- bzw. mehrdimensionalen Raum statt findet, lassen
sich die Unterschiede zwischen den zu vergleichenden Äquivalenzdarstellungen
in vorteilhafter Weise als Vektoren darstellen, wodurch eine Fehler
bzw. Defekterkennung erleichtert wird, da sich ein Defekt bspw.
in einem großen Änderungsvektor auswirken wird.
Auf eine detaillierte Beschreibung der Vektorarithmetik wird hier
verzichtet, da diese einem kundigen Fachmann bekannt ist.
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Zur
Erhöhung der Erkennungssicherheit ist eine Weiterbildung
von Vorteil, nach der eine Mehrzahl von Abweichungsvektoren aggregiert
wird, da der resultierende Abweichungsvektor nur dann eine wesentliche
Größe bekommt, wenn ein Defekt an einer Position
in der elektronischen Darstellung von mehreren Vergleichsoperationen
als solcher erkannt wurde, während dessen statistische
Ausreißer und gegebenenfalls zu unrecht erkannte Defekte
durch diese Aggregation für die Erkennung eines Defekts nicht
in Betrachtung gezogen werden, da der resultierende Abweichungsvektor
unter einem festgelegten Grenzwert bleiben wird.
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Ein
Defekt im überprüften Analyseabschnitt wird nun
dadurch erkennbar, dass bei Vergleich des Abweichungsvektors mit
einem Grenzwertfeld, eine Über- oder Unterschreitung zumindest
eines Grenzwerts vorkommt. Insbesondere durch die Betrachtung im
Vektorraum kann der Abweichungsvektor hinsichtlich seiner Parameter
mit einem Grenzwertfeld verglichen werden, um so eine Grenzwertverletzung
festzustellen bspw. durch Verletzung von zugrunde liegenden Mittelwerten
und/oder Verteilungswerten der Äquivalenzdarstellung.
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In
einer Weiterbildung wird bei einem erkannten Defekt eine Positionsinformation
des erfassten Defekts ermittelt, sodass eine gegebenenfalls angeschlossene
Auswertevorrichtung die Positionsinformation dazu nutzen kann, um
weitere Verfahrensschritte einzuleiten, mit denen eine Weiterbehandlung
des erkannten Defekts erfolgt. Beispielsweise kann in einem zu prüfenden
Endlosmaterial eine Markierung an der Position des Defekts angebracht
werden, um diesen Defekt eindeutig kennzeichnen zu können.
Neben der Positionsinformation ist mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren auch eine Charakterisierung des erkannten Defekts möglich,
insbesondere lasst sich eindeutig ein Grad für die Abweichung des
Defekts von einem Refe renzzustand angeben. Es ist somit eine Unterscheidung
möglich, ob es sich um einen Fehler mit großer
Abweichung, dafür aber geringer örtlicher bzw.
räumlicher Ausdehnung handelt, oder ob der Fehler bzw.
die Abweichung gering ist, sich dafür aber über
einen großen Abschnitt des Objekts erstreckt. Darauf basierend
kann eine Auswertevorrichtung entsprechende Schritte einleiten und
somit entscheiden, ob der erkannte Fehler für die weitere
Verwendung des geprüften Objekts relevant ist, also das
Objekt fehlerhaft ist, oder ob es ich um einen geringen bzw. vernachlässigbaren
Fehler handelt. Diese Erfassung der Positionsinformation wird bspw.
dadurch erreicht, dass für jede Informationseinheit der
elektronischen Darstellung alle Abweichungswerte bzw. Abweichungsvektoren
der betreffenden Position aggregiert werden, wobei ein Defekt dadurch
erkennbar ist, dass ein festgelegter Grenzwert für den
Aggregationswert überschritten wird. In diesem Fall wird
der betreffende Punkt als defektbehaftet gekennzeichnet.
-
Nach
einer bevorzugten anspruchsgemäßen Weiterbildung
wird die Referenz- und Prüfäquivalenzdarstellung
durch eine One-Class-Support-Vector-Machine (OCSVM) ermittelt, die
in vorteilhafter Weise besonders gut geeignet ist, Abweichungen von
bekannten bzw. festgelegten Referendarstellungen zu ermitteln. Insbesondere
verwendet eine OCSVM nur eine einzige, klar definierte Klasse von
Positivbeispielen, also fehlerfreie Darstellungen des Objekts, um
darauf basierend, Abweichungen erkennen zu können. Die
Klasse positiver Beispiele wird beispielsweise durch eine mehrfache
automatische Erfassung positiver Referenzabbilder ermittelt, die
im Klassenraum der OCSVM abgelegt werden. Insbesondere hat eine
OCSVM in der Trainingsphase den Vorteil, dass zu deren Parametrierung
keine manuellen Bedienhandlungen erforderlich sind, sondern ein automatisch
ablaufender, iterativer Prozess die jeweils optimale Äquivalendarstellung
ermittelt. Bei einer Support-Vector-Machine gilt es die Klasse der
positiven Muster im Vektorraum eindeutig abgrenzen zu können,
um somit jedes Prüfmuster das außerhalb dieser
Grenze liegt, als Defekt kennzeichnen zu können. Eine Möglichkeit
dies zu bewerkstelligen besteht darin, die Anzahl der Support-Vectors
zur Erzielung einer linearen Trennbarkeit des Klassen- bzw. Vektorraums
der OCSVM mittels eines Gaußschen Kernels zu minimieren.
Zur Herbeiführung einer linearen Trennbarkeit der Objekte
der Referenzklasse wird mit dem Kernel eine Transformation in einen
höher dimensionalen Raum erreicht, in dem eine lineare Trennbarkeit
möglich ist. Zur Findung der optimalen Parameter der Support-Vector-Machine,
werden die Parameter des Gaußschen Kernels, insbesondere die
Empfindlichkeit und die Abweichungsabgrenzung dahingehend variiert,
dass die Anzahl der erforderlichen Support-Vectors zur Herbeiführung
einer linearen Trennbarkeit minimiert wird.
-
Ein Überlagerungsbereich
umfasst zumindest eine Informationseinheit, die einen Teilabschnitt des
Objekts repräsentiert. Bevorzugt umfasst ein Überlagerungsbereich
eine Mehrzahl derartiger Informationseinheiten. Beim erfindungsgemäßen
Verfahren wird bei beim Vergleich der Äquivalenzdarstellungen
für die Abweichung eine Kennzahl bestimmt, die jeder Einheit
des Überlagerungsbereichs zugewiesen wird. Damit unterscheidet
sich das erfindungsgemäße Verfahren von bekannten
Verfahren ganz wesentlich, da bisher bekannt war, nur der aktuell
verglichenen Informationseinheit die Kennzahl der Abweichung zuzuweisen.
Die Beiträge der restlichen Informationseinheiten aufgrund
eines möglichen Defekts, wurden durch die Abweichungskennzahl
der einen Informationseinheit ausgedrückt. Dadurch wurden
bekannte Verfahren sehr empfindlich auf statistische Störungen
die jedoch nicht auf einem Defekt basierten, sondern bspw. durch
eine ungünstige Beleuchtungssituation bei der Erfassung
der elektronischen Darstellung hervorgerufen wurden. Da für
eine Informationseinheit der elektronischen Darstellung eine Mehrzahl
von Überlagerungsbereichen zu verwalten ist, werden die
Kenndaten der Überlagerungsbereiche wie bspw. die relative
Position im Bezug auf die elektronische Darstellung und die Kennzahl
für die Abweichung für jeden Überlagerungsbereich
in einem Vektorraum abgelegt.
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Nach
einer Weiterbildung werden für jede Informationseinheit
alle Kennzahlen aller Überlagerungsbereiche aggregiert.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird jede
Informationseinheit in der elektronischen Darstellung von bevorzugt
mehreren Überlagerungsbereichen erfasst. Aufgrund der spezifischen
Lage der Informationseinheit in Relation zum Überlagerungsbereich,
wird sich beim Vergleich der Äquivalenzdarstellungen eine
unterschiedliche Kennzahl der Abweichung ergeben, die jedoch allen Informationseinheiten
des Überlagerungsbereichs zugewiesen wird. Vereinfacht
dargestellt liegt über jeder Informationseinheit eine Mehrzahl
von Überlagerungsbereichen, vorstellbar als übereinander
geschichtete Ebenen, mit jeweils einer Kennzahl der Abweichung für
jede überdeckte Informationseinheit. Für jede
Informationseinheit werden mm alle Abweichungskennzahlen aggregiert,
bspw. in dem sie addiert werden. Durch diese Aggregation werden Überlagerungsbereiche
in denen eine Abweichung erkannt wurde, einen großen Anteil
zur Gesamtfehlerverteilung liefern, aber auch Überlagerungsbereiche mit
einer geringen Abweichung werden aufgrund der Aggregation einen
Beitrag zur Fehlerverteilung liefern. Durch eine anschließende
Normierung bzw. durch Vergleich mit Grenz- oder Schwellwerten lässt sich
in vorteilhafter Weise eine Fehlerklassifizierung durchführen.
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Zum
besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der
nachfolgenden Figuren näher erläutert.
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Es
zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:
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1 Die
Verfahrensschritte in der Trainings- und Prüfphase;
-
2a)
und b) eine optische Darstellung des zu prüfenden Objekts
und die darin ermittelten Defekte;
-
3 Eine
dreidimensionale Darstellung der erkannten Defekte der elektronischen
Darstellung aus 2a;
-
4 Eine
graphische Darstellung der Verlaufs des Informationsgehalts aufgetragen über
der Größe des Analyseabschnitts;
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5a)
und b) eine schematische Darstellung der Defekterkennung und der
Fehleraggregation.
-
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 beschriebenen unterschiedlichen
Ausführungsbeispielen für sich eigenständige,
erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen
darstellen.
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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.
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1 zeigt
schematisch die Verfahrensschritte zum automatischen Erkennen eines
Defekts in einer elektronischen Darstellung eines Objekts. In einer
Trainingsphase 1 wird aus einer defektfreien elektronischen
Darstellung eines Objekts 2 ein Analyseabschnitt 3 dadurch
ermittelt, dass beginnend bei einem Startabschnitt 4 die
Abmessungen des Abschnitts iterativ vergrößert 5 werden,
bis die optimalen Abmessungen des Analyseabschnitts erreicht werden.
Die defektfreie elektronische Darstellung 2 wird anschließend
mit dem so ermittelten Analyseabschnitt 3 überlagert
und aus dem Überlagerungsbereich eine Referenz-Äquivalenzdarstellung 6 des Überlagerungsbereichs
ermittelt.
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In
der Prüfphase 7 wird von einem zu prüfenden
Objekt eine elektronische Darstellung 8 erfasst und mit
dem, in der Trainingsphase 1 ermittelten Analyseabschnitt 3 überlagert.
Für diesen Überlagerungsbereich wird wiederum
eine Äquivalenzdarstellung ermittelt, dieses Mal als Prüf-Äquivalenzdarstellung 9.
Diese Prüf-Äquivalenzdarstellung 9 wird
mit der Referenz-Äquivalenzdarstellung 6 verglichen 10, wobei
im Fall einer Abweichung eine Abweichungsinformationseinheit 11 ermittelt
wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Ermittlung
einer Abweichung von einer fehlerfreien elektronischen Darstellung
eines Objekts, während bei bekannten Verfahren zumeist
auf das Auftreten von definierten und insbesondere trainierten,
bekannten Fehlermustern bzw. Fehlerklassen erkannt wird. Daher wird
in der Trainingsphase 1 zumindest eine Referenz-Äquivalenzdarstellung 6 einer defektfreien
elektronischen Darstellung 2 ermittelt. Bei den zu prüfenden
Objekten handelt es sich bspw. um so genannte Endlosmaterialien,
bevorzugt sind es Endlosgewebebahnen, die von einer Fertigungsvorrichtung
kontinuierlich hergestellt werden. Die elektronische Darstellung
kann nun mittels einer optischen Bilderfassungsvorrichtung wie bspw.
einer CCD-Kamera erfasst werden und steht somit als elektronische
Bilddatendatei zur Verfügung. Die Bilderfassungsvorrichtung
ist dabei bevorzugt mit einer Datenverarbeitungseinrichtung verbunden,
die auch zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Ver fahrens ausgebildet ist. Eine Prüfung auf Defekte in
der Oberflächengestaltung eines Objekt kann daher auf eine
Prüfung des Abbilds der Objektoberfläche zurückgeführt
werden, wobei sowohl eine Auflicht- als auch eine Durchlichtdarstellung
mitumfasst ist, da sich bei Gewebematerialien eine Störung
in der Herstellungsvorrichtung zumeist durch eine Störung
im regelmäßigen Muster der Oberflächenstruktur
auswirken wird.
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Dem
Analyseabschnitt kommt beim erfindungsgemäßen
Verfahren eine besondere Bedeutung zu, da dieser alle wesentlichen
strukturellen Merkmale der zu prüfenden elektronischen
Darstellung umfassen muss, die Abmessungen des Abschnitts jedoch
klein genug gewählt sein müssen, um nicht unnötig
viele, insbesondere sich wiederholende Details der elektronische
Darstellung, für die Ermittlung der Referenz-Äquivalenzdarstellung 6 berücksichtigen
zu müssen. Zum Beispiel gibt es bei einem Gewebematerial
zumindest zwei unterschiedliche periodische Strukturen, die die
Abmessungen des Analyseabschnitts ganz wesentlich beeinflussen. Einmal
gibt es die so genannte Maschenweite als grundlegende periodische
Struktur des Gewebes, die sich jeweils im Abstand der Kett- bzw.
Schussfäden wiederholen wird. Eine zweite periodische Struktur wird
durch die Oberflächenstruktur der Gewebsfäden gebildet,
wobei diese Struktur sich mit kürzerer Periode als die
Gewebsstruktur wiederholt und zusätzlich eine größere
Variation enthält, die bspw. von der relativen Lage, der
Verdrehung und der Spannung des Fadens abhängt. Somit wird
es eine Vielzahl unterschiedlicher defektfreier Darstellungen innerhalb
der Periodizität des Gewebes geben. Die Abmessungen des
Analyseabschnitts sind insbesondere dann optimal gewählt,
wenn eine Vergrößerung des Analyseabschnitts keinen
wesentlichen Informationsgewinn für die Ermittlung der
Referenz-Äquivalenzdarstellung 6 bringt, es sind
dann alle Feinstrukturen der Fäden und die gröbere
Struktur des Gewebes umfasst. Der kleinstmögliche Analyseabschnitt
ist dabei durch die kleinstmögliche Informationseinheit
in der elektronischen Darstellung, einem Bildpunkt, gekennzeichnet,
der größtmögliche Analyseabschnitt entspricht dabei
der gesamten elektronischen Darstellung.
-
Zur
Ermittlung der Abmessungen des Analyseabschnitts wird dabei beginnend
bei einem Startabschnitt 4 die Entropie bzw. ein Energiegehalt
des Überlagerungsbereichs des Startabschnitts 4 mit
der elektronischen Darstellung 2 ermittelt und durch eine Bewertungskennzahl
ausgedrückt. Der Analyseabschnitt wird nun iterativ vergrößert 5 und
dabei die Änderung der Bewertungskennzahl überwacht.
Abhängig vom zugrunde liegenden Muster bzw. der Oberflächenstruktur,
die durch die elektronische Darstellung repräsentiert wird,
wird sich die Be wertungskennzahl bei Vergrößerung
des Analyseabschnitts anfänglich stark ändern,
bei Erreichen der Abmessungen des optimalen Analyseabschnitts wird
die Änderung der Bewertungskennzahl abflachen. Beispielsweise
kann mm die Bewertungskennzahl mit einem Schwellwert verglichen
werden, bevorzugt wird jedoch das Maß der Änderung,
also die Steigerung, überwacht. Die Steigerung wird bei
Erreichen des optimalen Analyseabschnitts eine merkbare Wertänderung
erfahren bzw. gegen einen Grenzwert konvergieren. Zur Ermittlung
des optimalen Analyseabschnitts kann nun die Bewertungskennzahl
zum gesamten Informationsgehalt der elektronischen Darstellung in
Bezug gesetzt werden. Mittels mathematischer Methoden kann aus der
gesamten elektronischen Darstellung der Informationsgehalt und somit
die Bewertungskennzahl ermittelt werden, wobei die Abmessungen des
optimalen Analyseabschnitts bevorzugt dadurch gekennzeichnet sind,
dass die Bewertungskennzahl 90% jenes Werts erreicht, der für
die gesamte elektronische Darstellung erreichbar ist. Durch diese
Wahl des Analyseabschnitts ist sichergestellt, dass trotz entsprechend
kleinem Analyseabschnitt, ein großes Maß an Information
in diesem Analyseabschnitt enthalten ist und für die Ermittlung
der Referenz-Äquivalenzdarstellung herangezogen wird. Zumeist
wird ein rechteckiger Analyseabschnitt mit Breite 16 und
Höhe 17 gewählt, wobei insbesondere ein
quadratischer Analyseabschnitt besonders bevorzugt ist.
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Für
die Ermittlung der Referenz-Äquivalenzdarstellung 6 wird
das System der Support-Vector-Machine (SVM) verwendet. Dieses System
hat sich zur optischen Fehlererkennung mittels Datenverarbeitungseinrichtungen
bewährt und basiert auf einer Darstellung einer Verteilungsfunktion
in einem Vektorraum. Dabei lässt sich eine Menge bekannter Zustände
im Vektorraum repräsentieren und ggf. in einem mehrdimensionalen
Volumen einschließen. Für die Referenz-Äquivalenzdarstellung 6 wird
nun zumindest ein derartiger Zustand ermittelt, zur Erhöhung
der Zuverlässigkeit des Verfahrens werden jedoch eine Mehrzahl
von Zuständen erfasst, insbesondere werden aus der defektfreien
elektronischen Darstellung, 250 zufällig gewählte Überlagerungsbereiche
analysiert und im Vektorraum abgebildet. Als Resultat dieser Mehrfacherfassung
von Analyseabschnitten wird bspw. durch Mittelwertbildung der ermittelten
Parameter die Referenz-Äquivalenzdarstellung gebildet,
die somit bestmöglich die Merkmale der elektronischen Darstellung
im Analyseabschnitt repräsentiert und damit indirekt auch
die Struktur, insbesondere die Oberflächenstruktur des
Objekts beschreibt.
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In
der Prüfphase 7 wird aus dem Überlagerungsbereich
des Analyseabschnitts 3 mit der elektronischen Darstellung
des zu prüfenden Objekts 8, eine Prüf-Äquivalenzdarstellung 9 ermit telt,
wobei für den Überlagerungsbereich wiederum im
Wesentlichen ein Mittelwert sowie eine Verteilung ermittelt, wobei
anschließend die Prüf-Äquivalenzdarstellung 9 mit
der Referenz-Äquivalenzdarstellung 6 verglichen wird 10.
Da der Analyseabschnitt 3 zumeist deutlich kleiner ist
als die elektronische Darstellung des prüfenden Objekts 8,
wird der Analyseabschnitt 3 über den gesamten
zu prüfenden elektronischen Abbild bewegt, wobei kontinuierlich Überlagerungsbereiche gebildet
werden, für die wiederum eine Prüf-Äquivalenzdarstellung
ermittelt wird. Die Überlagerungsbewegung 12 des
Analyseabschnitts 3 kann nun einem zyklischen bzw. kontinuierlichen
Bewegungsmuster folgen, es ist aber auch ein zufälliges
Bewegungsmuster denkbar. In einer bevorzugten Ausbildung wird das
erfindungsgemäße Verfahren zur Prüfung kontinuierlich
bereitgestellter Objekte, insbesondere zu Oberflächenprüfung
von Endlosmaterialien eingesetzt. Das zu prüfende Objekt
bewegt sich also kontinuierlich an einer Erfassungsvorrichtung vorbei,
die kontinuierlich bzw. periodisch ein Abbild des Objekts, insbesondere
der Objektoberfläche erfasst. Die kontinuierliche Bewegung
des Objekts wird sich auch in der elektronischen Darstellung 8 widerspiegeln,
wobei die Bewegung 12 des Analyseabschnitts derart gewählt
sein muss, dass stets der gesamte Abschnitt der elektronischen Darstellung 8 überlagert
und eine Prüf-Äquivalenzdarstellung erfasst wird.
Beispielsweise kann dazu ein Erfassungsbereich 13 festgelegt werden,
welcher sich relativ zur kontinuierlich erfassten elektronischen
Darstellung 8 bewegt, wobei in diesem Erfassungsbereich
wiederum der Analyseabschnitt 3 derart bewegt 12 wird,
dass stets sichergestellt ist, dass der gesamte Erfassungsbereich
vom Analyseabschnitt abgedeckt und aus dem Überlagerungsbereich
eine Prüf-Äquivalenzdarstellung ermittelt wurde.
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Zur
Erhöhung der Leistungsfähigkeit des Verfahrens,
insbesondere im Hinblick auf eine kontinuierliche Defektprüfung,
können mehrere Analyseabschnitte über der elektronischen
Darstellung des prüfenden Objekts 8 bewegt werden,
wobei wiederum eine kontinuierlich periodische und/oder statistisch
zufällige Bewegungslinie 12 möglich ist.
Durch die Mehrzahl der Analyseabschnitte wird es Bereiche in der
elektronischen Darstellung geben, die von mehreren Analyseabschnitten überdeckt
wurden und für die daher auch mehrere Prüf-Äquivalenzdarstellung
ermittelt wurden. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass dadurch
die Zuverlässigkeit der Defekterkennung bedeutend erhöht
wird, da somit eine Fehleraggregation möglich wird und
ein Defekt im Wesentlichen nur dann als solcher erkannt wird, wenn
mehrere Prüf-Äquivalenzdarstellungen einen Fehleranteil
liefern. Durch diese Fehleraggregation wird vermieden, dass ggf.
vorhandene zufällige Störungen in der elektronischen
Darstellung zu einer Defektanzeige führen. Nur wenn ein
Defekt in mehreren Überlagerungsbereichen und damit in
mehreren Prüf-Äquivalenzdarstellungen als solcher
erfasst wird, wird dieser einen ausreichenden Beitrag in der Abweichungsinformationseinheit 11 bringen.
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Beim
Vergleich 10 der Äquivalenzdarstellungen 6, 9 wird
eine Abweichung zwischen den beiden Darstellungen ermittelt und
in einer Abweichungsinformationseinheit 11 abgelegt. Das
erfindungsgemäße Verfahren bietet nun den besonderen
Vorteil, dass neben der Position des erkannten Defekts, zusätzlich auch
eine Aussage über den Grad der Abweichung an der jeweiligen
Position getroffen werden kann. Im Gegensatz zu bekannten Verfahren
ist es daher möglich, spezifisch auf erkannte Defekte zu
reagieren, wodurch eine deutlich erweiterte Entscheidungsmöglichkeit
für die weitere Behandlung des zu prüfenden Objekts
möglich ist. Beispielsweise kann von einer nachfolgenden
Auswertevorrichtung, unter Zugrundelegung von Bewertungskriterien
festgelegt werden, ab welchem Abweichungsgrad eine weitere Verwendung
des zu prüfenden Objekts nicht mehr möglich ist
und das Objekt als fehlerhaft zu kennzeichnen ist. Objekte mit einem
geringeren Abweichungsgrad könnten somit weiterhin im Produktionsablauf
bleiben, würden jedoch als qualitätsgemindert
gekennzeichnet werden.
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Aufgrund
der Struktur der elektronischen Darstellung 8 und der Mehrzahl
der ermittelten Abweichungsinformationseinheiten je Informationseinheit,
ist die Abweichungsinformationseinheit 11 bevorzugt als
mehrdimensionales Komponentenfeld, insbesondere als Vektorfeld ausgebildet.
Somit kann für jede Informationseinheit in der elektronischen Darstellung
und damit für jeden Teilabschnitt, eine Mehrzahl von Abweichungen
von der Referenz-Äquivalenzdarstellung angegeben werden,
die nach einer erfindungsgemäßen Weiterbildung
aggregiert werden. Insbesondere lasst sich die Abweichungsinformationseinheit 11 sehr
einfach und grafisch anschaulich darstellen, bspw. in einer dreidimensionalen
Darstellung der Fehlerverteilungsfunktion.
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2 zeigt eine grafische Darstellung eines erkannten
Defekts in einem Gewebe. 2a zeigt ein
optisches Abbild 8 der Oberflächenstruktur mit
einem Defekt der zwar mit freiem Auge erkennbar ist, allerdings
lässt sich nur schwer eine Aussage darüber treffen,
welchen Abweichungsgrad der Defekt gegenüber der defektfreien
Oberfläche aufweist. In 2b ist
die Abweichungsinformationseinheit 11 als Ergebnis des
erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wobei
der Grad der Abweichung durch unterschiedliche Helligkeiten dargestellt
ist. Für dieses spezifische zu prüfende Muster
wurde in der Trainingsphase für die One-Class- Support-Vector-Machine
ein Analysefenster mit einer Größe von 12 Bildpunkten
und für den Gaußschen Kern der Stützvektormaschine
die Parameter σ = 0,059 und υ = 0,00005 ermittelt.
Der Fehler in 2a entsteht bspw. dadurch, dass
beim Webevorgang ein Faden ausgelassen wurde. 2b zeigt
nun einen schwerwiegenden Einzelfehler der zwar örtlich
eng begrenzt ist, allerdings eine große Abweichung gegenüber
der defektfreien Umgebung aufweist. Mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren wurden in der elektronischen Darstellung nach 2b weitere
Abweichungen erkannt, aufgrund der sehr geringen Abweichung von
der Referenz-Äquivalenzdarstellung und der durchgeführten
Fehleraggregation, treten diese erkannten Abweichungen kaum in Erscheinung.
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In 3 ist
das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens
für die Oberflächenstruktur nach 2a in
einer dreidimensionalen Darstellung angegeben. Die Horizontale (XY-Ebene)
entspricht dabei der elektronischen Darstellung des zu prüfenden
Objekts und damit der Objektoberfläche, in Z-Richtung ist
die Abweichungsinformationseinheit als Ergebnis des erfindungsgemäßen
Verfahrens dargestellt.
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4 zeigt
ein Diagramm der Entropie der elektronischen Darstellung in Abhängigkeit
von den Abmessungen des Analyseabschnitts. Der maximale Informationsgehalt,
also die maximale Entropie wird dann erreicht, wenn der Analyseabschnitt
gleich groß der elektronischen Darstellung gewählt
wird. Ein großer Analyseabschnitt ist jedoch für
das erfindungsgemäße Verfahren von Nachteil, da
zur Bildung der Äquivalenzdarstellung, sowohl in der Trainingsphase als
auch in der Prüfphase, eine sehr große Anzahl von
Informationseinheiten in der elektronischen Darstellung berücksichtigt
werden müssen, was eine äußerst leistungsstarke
Datenverarbeitungseinrichtung erforderlich machen würde.
Eine Möglichkeit zur Einschränkung der zu berücksichtigten
Informationseinheiten liegt darin, den Analyseabschnitt zu beschränken,
insbesondere die Größe derart zu reduzieren, dass
nur ein wesentlicher Abschnitt erfasst wird. Die Entropie ist ein
Maß für den mittleren Informationsgehalt einer
Informationseinheit, hier eines Bildpunktes der elektronischen Darstellung,
und besagt vereinfacht, welchen Anteil eine einzelne Informationseinheit
zum Informationsgehalt der gesamten elektronischen Darstellung beiträgt.
Durch Vergrößern des Analyseabschnitts, insbesondere
von einer einzelnen Einheit als kleinstmöglicher Startwert,
bis hin zur gesamten elektronischen Darstellung, nimmt die Entropie
stetig zu, wobei der Anstieg bei größer werdendem
Analyseabschnitt abflacht. Durch Festlegen eines Grenzwerts von
bspw. 90% der maximalen Entropie wird ein Analyseabschnitt gewählt,
der vereinfacht ausgedrückt groß genug ist, um
90% der gesamten Informationsmenge in der elektronischen Darstellung
zu erfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird
bevorzugt zum Prüfen von Gewebebahnen verwendet, wobei
bei der Ermittlung der dargestellten Kurve, bei 100 Analyseabschnitten
die Abmessungen im Bereich zwischen 1 und 50 Bildpunkten zufällig
gewählt wurden und daraus die Entropie ermittelt wurde.
Die gewünschte Abmessung 14 des Analyseabschnitts
erhält man nun durch den Schnittpunkt 15 der Kurve
mit dem Ordinatenwert bei 90% des Maximalwerts. Im dargestellten
Fall ist der Analyseabschnitt also 12 Informationseinheiten bzw. Bildpunkte
groß.
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Nachdem
die Abmessungen des Analyseabschnitts ermittelt wurden, gilt es
durch Überlagerung der elektronischen Darstellung mit dem
Analyseabschnitt, für den Überlagerungsbereich
die Referenz-Äquivalenzdarstellung zu ermitteln. Das Konzept
von Support-Vector-Machines (SVM) sei hierin als hinlänglich
bekannt angesehen, insbesondere ist es bekannt, zur Herbeiführung
einer linearen Trennung der Vektoren der SVM einen so genannten
Kernel-Trick einzuführen, um die lineare Trennung implizit
in einem hochdimensionalen Raum ausführen zu können.
Für das erfindungsgemäße Verfahren wird ein
Gaußscher Kernel verwendet, der unter anderem durch eine
Empfindlichkeit und einen Verteilungsparameter gekennzeichnet ist.
Für das erfindungsgemäße Verfahren wird
nun der Gaußsche Kernel in seinen Parametern dahingehend
optimiert, dass eine möglichst geringe Empfindlichkeit
erreicht wird, gleichzeitig jedoch für die Erreichung der
linearen Trennbarkeit eine möglichst geringe Anzahl von
Support-Vectors erforderlich ist.
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Ein
weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens
liegt darin, dass die elektronische Darstellung des Objekts, insbesondere
wenn diese als Helligkeitsverteilung erfasst wurde, vor der weiteren
Bearbeitung bzw. Verarbeitung normalisiert wird. Da das erfindungsgemäße
Verfahren bevorzugt zur Prüfung von Oberflächen
von Objekten verwendet wird, wobei diese Oberflächen zumeist
von einer Bilderfassungsvorrichtung in eine elektronische Darstellung übergeführt
werden, kommt der Beleuchtung des Objekts bei der Erfassung der
elektronischen Darstellung eine besondere Bedeutung zu. Nun kann es
jedoch vorkommen, dass sich die Beleuchtungsverhältnisse
in der Prüfphase von denen in der Trainingsphase unterscheiden
und sich somit die Prüf-Äquivalenzdarstellung
von der Referenz-Äquivalenzdarstellung prinzipiell unterscheiden
wird. Die Normalisierung einer erfassten Helligkeitsverteilung bzw.
der Informationseinheiten in der elektronischen Darstellung hat
nun den Vorteil, dass das erfasste Wertespektrum der Helligkeitsverteilung
immer auf einen bekannten und festgelegten Werteumfang umgewandelt
wird, bspw. auf einen Wertebereich von 0 bis 1. Da bei Erfassung
einer Oberflächenstruktur unter zwei unterschiedlichen
Beleuchtungssituationen die jeweiligen Extremwerte, also der dunkelste
und der hellste Bildpunkt unterschiedlich sein werden, die Verteilung
der Helligkeitswerte zwischen den beiden extremer jedoch gleich
bleiben wird, wird durch die Normalisierung eine Angleichung der
elektronischen Darstellung erreicht. Man spricht hier auch von einer Bereichsspreizung
bzw. einer Bereichsstauchung.
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5a zeigt
einen Ausschnitt aus der elektronischen Darstellung 8 eines
zu prüfenden Objekts. Insbesondere handelt es sich dabei
um Bildpunkte eines von einer Bilderfassungsvorrichtung erfassten Abbilds.
In der Prüfphase wird dabei für jeden Bildpunkt
der elektronischen Darstellung 8 ein Überlagerungsbereich
gebildet, für den eine Prüfäquivalenzdarstellung
ermittelt wird. Dabei können ein oder mehrere Analyseabschnitte 3 über
das elektronische Abbild 8 bewegt werden, wobei für
jeden Überlagerungsbereich die ermittelte Prüf-Äquivalenzdarstellung
mit der Referenz-Äquivalenzdarstellung verglichen wird
und bei erkennen einer Abweichung der Überlagerungsbereich
als Defekt beinhaltend markiert wird.
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Im
Detail sehen die Verfahrensschritte nun folgendermaßen
aus, wobei die Beschreibung stark vereinfacht ausgeführt
ist. Für einen ersten zu prüfenden Bildpunkt 28 mit
den Koordinaten X1 und Y1 wird der Überlagerungsbereich
mit der elektronischen Darstellung 8 dadurch gebildet,
dass der Bildpunkt 18 als Mittelpunkt des Analyseabschnitts 3 gewählt
wird, wodurch der erste Überlagerungsbereich 19 entsteht.
Für diesen Überlagerungsbereich 19 wird
die Prüf-Äquivalenzdarstellung ermittelt, wobei ein
Vergleich mit der Referenz-Äquivalenzdarstellung keine
Abweichung ergeben wird, da sich im betroffenen Abschnitt 19 keine
Defektstelle befindet.
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Für
einen zweiten zu prüfenden Bildpunkt 20 wird in
gleicher Weise vorgegangen, wodurch der zweite Überlagerungsbereich 21 gebildet
wird. Da sich nun in diesem Überlagerungsbereich 21 ein
Defekt 22 befindet, wird es beim Vergleich mit der Referenzäquivalenzdarstellung
zu einer Abweichung kommen, also die Abweichungsinformationseinheit einen
Beitrag erhält. Durch das erfindungsgemäße Verfahren
wurde nun festgestellt, dass im Überlagerungsbereich 21 ein
Defekt vorhanden ist, die genaue Position innerhalb des Überlagerungsbereichs
ist zu diesem Zeitpunkt jedoch nicht bekannt. Zur Vorbereitung der
so genannten Fehleraggregation wird nun jedem Bildpunkt im Überlagerungsbereich 21 der
ermittelte Fehlergrad zugewiesen, dies kann beispielsweise ein Skalar
als Maß für den Grad der Abweichung sein.
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Diese
Schritte werden auch für den dritten zu überprüfenden
Bildpunkt 23 durchgeführt, insbesondere wird ebenfalls
ein dritter Überlagerungsbereich 24 gebildet.
Obwohl der Defekt 22 vom dritten Überlagerungsbereich 24 nur
mehr am Rand erfasst wird, wird der ermittelte Abweichungswert wiederum
allen Bildpunkten des Überlagerungsbereichs 24 zugewiesen,
allerdings wird der Absolutwert des Abweichungswerts kleiner sein,
da nur ein kleiner Abschnitt des Defekts erfasst wurde. Diese Schritte
werden für alle Bildpunkte der elektronischen Darstellung
durchgeführt, wobei in einer Weiterbildung die Bewegung der
Analyseabschnitte 3 derart optimiert werden kann, dass
jeder Bildpunkt zumindest von einem Analyseabschnitt erfasst wurde,
insbesondere dass jeder Bildpunkt zumindest in einem Überlagerungsbereich
zur Berücksichtigung der Prüf-Äquivalenzdarstellung
erfasst wurde.
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Nach
Durchführung der Verfahrensschritte in der Prüfphase
erhält man nun eine Vielzahl von Abweichungsinformationseinheiten.
In 5b ist eine stark vereinfachte Darstellung dieser
Situation angegeben. Um den Defekt 22 gibt es eine Mehrzahl
von Überlagerungsbereiche 25 für die
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Abweichung
von der Referenzäquivalenzdarstellung ermittelt wurde.
Zur Vereinfachung der Darstellung werden Überlagerungsbereiche
die den Defekt vollständig umschließen mit einer
2 gekennzeichnet, Überlagerungsbereiche ohne einen Defekt
werden mit einer 0 gekennzeichnet und Überlagerungsbereiche
die den Defekt nur teilweise erfassen werden mit einer 1 gekennzeichnet.
Bei der Fehleraggregation werden nun für jeden Bildpunkt
die Abweichungswerte zusammengefasst, im dargestellten Fall werden
sie addiert. In der Darstellung nach 5b wird
es nun im Bereich des Defekts 22 zu einem vermehrten Auftreten
von defektbehafteten Überlagerungsbereichen, gekennzeichnet
durch eine 2 oder eine 1, kommen. Abseits des Defekts werden defektfreie Überlagerungsbereiche,
gekennzeichnet durch eine 0, überwiegen, sodass hier der
Aggregationswert gering bleiben wird.
-
In 5c ist
dies für das Beispiel aus 5b durchgeführt,
wobei im Bereich des Defekts der Aggregationswert zunimmt. Für
eine große Anzahl derartiger Überlagerungsbereiche
und die daher große Anzahl aggregierter Abweichungswerte,
lässt sich der Bereich des Defekts sehr genau eingrenzen,
da hier der Aggregationswert sehr groß sein wird, insbesondere
umso höher sein wird, je stärker die Abweichung
im betroffenen Bereich von der Referenz-Äquivalenzdarstellung
ist. Zur Vereinfachung der Darstellung bzw. zur weiteren Verarbeitung
kann der Absolutwert der Aggregation normiert werden, wie dies beispielsweise
in 3 dargestellt ist.
-
Die
Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten
des Verfahren zum automatischen Erkennen eines Defekts in einer
elektronischen Darstellung eines Objekts, wobei an dieser 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 Ausführungsvariante
möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
-
Der
Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass
zum besseren Verständnis des Aufbaus des Verfahren zum
automatischen Erkennen eines Defekts in einer elektronischen Darstellung eines
Objekts, diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich
und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt
wurden.
-
Die
den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende
Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
-
Vor
allem können die einzelnen in den 1 bis 5 gezeigten Ausführungen den Gegenstand
von eigenständigen, erfindungsgemäßen
Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen
Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser
Figuren zu entnehmen.
-
- 1
- Trainingsphase
- 2
- Defektfreie
elektronische Darstellung
- 3
- Analyseabschnitt
- 4
- Startabschnitt
- 5
- Iterative
Vergrößerung des Abschnitts
- 6
- Referenz-Äquivalenzdarstellung
- 7
- Prüfphase
- 8
- Elektronische
Darstellung eines zu prüfendes Objekt
- 9
- Prüf-Äquivalenzdarstellung
- 10
- Vergleich
der Äquivalenzdarstellung
- 11
- Abweichungsinformationseinheit
- 12
- Überlagerungsbewegung
- 13
- Erfassungsbereich
- 14
- Abmessung
- 15
- Schnittpunkt
- 16
- Breite
des Analyseabschnitts
- 17
- Höhe
des Analyseabschnitts
- 18
- Erster
zu prüfende Bildpunkt
- 19
- Erster Überlagerungsbereich
- 20
- Zweiter
zu prüfende Bildpunkt
- 21
- Zweiter Überlagerungsbereich
- 22
- Defekt
- 23
- Dritter
zu prüfende Bildpunkt
- 24
- Dritter Überlagerungsbereich
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 4643230
A [0003]
- - US 6100989 A [0004]
- - US 6753965 B2 [0005]
- - GB 2408323 A [0007]