DE102010047499A1

DE102010047499A1 - Automatic system for visually inspecting surface areas, has adjustable component that is provided with electronic image capture apparatus and illumination unit so that image of same zone is picked-up at different incident angles

Info

Publication number: DE102010047499A1
Application number: DE201010047499
Authority: DE
Inventors: Fernando Puente León; Miquel Angel Abián Pérez; Ana Pérez Grassi; Jose Caballero Aroca; Efrén Crespo Navarro; Ambrosio Liceaga Elizalde; Pilar Herrera Plaza; Clemente Marin Romero; David Ortega Muñoz; José Vicente Oliver Villanueva; Teo Vitoria Mangado
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-12
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2011-10-13
Also published as: ES2381723B1; ES2381723A1

Abstract

The system has main frame (9) that is adjusted and fixed at same time when adjusting adjustable component (10) in horizontal direction. Each adjustable component is provided with electronic image capture apparatus (11) and illumination unit (12) attached at central computing and control unit so that image of same zone is picked-up at different incident angles of lighting.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet des Analysierens, insbesondere des Inspizieren und/oder Überprüfens, von gefertigten Holz-, Metall-, und/oder Keramikoberflächen.The present invention relates to the technical field of analyzing, in particular of inspecting and / or checking, manufactured wood, metal, and / or ceramic surfaces.

Stand der TechnikState of the art

Für Oberflächen aus Holz und Holzderivaten (Spanholz, Faserplatten, Sperrholz, etc.), sowie auch für keramische und metallische Oberflächen, ist der Fertigungsprozess ist ein kritischer Prozess. Die Ursachen der Fehler auf den gefertigten Oberflächen können unterschiedlich sein: ungeeignete Umgebungsbedingungen, Rohstoffe mit schlechter Qualität oder außer den technischen Anforderungen, unkalibrierte oder defekte Maschinen, Verwendung von nicht kompatiblen Chemikalien mit den Substraten u. a.For surfaces made of wood and wood derivatives (chipboard, fiberboard, plywood, etc.), as well as for ceramic and metallic surfaces, the manufacturing process is a critical process. The causes of faults on the finished surfaces may vary: inadequate environmental conditions, poor quality raw materials or other than technical requirements, uncalibrated or defective machinery, use of incompatible chemicals with substrates, and the like. a.

Im speziellen Fall der Möbelindustrie erfolgt die Oberflächenfertigung meist durch Farben und Lacke. Die Defekte im Lackfilm können bereits bei noch unvollständig bearbeiteten Waren auftreten, was zu einem Verlust von wertvoller Zeit, Geld und Arbeit führt. Defekte in einer Lackschicht sind nur schwer sichtbar, besonders dann, wenn die Lackierung durchsichtig und dadurch die Maserung des Holzes sichtbar ist. Die Sichtbarkeit der meisten dieser Defekte hängt stark von der Art der Beleuchtung und dem Einfallswinkel des Lichtes auf die Oberfläche ab, was die Beurteilung seitens eines Experten wesentlich erschwert.In the special case of the furniture industry, the surface is usually done by paints and varnishes. The defects in the paint film can already occur in still incomplete processed goods, resulting in a loss of valuable time, money and work. Defects in a paint layer are difficult to see, especially if the paint is transparent and therefore the grain of the wood is visible. The visibility of most of these defects is highly dependent on the type of illumination and the angle of incidence of the light on the surface, which makes the judgment of an expert much more difficult.

Fehlerbehaftete gefertigte Holzwerkstoffe und Holzplatten verursachen jedes Jahr große wirtschaftliche Einbußen. Heutzutage werden diese Oberflächen meist durch menschliche Prüfer durchgeführt. Dies hat zur Folge ein langsames Sichtprüfverfahren, was trotzdem die Fehlerfreiheit der inspizierten Teile nicht garantiert. Darüber hinaus muss man mit zusätzlichen Kosten rechnen, wenn der Fertigungsprozess unterbrochen werden muss, um die Defekte zu beseitigen.Faulty manufactured wood-based materials and wood panels cause major economic losses each year. Nowadays, these surfaces are mostly done by human examiners. This has the consequence of a slow visual inspection method, which nevertheless does not guarantee the accuracy of the inspected parts. In addition, additional costs have to be incurred if the manufacturing process has to be interrupted in order to eliminate the defects.

Verschiedene Patente wurden offenbart, die auf die automatische Sichtprüfung zur Defekterkennung auf Holzwerkstoffen bezogen sind: das Patent PCT WO2006/042411 , das Amerikanische Patent US2005/0147286 und das Patent PCT WO2004/057317 , die Systeme und Methoden beschreiben, die sich jedoch von der vorliegenden Erfindung unterscheiden. Keines dieser Systeme bietet die Qualität der Ergebnisse, die mit der vorliegenden Erfindung erzielt wird. Dieses liegt darin, dass im vorliegenden System hochwertige Bilderserien einer Oberfläche unter unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen aufgenommen werden. Andere Druckschriften, die einen bestimmten Zusammenhang zum vorliegenden System haben, die aber keinen Einfluss auf der vorliegenden Erfindung ausgeübt haben, sind: US2006/0262972 , WO98/07023 , WO02/068899 , WO2005/116579 , WO2004/106918 und EP1563917 .Various patents have been disclosed which relate to automatic visual inspection for defect detection on wood-based materials: the PCT patent WO2006 / 042411 , the American patent US2005 / 0147286 and the PCT patent WO2004 / 057317 describing systems and methods that differ, however, from the present invention. None of these systems offers the quality of the results achieved with the present invention. This is because in the present system, high-quality image series of a surface are recorded under different illumination directions. Other references which have a certain connection with the present system but which have no influence on the present invention are: US2006 / 0262972 . WO98 / 07023 . WO02 / 068899 . WO2005 / 116579 . WO2004 / 106918 and EP1563917 ,

Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, VorteileDESCRIPTION OF THE INVENTION: Problem, Solution, Advantages

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein automatisches Sichtprüfsystem zur Erkennung von Defekten auf gefertigten Oberflächen, dessen wesentliches Ziel ist, ein flexibles Sichtprüfsystem System zur Erkennung von Defekten auf den genannten Oberflächen mittels stroboskopischer Lichtquellen und Grauwertkameras, die Aufnahmen von Bildern derselben Zone einer inspizierten Oberfläche unter verschiedenen Beleuchtungsrichtungen erzielen, zu bieten. Dies ermöglicht die Erkennung von Defekten, die mit einer einzigen Beleuchtungsrichtung nicht erkennbar oder bestimmbar sind.The present invention relates to an automatic visual inspection system for detecting defects on finished surfaces, the main object of which is to provide a flexible visual inspection system for detecting defects on said surfaces by means of stroboscopic light sources and grayscale cameras taking pictures of the same zone of an inspected surface achieve different lighting directions. This allows the detection of defects that are not detectable or determinable with a single direction of illumination.

Die Erfindung ist auf jedem Bereich anwendbar, in dem man eine automatische Inspektion von gefertigten Oberflächen, so wie Holz-, Holzderivate-, Metall- und Keramikoberflächen, durchführen möchte. Beispielsweise ist das System einsetzbar in der Holzindustrie für Hersteller von Möbeln, Parkett, Türen und Fenstern, sowie auch in Lackierlinien. Das System der Erfindung stellt Möglichkeiten zur Transportierung und Einstellung der Höhe des Systems dar, was eine Integration an industriellen Fertigungslinien erleichtert. Dies ermöglicht eine Automatisierung der Inspektion in eine objektive und reproduzierbare Weise.The invention is applicable to any field in which one would like to perform automatic inspection of fabricated surfaces such as wood, wood derivatives, metal and ceramic surfaces. For example, the system can be used in the wood industry for manufacturers of furniture, parquet, doors and windows, as well as in paint lines. The system of the invention provides possibilities for transporting and adjusting the height of the system, which facilitates integration on industrial production lines. This allows automation of the inspection in an objective and reproducible manner.

Um die Ziele zu erreichen und die in den vorigen Abschnitten erwähnten Probleme zu vermeiden, besteht die Erfindung aus einem automatischen Sichtprüfsystem zur Erkennung von Defekten auf gefertigten Oberflächen. Das System ist für industrielle Gebiete geeignet, in denen eine automatische Oberflächeninspektion von gefertigten Holz-, Metall-, oder Keramikwaren erwünscht ist.In order to achieve the objectives and avoid the problems mentioned in the previous sections, the invention consists of an automatic vision inspection system for detecting defects on finished surfaces. The system is suitable for industrial areas where automatic surface inspection of manufactured wood, metal or ceramic goods is desired.

Erfindungsgemäß beinhaltet das System eine Halterungsstruktur an der ein Hauptgestell vertikal eingestellt und fixiert wird. An diesem Gestell wird zudem mindestens eine in horizontaler Richtung verstellbare Baugruppe eingestellt und fixiert. Unter diesen Baugruppen liegt ein lineares Fördergerät für die Beförderung von gefertigten Oberflächen. Jede verstellbare Baugruppe ist mit einem elektronischen Bilderfassungsgerät und einem Beleuchtungsmittel versehen. Beide werden an einer zentralen Rechen- und Steuerungseinheit angeschlossen, um Bildaufnahmen derselben Zone unter unterschiedlichen Einfallswinkeln der Beleuchtung zu ermöglichen.According to the invention, the system includes a support structure on which a main frame is vertically adjusted and fixed. At least one horizontally adjustable assembly is set and fixed on this frame. Among these assemblies is a linear conveyor for conveying finished surfaces. Each adjustable assembly is provided with an electronic image capture device and a lighting means. Both are connected to a central computing and control unit to allow imaging of the same zone at different angles of incidence of the illumination.

Gemäß der bevorzugten Ausführung des vorliegenden Systems bestehen diese Beleuchtungsmittel aus mindestens vier Lichtquellen, die die inspizierten Teile beleuchten, die sich auf dem Förderband befinden. Die Lichtquellen beleuchten die Oberflächen in mindestens vier verschiedenen Richtungen auf eine zyklische und mit den elektronischen Bilderfassungsgeräten und der Fördergeschwindigkeit synchronisierte Weise. Die Lichtquellen werden in einem stroboskopischen Modus mit einer Verzögerung ausgelöst, die vom Zeitverhalten der Bilderfassungsgeräte und der Geschwindigkeit des Förderbandes abhängt. According to the preferred embodiment of the present system, these illumination means consist of at least four light sources which illuminate the inspected parts located on the conveyor belt. The light sources illuminate the surfaces in at least four different directions in a cyclic manner synchronized with the electronic imaging devices and the conveying speed. The light sources are triggered in a stroboscopic mode with a delay that depends on the timing of the image acquisition devices and the speed of the conveyor belt.

Gemäß der bevorzugten Ausführung der Erfindung werden außerdem in jedem Inspektionszyklus mindestens vier Bilder derselben Zone der Oberfläche aber mit unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen aufgenommen. Die zwischen den Bildern vorhandene Zeitverschiebung wird danach elektronisch gemäß der Geschwindigkeit des Förderbandes behoben.In addition, according to the preferred embodiment of the invention, at least four images of the same zone of the surface but with different directions of illumination are taken in each inspection cycle. The time shift between the images is then corrected electronically according to the speed of the conveyor belt.

Gemäß der bevorzugten Ausführung der Erfindung bestehen die Beleuchtungsmittel jeder verstellbaren Baugruppe aus LED-Leisten und die elektronischen Bilderfassungsgeräte aus einer Grauwertkamera.According to the preferred embodiment of the invention, the illumination means of each adjustable assembly consist of LED strips and the electronic image capture devices of a gray level camera.

Gemäß der bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht die Halterungsstruktur aus: eloxierten Aluminiumprofilen; Zugangstüren mit verdunkelten Innenseiten, die externe Lichtinterferenzen verhindern; Stützbeinen, die jeweils mit einem Rad und einer festen Stütze versehen sind, die eine gerollte Verschiebung beziehungsweise eine stabile Platzierung der Struktur ermöglichen.According to the preferred embodiment of the invention, the support structure consists of: anodised aluminum profiles; Access doors with darkened insides that prevent external light interference; Support legs, each provided with a wheel and a solid support, which allow a rolled displacement or a stable placement of the structure.

Gemäß der bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Einstellung und Fixierung in vertikaler Richtung des Hauptgestelles an der Halterungsstruktur (17) mittels zweier Einstellspindeln durchgeführt, die an gegenseitigen Enden des Gestells (9) befestigt sind und sich mittels Drehrädern (4), die mit Positionsanzeigern (5) versehen sind, manuell betätigen lassen.According to the preferred embodiment of the invention, the adjustment and fixation in the vertical direction of the main frame to the support structure ( 17 ) carried out by means of two adjusting spindles which at opposite ends of the frame ( 9 ) are attached and by means of rotary wheels ( 4 ) with position indicators ( 5 ), operate manually.

Gemäß der bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das lineare Fördergerät ein Förderband, das aus folgenden Komponenten besteht:

– einem Band auf einem durch einen elektrischen Motor angetriebenen Rollenbett,
– einem Encoder (7) zur Messung der Fördergeschwindigkeit,
– einer Photozelle zur Detektion der Ankunft eines Teiles mit gefertigter Oberfläche (19) und zur Erzeugung eines Auslösesignals für den Anfang der Inspektion,
– einem Blechteil (8) an einer der Seiten, die die Ausrichtung der Teile mit gefertigter Oberfläche (19) auf dem Band ermöglicht.

According to the preferred embodiment of the invention, the linear conveyor is a conveyor belt consisting of the following components:

A band on a roller bed driven by an electric motor,
- an encoder ( 7 ) for measuring the conveying speed,
A photocell for detecting the arrival of a part with a finished surface ( 19 ) and to generate a trigger signal for the beginning of the inspection,
- a sheet metal part ( 8th ) on one of the sides, which the alignment of the parts with finished surface ( 19 ) on the tape.

Gemäß der bevorzugten Ausführung der Erfindung sind an dem Hauptgestell drei verstellbare Baugruppen montiert; wobei jede der Baugruppen aus folgenden Komponenten besteht:

– einer Einrichtung zur Einstellung in vertikaler Richtung der elektronischen Bilderfassungsgeräte,
– Trennungsrädern einer Halterung des Beleuchtungsmittels,
– Einstellschrauben zur Justierung der Winkel der einzelnen Lichtquellen des Beleuchtungsmittels zusammen mit L-Profil-Halterungen zur Verwendung mit tragbaren Neigungsmessgeräten,
– Befestigungsschrauben an den Hauptgestell (9), die die Positionierung der verstellbaren Baugruppen (10) in einer zu dem Förderband senkrechten Richtung ermöglichen.

According to the preferred embodiment of the invention, three adjustable assemblies are mounted on the main frame; Each of the assemblies consists of the following components:

A vertical adjustment device of the electronic image capture devices,
Separating wheels of a holder of the lighting means,
Adjusting screws for adjusting the angles of the individual light sources of the illuminator together with L-profile holders for use with portable inclinometers,
- fixing screws to the main frame ( 9 ), the positioning of the adjustable assemblies ( 10 ) in a direction perpendicular to the conveyor belt.

Mit der vorgestellten Struktur bietet die Erfindung Vorteile, in dem sie ein automatisches Sichtprüfsystem für gefertigte Oberflächen für praktisch jede Art von industrieller Fertigungslinie für gefertigte Oberflächen, so wie Lackierlinien, ermöglicht dank der flexiblen Einstellungsmöglichkeiten der Höhe und Position. Ein weiterer Vorteil ist die hohe erzielte Resolution der Aufnahmen einer gefertigten Oberfläche dank der verschiedenen Einfallswinkel, mit denen die inspizierte Oberfläche beleuchtet wird.With the structure presented, the invention offers advantages in that it allows an automatic visual inspection system for finished surfaces for virtually any type of industrial production line for finished surfaces, such as painting lines, thanks to the flexible adjustment possibilities of height and position. Another advantage is the high resolution achieved by shooting a finished surface thanks to the different angles of incidence used to illuminate the inspected surface.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigt:It shows:

1 in perspektivischer lateraler Darstellung die externe Struktur eines automatischen Sichtprüfsystems zur Erkennung von Defekten auf gefertigten Oberflächen gemäß der vorliegenden Erfindung. 1 in a perspective lateral view of the external structure of an automatic visual inspection system for detecting defects on finished surfaces according to the present invention.

2 eine Seitenansicht eines Teiles der in 1 gezeigten Struktur. Der Teil ist ein umstellbares Rad mit fester Stütze, das an jedem Bein in 1 gezeigten Struktur angebracht ist. 2 a side view of a part of in 1 shown structure. The part is a convertible wheel with fixed support that fits in every leg 1 shown structure is attached.

3 in perspektivischer Darstellung die Einstellspindeln, die sich mittels Drehräder manuell betätigen lassen, um die Höhe des Hauptgestells (4) einzustellen. 3 in perspective view of the adjusting spindles, which can be manually operated by means of turning wheels to the height of the main frame ( 4 ).

4 in perspektivischer partieller Darstellung ein lineares Fördergerät für Teile mit gefertigter Oberfläche, dass unter der in 1 gezeigten Struktur gemäß des Ausführungsbeispiels platziert wird. 4 in a perspective partial representation of a linear conveyor for parts with machined surface that under the in 1 shown structure according to the embodiment is placed.

5 in perspektivischer Darstellung das Hauptgestell, das sich in der in 1 gezeigten Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung befindet. 5 in perspective, the main frame, located in the in 1 shown structure according to the present invention.

6 in perspektivischer Darstellung eine der drei verstellbaren Baugruppen, die in 5 gemäß der vorliegenden Erfindung auf dem Hauptgestell montiert sind. 6 in perspective one of the three adjustable assemblies, the in 5 according to the present invention are mounted on the main frame.

7 in perspektivischer partieller Darstellung eine Ankopplung zwischen einer verstellbaren Baugruppe (6) und dem Hauptgestell (5). Die Befestigungsschraube ermöglicht eine Einstellung in einer horizontalen Richtung der Position der verstellbaren Baugruppe. 7 in a perspective partial representation of a coupling between an adjustable assembly ( 6 ) and the main frame ( 5 ). The fastening screw allows adjustment in a horizontal direction of the position of the adjustable assembly.

8 in perspektivischer Darstellung die Einstellelemente für Position und Winkel der Beleuchtungsmittel, die bei den einzelnen verstellbaren Baugruppen vorhanden sind. 8th in a perspective view the adjustment elements for position and angle of the illumination means that are present in the individual adjustable assemblies.

9 in schematischer Darstellung die Vorgehensweise, wie Bilder derselben Oberfläche mit verschiedenen Beleuchtungsrichtungen zyklisch und sequenziell erfasst werden. Im Bild sind das Beleuchtungsmittel, das Bilderfassungsgerät und die inspizierte gefertigte Oberfläche schematisch gezeigt. 9 a schematic representation of the procedure, as images of the same surface with different lighting directions are detected cyclically and sequentially. In the picture the illuminant, the image capture device and the inspected finished surface are shown schematically.

10 in schematischer Zeichnung die Darstellung eines Einzelbildes einer defekten gefertigten Oberfläche, das mit Hilfe der Grauwertkamera gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgenommen wird. 10 a schematic representation of the representation of a single image of a defective manufactured surface, which is taken with the aid of the gray scale camera according to the embodiment of the present invention.

Beschreibung eines AusführungsbeispielsDescription of an embodiment

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den anhängenden Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in the attached drawings and will be described in more detail below.

Dieses Beispiel des Sichtprüfungssystems zur Detektion von Defekten gefertigter Oberflächen beschreibt ein flexibles System, das aus vier wesentlichen Teilen besteht: einer Halterungsstruktur (17), einem Hauptgestell (9), einem linearen Fördergerät (6) und drei verstellbaren Baugruppen (10), die die entsprechenden Beleuchtungsmittel (12) und die elektronischen Bilderfassungsgeräte (13) tragen. Für andere Beispiele der Erfindung, je nach Anwendung und Oberflächengröße, kann das System weniger oder mehr als drei verstellbare Baugruppen (10) beinhalten.This example of the visual inspection system for detecting defects of finished surfaces describes a flexible system consisting of four essential parts: a support structure (FIG. 17 ), a main frame ( 9 ), a linear conveyor ( 6 ) and three adjustable assemblies ( 10 ), which provide the appropriate means of illumination ( 12 ) and the electronic image capture devices ( 13 ) wear. For other examples of the invention, depending on the application and surface size, the system may include fewer or more than three adjustable assemblies ( 10 ).

Das Hauptgestell (9) ist mit anodisierten Aluminiumprofilen mit Riefen zur Befestigung der verschiedenen Elemente aufgebaut. Diese Eigenschaft ist wegen der Mobilität des Systems und seiner Anwendung in potenziell aggressiven Umgebungen, wie z. B. Lackierungslinien, sehr wichtig. Um die optische Isolierung des Systems zu gewährleisten, werden Türen mit dunklen Innenseiten an der Halterungsstruktur (17) montiert. Diese Türen erlauben einen Zugang zum System, um Änderungen oder Justierungen durchzuführen, und vermeiden den Eingang von externem Licht, während das System sich in Betrieb befindet.The main frame ( 9 ) is constructed with anodized aluminum profiles with grooves for fixing the various elements. This property is due to the mobility of the system and its application in potentially aggressive environments, such. As paint lines, very important. In order to ensure the optical isolation of the system, doors with dark insides on the support structure ( 17 ) assembled. These doors allow access to the system to make changes or adjustments and avoid the input of external light while the system is in operation.

Die Halterungsstruktur (17) stützt sich auf vier Beinen (2), die mit Rädern (18) versehen sind. Zur Stabilisierung des Systems kann jedes Rad (18) zurückgezogen werden, um das Bein auf einer festen Stütze (3) zu fixieren.The support structure ( 17 ) is based on four legs ( 2 ), with wheels ( 18 ) are provided. To stabilize the system, each wheel ( 18 ) are retracted to the leg on a solid support ( 3 ) to fix.

Das Hauptgestell (9), das die verstellbaren Baugruppen (10) (5) trägt, kann nach oben oder nach unten verschoben werden, um das System an die Dicke der inspizierten gefertigten Oberfläche anzupassen (19).The main frame ( 9 ), which the adjustable assemblies ( 10 ) ( 5 ) can be moved up or down to fit the system to the thickness of the inspected finished surface ( 19 ).

Wegen des Gewichts des Hauptgestells (9) werden zwei Einstellspindeln zur dessen Einstellung und Fixierung im Inneren der Halterungsstruktur (17) verwendet. Diese Spindeln werden durch ein Drehrad (4), das mit einem Positionsanzeiger (5) versehen ist, angetrieben (3). Wenn die richtige Position des Hauptgestells (9) erreicht wird, werden einige Befestigungsschrauben festgeschraubt, damit das Hauptgestell (9) fixiert bleibt (Strichlinie in 3).Because of the weight of the main frame ( 9 ) are two adjusting spindles for its adjustment and fixation in the interior of the support structure ( 17 ) used. These spindles are controlled by a rotary knob ( 4 ) with a position indicator ( 5 ), driven ( 3 ). When the correct position of the main frame ( 9 ), some mounting screws are tightened to allow the main frame ( 9 ) remains fixed (dashed line in 3 ).

Das Fördergerät dieses Beispiels ist ein Förderband (6) (teilweise in 4 aufgezeigt), der die gefertigten Oberflächen (19) unter den Beleuchtungsmitteln (12) und elektronischen Bilderfassungsgeräte (13) der verstellbaren Baugruppen (10) befördert. Das Förderband liegt auf einem Rollenbett, das das Gewicht der inspizierten Oberflächen (19) verteilt und eine sanfte und kontinuierliche Bewegung ermöglicht. Das Fördergerät (6) beinhaltet einen elektrischen Antriebsmotor, einen Encoder (7) zur Messung der Bandgeschwindigkeit und eine Photozelle zur Detektion der Ankunft einer Oberfläche.The conveyor of this example is a conveyor belt ( 6 ) (partly in 4 shown), the finished surfaces ( 19 ) under the lighting means ( 12 ) and electronic image capture devices ( 13 ) of the adjustable assemblies ( 10 ). The conveyor belt lies on a roller bed, which determines the weight of the inspected surfaces ( 19 ) and allows a smooth and continuous movement. The conveyor ( 6 ) includes an electric drive motor, an encoder ( 7 ) for measuring the belt speed and a photocell for detecting the arrival of a surface.

Die Baugruppe, die aus dem Fördergerät (6), dem Encoder (7) und der Photozelle besteht, wird mittels Schrauben an der Halterungsstruktur (17) befestigt. Beide Strukturen können sehr einfach getrennt werden. Dies erleichtert die Mobilität beider Teile. Dafür werden vier Beine mit teleskopischen Kopplern und den entsprechenden Rädern verwendet. Außerdem, erlaubt die einfache Trennung beider Teile eine Einstellung in der Höhe des Fördergeräts (6), um es an den Ausgang der Teile aus einer Fertigungslinie anzupassen.The assembly coming out of the conveyor ( 6 ), the encoder ( 7 ) and the photocell is, by means of screws on the support structure ( 17 ) attached. Both structures can be separated very easily. This facilitates the mobility of both parts. Four legs with telescopic couplers and the corresponding wheels are used for this purpose. In addition, the simple separation of both parts allows a setting in the height of the conveyor ( 6 ) to match the output of parts from a production line.

Mit Hilfe der oben genannten Einstellmöglichkeiten, kann das Fördergerät (6) perfekt horizontal und in derselben Linie mit dem Ausgang der Fertigungslinie bleiben. Außerdem, ist das Fördergerät (6) mit einem Blechteil (8) an einer der Seiten versehen, was eine Ausrichtung der gefertigten Oberflächen (19) auf dem Band ermöglicht.With the help of the above setting options, the conveyor ( 6 ) stay perfectly horizontal and in line with the exit of the production line. In addition, the conveyor ( 6 ) with a sheet metal part ( 8th ) on one of the sides what an alignment of the finished surfaces ( 19 ) on the tape.

Wie bereits erwähnt, kann das System aus so vielen verstellbaren Baugruppen (10) wie notwendig bestehen, um die gesamte Fläche der inspizierten Teile (19) abzudecken. In diesem Beispiel werden drei Baugruppen (10) benutzt (5), die von dem Hauptgestell (9) getragen werden. Jede Baugruppe trägt die elektronischen Bilderfassungsgeräte (13) an ihrer Oberkanten und in Richtung des Förderbandes (6). Die Höhe der elektronischen Bilderfassungsgeräte (13) kann mittels einer Einrichtung (11) konfiguriert werden. Jede Baugruppe (10) trägt auch die Beleuchtungsmittel (12), die für dieses Beispiel aus LED-Leisten bestehen. Die LED-Leisten werden um die Arbeitsoberfläche herum positioniert. Die Arbeitsoberfläche wird von dem Sichtbereich der elektronischen Bilderfassungsgeräte (13) definiert.As already mentioned, the system can consist of so many adjustable assemblies ( 10 ) as necessary to cover the entire area of the inspected parts ( 19 ) cover. In this example, three assemblies ( 10 ) ( 5 ) from the main frame ( 9 ) are worn. Each assembly carries the electronic image capture devices ( 13 ) at its upper edges and in the direction of the conveyor belt ( 6 ). The height of electronic image capture devices ( 13 ) may be replaced by means ( 11 ). Each assembly ( 10 ) also carries the lighting means ( 12 ), which consist of LED strips for this example. The LED strips are positioned around the work surface. The work surface is separated from the field of view of the electronic image capture devices ( 13 ) Are defined.

Für dieses Beispiel besteht jedes elektronisches Bilderfassungsgerät (13) aus einer Grauwertkamera mit ihrer entsprechenden Optik, während jedes Beleuchtungsmittel (12) aus vier LED-Leisten besteht, deren Abstand und Winkel verändert werden können.For this example, every electronic image capture device ( 13 ) from a grayscale camera with its corresponding optics, while each illuminant ( 12 ) consists of four LED strips whose distance and angle can be changed.

Einige Schrauben an den Halterungen zwischen den Baugruppen (10) und dem Hauptgestell (9) können mittels eines Griffs (14) gelöst werden, um eine Verschiebung jeder einzelner Baugruppe (10) senkrecht zur Förderrichtung zu ermöglichen. Dies erlaubt eine Konfiguration des Systems für verschiedene Oberflächengrößen und Kameraauflösungen. Einer dieser Griffe (14) wird in 7 aufgezeigt. Die Bahnen, über die die Baugruppen verschoben werden, weisen eine graduierte Markierung auf, was eine genaue Positionierung der Baugruppe ermöglicht.Some screws on the brackets between the assemblies ( 10 ) and the main frame ( 9 ) can be controlled by means of a handle ( 14 ) can be solved to a shift of each individual assembly ( 10 ) perpendicular to the conveying direction. This allows configuration of the system for different surface sizes and camera resolutions. One of these handles ( 14 ) is in 7 demonstrated. The tracks over which the assemblies are moved have a graduated mark, allowing for accurate positioning of the assembly.

Die Lichtquellen sind mit zwei Einstelleinrichtungen versehen, um eine korrekte Beleuchtung der Arbeitsoberfläche zu gewährleisten. Die Erste besteht aus zwei mit einer Spindel verbundenen Armen und erlaubt die Einstellung der Größe der beleuchteten Arbeitsoberfläche. Durch die Trennungsräder (15) kann der Abstand zwischen den entgegengesetzten Quellen geändert werden, so wie die Größe der beleuchteten Fläche. Die zweite Einstellmöglichkeit erlaubt eine Regulierung der Winkel zwischen jeder Lichtquelle und der inspizierten Oberfläche (19). Diese Regulierung wird manuell durch kleine Schrauben (16) durchgeführt (8). Diese Winkel werden mit einem Neigungsmessgerät und eine dafür besonders gefertigte L-Halterung kontrolliert.The light sources are equipped with two adjustment devices to ensure correct illumination of the work surface. The first consists of two arms connected to a spindle and allows adjustment of the size of the illuminated work surface. Through the separation wheels ( 15 ), the distance between the opposite sources can be changed, such as the size of the illuminated area. The second adjustment option allows regulation of the angles between each light source and the inspected surface ( 19 ). This adjustment is done manually by small screws ( 16 ) carried out ( 8th ). These angles are controlled by an inclinometer and a dedicated L-mount.

Die Lichtquellen funktionieren in einem stroboskopischen Modus. Jede Lichtquelle ist mit der entsprechenden Kamera synchronisiert. Die Zeit zwischen der konsekutiven Abstrahlungen jeder Quelle wird abhängig von der Antwortzeit der Kamera und der Geschwindigkeit des Förderbands (9) konfiguriert. Für jeden Inspektionszyklus nimmt jede Kamera vier Bilder desselben Oberflächenteils aber unter einer verschiedenen Beleuchtungsrichtung auf. Jedes Bild enthält verschiedene Information über die inspizierte Oberfläche und insbesondere über die Defekte auf der Oberfläche. Dieses Merkmal, dass Informationen über eine Oberfläche unter verschiedenen Beleuchtungsrichtungen gesammelt werden, ist eine der wichtigen Eigenschaften, die dieses System von anderen im Markt unterscheidet. Die Verfügung dieser Informationen erlaubt nicht nur eine viel bessere Detektion der Defekte, sondern auch ihre Klassifikation.The light sources work in a stroboscopic mode. Each light source is synchronized with the corresponding camera. The time between the consecutive emissions of each source depends on the response time of the camera and the speed of the conveyor ( 9 ). For each inspection cycle, each camera captures four images of the same surface portion but under a different illumination direction. Each image contains various information about the inspected surface and in particular about the defects on the surface. This feature of gathering information about a surface under different directions of illumination is one of the important features that distinguishes this system from others in the marketplace. The provision of this information not only allows a much better detection of the defects, but also their classification.

Wegen der kontinuierlichen Bewegung der inspizierten Oberfläche (19) zeigen die während eines Zyklus vier aufgenommenen Bilder nicht genau dasselbe Teil der Oberfläche. Dies kann mit der Information des Encoders und der Geschwindigkeit des Förderbands korrigiert werden. Diese Korrektur wird durch Software durchgeführt. Nach dieser Korrektur, wird die resultierende Bildserie durch einen dafür entwickelten Algorithmus fusioniert, um die relevante Merkmale zur Detektion und Klassifikation der Defekte zu extrahieren. Als einfaches Beispiel zeigt 10 die Summation der normierten Intensitäten einer Bildserie. Bereits solch eine einfache Fusionsmethode zeigt anhand von hohen Peaks Defekte und ihre Positionen. Außerdem, die Detektion wird nicht von der Textur des Substrats beeinflusst, weil durch die Summation über die Bildserie sehr starke Peaks erreicht werden können. Obwohl die Klassifikation der Defekte komplexere Verfahren als die hier präsentiere Methode erfordert, zeigt dieses Beispiel, dass die Verfügung von Informationen der kompletten Bildserie von großem Vorteil ist. Die ganzen beschreibenden Merkmale erlauben dem präsentierten System eine Detektion und Klassifikation von Defekten nach Größe, Typ, Position und Häufigkeit.Because of the continuous movement of the inspected surface ( 19 ) images taken during one cycle four do not show exactly the same part of the surface. This can be corrected with the information of the encoder and the speed of the conveyor belt. This correction is done by software. After this correction, the resulting image series is fused by a developed algorithm to extract the relevant features for the detection and classification of the defects. As a simple example shows 10 the summation of the normalized intensities of a series of images. Even such a simple fusion method shows defects and their positions on the basis of high peaks. In addition, the detection is not affected by the texture of the substrate because the summation over the image series can achieve very strong peaks. Although the classification of defects requires more complex methods than the method presented here, this example shows that the availability of information from the entire image series is of great benefit. All the descriptive features allow the presented system to detect and classify defects by size, type, position and frequency.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2006/042411 [0005]
US 2005/0147286 [0005]
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US 2006/0262972 [0005]
WO 98/07023 [0005]
WO 02/068899 [0005]
WO 2005/116579 [0005]
WO 2004/106918 [0005]
EP 1563917 [0005]

Claims

Automatic visual inspection system for the detection of defects on fabricated surfaces applicable to the industrial sectors of wood, wood derivative, metal or ceramic production in which one wishes to carry out an automatic inspection of manufactured surfaces, characterized in that it consists of a support structure ( 17 ), on which a main frame ( 9 ) is set and fixed, at the same time at least one in at least one horizontal direction adjustable assembly ( 10 ) is set and fixed; being under this or these assemblies ( 10 ) a linear conveyor ( 6 ) for parts with finished surfaces ( 19 ), which contains these parts ( 19 ) with controllable speed under the assemblies ( 10 ); each adjustable assembly having at least one electronic image capture device ( 13 ) and at least one illumination means ( 12 ) is provided; both being connected to a central computing and control unit to allow imaging of the same zone at different angles of incidence of the illumination.

An automatic visual inspection system for detecting defects on finished surfaces according to claim 1, characterized in that each illumination means ( 12 ) of the adjustable assemblies ( 10 ) consists of at least four light sources, each part of which by means of the conveyor ( 6 ) from at least four different directions to a sequential, cyclic and electronic image acquisition devices ( 13 ) and the speed of the conveyor ( 6 ) synchronized way; said light sources being in a stroboscopic mode with delays dependent on the response times of the image capture devices ( 13 ) and the speed of the conveyor ( 6 ) are triggered.

An automatic visual inspection system for detecting defects on finished surfaces according to claim 2, characterized in that the image acquisition devices ( 13 ) in each cycle four images of the same zone of the part ( 19 ) with four different illumination angles enabled by the four light sources and at a rate of 96 frames per second; wherein the time displacements between the four images are electronically determined by means of the information of the speed of the conveyor ( 6 ) Getting corrected.

Automatic visual inspection system for detecting defects on finished surfaces according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the illumination means ( 12 ) of each adjustable assembly ( 10 ) made of LED strips ( 12 ) and the image acquisition devices ( 13 ) of each adjustable assembly ( 10 ) consist of a grayscale camera.

An automatic visual inspection system for detecting defects on finished surfaces according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the support structure ( 17 ) consists of anodized aluminum profiles; whereby the access doors, thanks to darkened insides ( 1 ) Avoid interference of ambient light; supporting legs ( 2 ), each with a wheel ( 18 ) and a solid support ( 3 ), a rolled displacement or stable placement of the structure ( 17 ) enable.

Automatic visual inspection system for detecting defects on finished surfaces according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the adjustment and fixing in the vertical direction of the main frame ( 9 ) on the support structure ( 17 ) by means of two adjusting spindles, which at opposite ends of the frame ( 9 ) are fixed and by means of turning wheels ( 4 ) with position indicators ( 5 ), operate manually.

Automatic visual inspection system for the detection of defects on finished surfaces according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the linear conveyor a conveyor belt ( 6 ) consists of the following components: - a belt on a roller bed driven by an electric motor, - an encoder ( 7 ) for measuring the conveying speed, - a photocell for detecting the arrival of a part having a finished surface ( 19 ) and for generating a trigger signal for the beginning of the inspection, - a sheet metal part ( 8th ) on one of the sides, which align the parts with finished surface ( 19 ) on the tape.

Automatic visual inspection system for detecting defects on fabricated surfaces according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that on the main frame ( 9 ) three adjustable assemblies ( 10 ) are mounted; each of the assemblies consisting of the following components: - means for adjustment in the vertical direction ( 11 ) of electronic image capture devices ( 13 ), - separation wheels ( 15 ) with a holder of the lighting means ( 12 ), - adjusting screws for adjusting the angles of the individual light sources of the illuminant together with L-profile holders for use with portable inclinometers. - fixing screws to the main frame ( 9 ), the positioning of the adjustable assemblies ( 10 ) in the direction perpendicular to the conveyor belt.